占海歌，郭忠錄，朱 亮，王先舟，馬中浩

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水土保持研究中心，湖北 武漢 430070)

前植物生產(chǎn)層

丹江口水庫生態(tài)屏障區(qū)柑橘-小飛蓬模式凈氮礦化特征

占海歌，郭忠錄，朱 亮，王先舟，馬中浩

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水土保持研究中心，湖北 武漢 430070)

為探明水庫生態(tài)屏障區(qū)典型植物群落氮礦化特征以及植物間是否存在相互作用，選取丹江口水庫柑橘(Citrusreticulate)和小飛蓬(Conyzacanadensis)群叢，采用室內(nèi)模擬試驗(25 ℃下培養(yǎng)61 d)，采取單一葉處理、單一根處理和根+葉混合處理，分別測定第1、3、7、14、21、31、41、51、61天的土壤氮礦化量，系統(tǒng)分析添加植物的土壤氮礦化特征。結(jié)果表明,1)添加植物后，土壤有機(jī)氮礦化表現(xiàn)出3個階段，1-7 d是土壤微生物適應(yīng)期，7-41 d土壤無機(jī)氮含量迅速變化，41-61 d無機(jī)氮含量基本處于平衡；2)對土壤有機(jī)氮總礦化量進(jìn)行方差分析，對同一器官處理，柑橘葉(GL)在整個試驗期間均表現(xiàn)為顯著(P<0.05)高于小飛蓬葉(PL)，柑橘根(GR)與小飛蓬根(PR)試驗中期和后期差異不顯著(P>0.05)。同種植物間，GL與GR在整個試驗期間差異顯著，PL與PR除第41天外，試驗期間差異顯著；3)試驗結(jié)束時，單一處理僅GL對土壤凈氮礦化有促進(jìn)作用，其它處理無效應(yīng)，混合處理GL+PL和GL+PR表現(xiàn)促進(jìn)作用，GR+PL和GR+PR無效應(yīng)；4)相關(guān)性分析和主成分分析表明，植物全氮是影響土壤凈氮礦化最重要的植物化學(xué)性質(zhì)?？傊?，植物化學(xué)性質(zhì)對土壤凈氮礦化有重要影響，植物間混合處理是否具有激發(fā)效應(yīng)受植物化學(xué)性質(zhì)和培養(yǎng)條件等因素綜合影響。

凈氮礦化；總氮礦化量；植物化學(xué)性質(zhì)；生態(tài)屏障區(qū)；丹江口水庫

在水庫生態(tài)屏障區(qū)，由于生物多樣性豐富，植被茂盛，種類繁多，地表凋落物累積豐富，土壤有機(jī)質(zhì)含量相對較高[1-3]。因此，已有研究更多地關(guān)注凋落物的分解過程[4-5]，而對其覆蓋之下的表層土壤有機(jī)質(zhì)礦化研究相對較少。土壤氮素礦化是指不能被植物直接吸收利用的有機(jī)氮，在適合條件下，經(jīng)微生物的分解，轉(zhuǎn)化為能被植物利用的無機(jī)態(tài)氮的過程，是水庫生態(tài)系統(tǒng)氮素循環(huán)的重要過程之一[6-7]。近年來的研究表明，水庫湖泊生態(tài)系統(tǒng)的植被種類[8-9]，凋落物的狀態(tài)、數(shù)量、質(zhì)量、形態(tài)[10-11]強(qiáng)烈影響土壤的理化性質(zhì)和微生物的活動，這些會直接影響土壤有機(jī)氮的礦化過程。研究表明，除環(huán)境和土壤外，植物性質(zhì)對土壤有機(jī)氮礦化有重要的作用[12-13]。

