随着我国铁矿资源的开发和利用,产出大量的铁尾矿,不仅占用大量土地,而且破坏植被、严重污染环境。因此,对铁尾矿进行植被恢复以改善生态环境是当务之急。紫花苜蓿(Medicago sativa L.)因其根系可与根瘤菌形成固氮体系,适应性强、产草量高、富含蛋白质等特点被称作“牧草之王”,同时还具改良土壤理化性质和生物学特性、改善生态环境的作用,是牧草生产和沙化、退化土壤及金属尾矿植被恢复的首选植物。然而,由于铁尾矿砂的理化性质恶劣、微生物数量少,紫花苜蓿很难定植。为了探讨改善铁尾矿砂理化性质和生物学特性,促进苜蓿生长、提高苜蓿品质的有效途径,本文采用室外盆栽的方式,以铁尾矿砂为基质,设置了N0(5 kg铁尾矿砂)、N1(4.95 kg铁尾矿砂+0.05 kg有机肥)、N2(4.875 kg铁尾矿砂+0.125 kg有机肥)和N3(4.75 kg铁尾矿砂+0.25 kg有机肥)四个施肥水平,并采用了四种接种方式,分别为A0(不接根瘤菌)、A1(接种根瘤菌17512)、A2(接种根瘤菌17513)、A3(接种根瘤菌17676),采用裂区试验设计方法,探讨了不同有机肥水平和接种不同根瘤菌菌株对紫花苜蓿生长和铁尾矿砂基质理化性质和生物学特性的影响,筛选出了根瘤菌菌株与施肥水平的最佳组合。在此基础上,研究了苜蓿生长年限对铁尾矿改良效果的影响,以及在接种最适根瘤菌菌株条件下施肥水平对紫花苜蓿粗蛋白和氮代谢关键酶酶活性的影响。主要研究结果如下:(1)接种根瘤菌可显著促进紫花苜蓿株高、根长、地上鲜重、根鲜重、总生物量和瘤鲜重的增加,其中以接种菌株ACCC17676的效果最佳,但对铁尾矿砂基质的容重、p H、田间持水量、总孔隙度以及有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量等理化性质无明显影响;接种根瘤菌还促进了尾矿砂中的细菌数量及酶活性显著提高。其中,以接种ACCC17676菌株的效果最好。(2)施肥明显促进了紫花苜蓿生长,随着施肥水平的提高,苜蓿株高、根长、地上鲜重、根鲜重和总生物量逐渐增大,在N3施肥水平时最高,并且N3施肥水平的株高、地上部鲜重和总生物量与N2和N1两个施肥水平间差异显著;在促进瘤鲜重的增加方面,N2水平的效果最好,但与N3水平间差异不显著;施肥能明显促进铁尾矿砂容重和p H值的降低,以及田间持水量、总孔隙度和有机质、碱解氮、速效磷与速效钾含量的提高。在降低容重、p H值以及提高有机质、速效磷和速效钾含量方面,N3施肥水平的效果均明显优于N1和N2水平;施肥明显增加了尾矿砂中真菌和放线菌的数量,但对细菌数量的影响不显著,对铁尾矿砂酶活性的影响,各施肥水平也都达到了差异显著,其中N3施肥水平效果最好。(3)在最佳施肥水平N3和接种最适根瘤菌菌株ACCC17676的条件下,研究了紫花苜蓿生长年限对铁尾矿的改良效果。结果表明,随着紫花苜蓿生长年限的增加,铁尾矿砂的容重降低,田间持水量和总孔隙度升高,p H降低,有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量和微生物数量及酶活性均增加;与仅施用有机肥而未种植苜蓿的尾矿砂对照相比,一年生苜蓿对总孔隙度的影响达到显著水平,对容重和田间持水量的影响达到了极显著水平,对p H、有机质、碱解氮和速效磷含量的影响不显著,对速效钾含量的影响达到了极显著水平,对微生物数量和土壤酶活性的影响均达到了极显著水平;与仅施用有机肥而未种植苜蓿的尾矿砂对照相比,二年生苜蓿对总孔隙度的影响达到显著水平,对容重和田间持水量的影响达到了极显著水平,对有机质和碱解氮含量的影响不显著,对速效磷含量的影响显著,对p H和速效钾的影响达到极显著水平,对微生物数量和土壤酶活性的影响均达到了极显著水平;与一年生苜蓿相比,二年生苜蓿对总孔隙度的影响不显著水平,对容重和田间持水量的影响达到了极显著水平,对速效磷含量的影响显著,对p H和速效钾的影响达到极显著水平,对有机质和碱解氮含量的影响不显著,对微生物数量和土壤酶活性的影响均达到了极显著水平。(4)通过对紫花苜蓿不同生长时期各器官中粗蛋白含量及氮代谢关键酶活性的测定,结果表明:随着施肥量的增加紫花苜蓿各器官中的粗蛋白含量和硝酸还原酶活性逐渐提高,并且在初花期达到峰值,之后逐渐下降;施肥水平与粗蛋白含量间存在明显的正相关关系。茎和根中的粗蛋白含量与硝酸还原酶(NR)活性显著正相关。适当增加施肥量(N1,N2)可提高各器官中谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性,施肥量过高(N3)其活性反而下降。施肥量没有改变各器官中氮代谢酶活性的变化趋势。