丹江口水庫作為“南水北調(diào)”工程的中線水源地，在調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、控制水資源變化、保持水土和保護(hù)生物多樣性等方面具有重要的作用[14]。柑橘(Citrusreticulate)產(chǎn)業(yè)是丹江口庫區(qū)農(nóng)民的支柱產(chǎn)業(yè)，野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)柑橘園中生長小飛蓬(Conyzacanadensis)在庫區(qū)最為常見。作為庫區(qū)生態(tài)屏障區(qū)主要的土地利用方式，園地柑橘和小飛蓬的死亡植被器官及凋落物在土壤中分解后，在改善土壤肥力，提高生物活性和養(yǎng)分有效性的同時，也增加了向水體釋放養(yǎng)分的風(fēng)險，成為水體污染的“源”。本研究選取丹江口水庫生態(tài)屏障區(qū)典型柑橘樣點，采用室內(nèi)培養(yǎng)試驗，探究植物化學(xué)性質(zhì)與土壤氮礦化的關(guān)系，旨為該區(qū)植被生態(tài)恢復(fù)提供參考。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究土壤和植物樣本取自丹江口市習(xí)家店鎮(zhèn)。該鎮(zhèn)位于丹江口水庫北岸(110°10′ E， 32°43′ N)，屬于北亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫15.1 ℃，年均降水量在800 mm左右，降水集中在4月-10月。該區(qū)地形的主要特點是高差大、坡度陡、切割深，海拔在500～1 500 m，總的地勢是西北高、東南低、北陡南緩，漢江沿線形成峽谷和盆地相間的地貌。土壤以山地黃棕壤和黃褐土為主。該區(qū)位于亞熱帶常綠闊葉林和北亞熱帶常綠落葉闊葉林地帶，適生的植物種類繁多，庫周群叢生長茂盛，主要有柑橘+小飛蓬群叢，苘麻(Abutilontheophrasti)+蛇床(Cnidiummonnier)群叢等。

1.2 樣品采集

供試土樣和植物(柑橘、小飛蓬)于2013年6月采自丹江口習(xí)家店鎮(zhèn)庫周生態(tài)屏障區(qū)。土樣采自消落帶無植物生長的裸地，按“S”型路線隨機(jī)采集0-15 cm表層土壤(黃棕壤)，多點混合，間距至少20 m，土壤黏粒、粉粒和砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為14.07%、50.50%和35.43%(按美國制為粉壤土)，土壤全氮0.56 g·kg-1，碳氮比為18.59；小飛蓬采用挖掘法采集完整植株，柑橘采集新鮮的葉和根(<5 mm)，帶回實驗室。土壤風(fēng)干后，剔除雜質(zhì)，研磨過2 mm篩，取少部分過0.149 mm篩，分別做培養(yǎng)試驗和化學(xué)分析試驗。植物洗凈后將地上部分和根分開，105 ℃殺青30 min，65 ℃烘干至恒重，磨碎過2 mm篩備用[15]。

1.3 試驗設(shè)計

以上述土壤及植物的葉和根為材料，并設(shè)置不添加植物的土壤為對照，采用室內(nèi)需氧連續(xù)培養(yǎng)法，共9個處理，分別為柑橘葉(GL)、柑橘根(GR)、小飛蓬葉(PL)、小飛蓬根(PR)、柑橘葉+小飛蓬葉(GL+PL)、柑橘葉+小飛蓬根(GL+PR)、柑橘根+小飛蓬葉(GR+PL)、柑橘根+小飛蓬根(GR+PR)和對照(CK)，每個處理的9個培養(yǎng)瓶為對應(yīng)的9個取樣時間點，每個取樣時間點3個重復(fù)，即每個處理27個樣品。植物初始化學(xué)性質(zhì)見表1。

稱取50.00 g土與0.50 g相應(yīng)植物樣，混合植物樣以質(zhì)量比1∶1 添加，混合均勻后平鋪于容積為500 mL的帶蓋的特制塑料廣口瓶底部，以保證足夠的有機(jī)碳供應(yīng)微生物呼吸[16]。加水使樣品含水量為田間持水量的60%，溫度設(shè)置為25 ℃，分別在培養(yǎng)1、3、7、14、21、31、41、51、61 d時取對應(yīng)的3個樣本，測定土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量，每次取樣將所有處理取下瓶蓋放置于空氣中，完全通氣4 h。培養(yǎng)期間每隔2 d稱重澆水，保持恒重[16]。

表1 植物初始化學(xué)性質(zhì)

注： L，木質(zhì)素；CE，纖維素；HC，半纖維素；PP，多元酚。下同。

Note: L, Lignin; CE, cellulose; HC, hemicelluloses; PP, polyphenols; similarly for the following tables.

土壤礦質(zhì)氮=土壤銨態(tài)氮+土壤硝態(tài)氮；

土壤凈氮礦化量=培養(yǎng)后土壤礦質(zhì)氮-培養(yǎng)前土壤礦質(zhì)氮；

土壤凈氮礦化速率=凈氮礦化量/培養(yǎng)時間。

混合處理有機(jī)氮礦化累積量預(yù)測值=[(柑橘莖葉或根處理)×X+(小飛蓬莖葉或根處理)×Y]/(X+Y)。

式中：X，Y代表對應(yīng)處理所占混合植物樣的比重，本研究中X，Y均為50%[16]。

1.4 測定方法

土壤機(jī)械組成采用stokes定律吸管法測定，容重采用環(huán)刀法測定，土壤和植物有機(jī)碳采用重鉻酸鉀外加熱法測定，全磷采用氫氧化鈉鉬藍(lán)比色法測定，全氮采用半微量凱氏法測定，銨態(tài)氮采用氯化鉀浸提-靛酚藍(lán)比色法測定，硝態(tài)氮采用氯化鉀浸提-紫外分光光度法[17]，植物木質(zhì)素和纖維素采用酸性洗滌劑-碘量法測定，半纖維素采用鹽酸水解-DNS法測定[18]，多元酚采用Folin-Ciocalteu比色法測定[19]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用 SPSS 21.0 和 Excel 2013等軟件進(jìn)行方差分析，不同處理之間的多重比較采用LSD法，利用 Pearson法分析不同植物初始化學(xué)性質(zhì)與土壤氮礦化量之間的相關(guān)關(guān)系，主成分分析(PCA)確定植物各化學(xué)性質(zhì)的重要程度。

2 結(jié)果

2.1 添加植物后土壤礦質(zhì)氮含量變化趨勢

根據(jù)整個培養(yǎng)試驗期間測定礦質(zhì)氮和變化規(guī)律情況，將試驗分為前(1-7 d)、中(7-41 d)、后(41-61 d)3個時期。試驗期間，各處理總礦質(zhì)氮呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(圖1)。試驗前期，土壤總礦質(zhì)氮含量小幅下降，對照(CK)大于所有的試驗處理組，有學(xué)者認(rèn)為，這可能與干土效應(yīng)有關(guān)，并不能準(zhǔn)確反映土壤氮礦化情況，培養(yǎng)7 d后，土壤微生物適應(yīng)新環(huán)境后可消除此影響[20]，因此，本研究重點關(guān)注礦化中期和后期情況。中期各處理總礦質(zhì)氮含量較前期顯著增加，增幅在2.28～85.76 mg·kg-1，其中GL增長最大，比例達(dá)到466.50%，后期各處理增加幅度減小，GR、PR基本保持穩(wěn)定。試驗結(jié)束時，各處理總礦化量表現(xiàn)為：GL最高113.79 mg·kg-1，含柑橘葉(GL)的處理總礦化量高于其它處理，GR最低(13.27 mg·kg-1)，混合處理中，純?nèi)~處理(GL+PL)最高，純根處理(GR+PR)最低，分別為60.21和13.60 mg·kg-1。

圖1 土壤礦質(zhì)氮隨時間變化情況

由于氨化作用和硝化作用強(qiáng)度在數(shù)量級上的差距，土壤氮礦主要由硝化作用主導(dǎo)，對同一器官處理總礦質(zhì)氮含量進(jìn)行方差分析可知，GL與PL在整個試驗期間均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)，GR與PR試驗中期和后期差異不顯著(P>0.05)(圖1)。對同種植物間處理分析，GL與GR在整個試驗期間差異顯著(P<0.05)，PL與PR除第41天外，試驗期間差異顯著(P<0.05)，GL+PL與GR+PR整個試驗期(7 d除外)差異顯著(P<0.05)。說明不同植物間，葉處理相對于根處理對土壤總礦質(zhì)氮含量影響更大，同種植物間葉與根處理，柑橘較小飛蓬對土壤總礦質(zhì)氮含量影響更明顯。

各處理銨態(tài)氮含量變化趨勢為先升高后迅速降低又緩慢升高，硝態(tài)氮先緩慢降低后迅速升高最后緩慢升高(圖1)。說明試驗前期，土壤微生物處于適應(yīng)期，中期土壤微生物活性加強(qiáng)，此階段銨態(tài)氮急劇降低小于起始值，硝態(tài)氮急劇升高，氨化作用生成的銨態(tài)氮被硝化過程迅速利用無累積，此階段土壤有機(jī)氮礦化以硝化作用為主；后期銨態(tài)氮、硝態(tài)氮均緩慢升高，說明土壤氮礦化作用減弱趨于穩(wěn)定。

2.2 添加植物后土壤凈氮礦化量和凈氮礦化速率

試驗前期，僅CK凈氮礦化量與礦化速率為正值，其余各處理均為負(fù)值，表現(xiàn)為氮固持，混合處理GL+PL固持量最大(-4.91 mg·kg-1)；試驗中期，GL凈氮礦化量與礦化速率最大，分別為85.76和2.52 mg·(kg·d)-1，CK的凈氮礦化量與礦化速率仍處于較高水平，大于其它處理組，說明中期開始，隨著硝化作用的增強(qiáng)，GL的礦化作用表現(xiàn)為促進(jìn)作用，而其它處理仍小于CK，該階段各處理凈氮礦化量顯著高于其它時期(P<0.05)，達(dá)到最高水平；試驗后期，僅GL、GL+PL和GL+PR凈氮礦化量與礦化速率大于CK，為促進(jìn)礦化作用，其余各處理均小于CK且為正值(表2)。

2.3 植物化學(xué)性質(zhì)與土壤凈氮礦化的相關(guān)性分析

不同時期土壤凈氮礦化量與植物化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)分析(表3)表明，在試驗前期，土壤凈氮礦化量與植物全碳、全磷含量顯著正相關(guān)(P<0.05)，與其它化學(xué)性質(zhì)相關(guān)性不顯著(P>0.05)；試驗中期，土壤凈氮礦化量與植物木質(zhì)素含量、L∶N顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與全氮、全磷含量極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與其它化學(xué)性質(zhì)相關(guān)性不顯著；試驗后期，土壤凈氮礦化量與植物C∶N、L∶N顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與木質(zhì)素含量極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與全氮、全磷含量極顯著正相關(guān)(P<0.01)。說明植物全碳、全氮、全磷、木質(zhì)素含量，以及C∶N、L∶N在試驗期間對土壤氮礦化有重要作用。

表2 不同時期土壤凈氮礦化量和凈氮礦化速率動態(tài)

注：同列不同小寫字母表示各處理間差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lowercase letters indicate there has significant differences among treatments at the 0.05 level.

表3 植物化學(xué)性質(zhì)與氮累積礦化量的相關(guān)關(guān)系

注：*表示在0.05水平上顯著相關(guān)，**表示在0.01水平上顯著相關(guān)。表5同。

Note: * and**indicate significant correlation at 0.05 and 0.01 levels, respectively; similarly for Table 5.

表4 植物化學(xué)性質(zhì)主成分分析

為進(jìn)一步明確各化學(xué)成分的重要程度，對植物化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行主成分分析，參考葉回春等[21]方法計算指標(biāo)得分系數(shù)和權(quán)重(表4)。所有變量中前兩個主成分的特征值大于1，累積方差達(dá)到80.97%。第一主成分中，植物全氮、木質(zhì)素、C∶N、N∶P和L∶N占有較高載荷，因為全氮所占載荷最高，且與木質(zhì)素(r=-0.88)、C∶N(r=-0.89)、N∶P(r=0.91)和L∶N(r=-0.95)均極顯著相關(guān)(表5)，因而選擇植物全氮作為第一主成分表征植物性質(zhì)的代表性指標(biāo)，植物全碳在第二主成分中占有最高載荷且與其它成分無顯著相關(guān)性，因而，選擇植物全氮和全碳作為最后決定植物化學(xué)性質(zhì)的代表性指標(biāo)[22]。將各主成分對應(yīng)的數(shù)據(jù)除以對應(yīng)特征值的平方根，得到相應(yīng)的每個指標(biāo)的對應(yīng)系數(shù)。得到以下方程：

F1=-0.149C-0.375N

(1)

F2=0.798C+0.108N

(2)

綜合植物化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)F是F1、F2各指標(biāo)乘以相應(yīng)貢獻(xiàn)率除以總貢獻(xiàn)率之和，即：

F=(0.691 34F1+0.118 38F2)/0.809 72

(3)

植物化學(xué)性質(zhì)得分系數(shù)和權(quán)重由大到小順序為N>C，說明植物全氮含量是土壤有機(jī)氮礦化最重要的決定因素，全碳含量作用次于全氮(表3、表4)。植物全氮、全碳以及N∶P對土壤有機(jī)氮礦化有促進(jìn)作用，植物木質(zhì)素、C∶N、L∶N也有重要的作用，其為礦化作用的抑制因素。

表5 植物化學(xué)性質(zhì)相關(guān)性矩陣

2.4 植物間的相互效應(yīng)

除GR+PR外，所有混合處理實測氮素礦化量均小于預(yù)測值;但GL+PL、GL+PR、GR+PL和GR+PR處理的實測值與預(yù)測值間差異不顯著(P>0.05)(表6)。

表6 混合處理的與單一處理的氮礦化量對比分析

3 討論

3.1 植物性質(zhì)與氮礦化的關(guān)系

凋落物是土壤氮的重要輸入源，凋落物的質(zhì)量與氮礦化的相關(guān)性比其它因素更強(qiáng)，它決定著氮礦化的變化。Swift和Anderson[23]將凋落物的化學(xué)性質(zhì)稱之為“基質(zhì)質(zhì)量(substrate quality)”，定義為凋落物的相對可分解性，依賴于構(gòu)成組織的易分解成分(N、P等)和難分解有機(jī)成分(木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、多酚類物質(zhì)等)的組合情況。

本研究中，植物全碳、全氮、全磷、木質(zhì)素含量，以及C∶N、L∶N對土壤氮礦化有重要的影響，其中全氮含量為最重要因素。Taylor等[24]研究發(fā)現(xiàn)，分解前期由氮制約凋落物分解速率，后期由木質(zhì)素濃度或L∶N比制約分解速率，Xu和Hirata[4]也認(rèn)為植物質(zhì)量分解前期主要受養(yǎng)分含量影響，后期則受木質(zhì)素和纖維素/木質(zhì)素比支配，Aerts和de Caluwe[25]、Berg和Matzner[26]發(fā)現(xiàn)凋落物中氮、磷初始濃度高使得初期分解較快，而后期分解放慢。本研究也顯示，全氮含量最高的GL處理，礦化前期由于微生物處于適應(yīng)階段，土壤無機(jī)氮波動不大(圖1)；礦化中期，土壤凈氮礦化速率迅速增加；后期則減小。而全氮含量較低，C∶N、L∶N較高的GR處理則表現(xiàn)為，中期土壤凈氮礦化速率增加緩慢，后期仍然緩慢增加。另外，這也可能與植物全磷含量有關(guān)，因為全磷含量在凋落物分解過程中是更好的預(yù)測因素[27]。

3.2 凋落物間的相互效應(yīng)

本研究中，添加植物具有促進(jìn)土壤凈氮礦化作用處理除基質(zhì)質(zhì)量較高的GL外，GL+PL和GL+PR基質(zhì)質(zhì)量處于所有處理的中等水平，其最終凈氮礦化量大于GL，表明另有其它因素對土壤氮礦化具有重要作用，因為土壤氮礦化也受到土壤自身理化性質(zhì)以及環(huán)境因子等的影響[28]。

凋落物混合分解過程中存在無效應(yīng)、促進(jìn)效應(yīng)和抑制效應(yīng)3種情況[29]，而這3種情況并非一成不變，它們有可能隨時間的推移而表現(xiàn)出來。本研究中，所有混合處理表現(xiàn)各異，GL+PL和GL+PR對土壤凈氮礦化具有促進(jìn)作用，可能是混合處理產(chǎn)生激發(fā)效應(yīng)的結(jié)果。大多數(shù)混合分解具有促進(jìn)效應(yīng)，特別是針闊樹種的混合分解[8]，栲木荷(Castanopsisplatyacantha-Schimasinensis)+柳杉(Cryptomeriafortunei)混合凋落物的硝化速率和氨化速率均大于純林凋落物[30]，楊樹(Populustremula)葉片和花生(Arachishypogaea)葉片、莖稈混合處理的氮礦化量大于楊樹葉片單一處理的氮礦化量[31]。

本研究中，混合處理GR+PL和GR+PR無效應(yīng)，可能是其基質(zhì)質(zhì)量較低，導(dǎo)致礦化分解緩慢，也可能是培養(yǎng)條件的限制。1)試驗所用土壤自身的影響，Roberts等[32]將棉花(Gossypiumspp.)凋落物加入到兩種土壤中培養(yǎng)，結(jié)果表明,黏粒含量越高，土壤氮固持量越大，這是因為黏粒的小孔隙持有更多的水分，影響其對土溫變化的響應(yīng)進(jìn)而影響微生物的種群數(shù)量和活動，本研究中，土壤黏粒含量為14.07%，介于Roberts等[32]試驗用兩種土壤黏粒含量之間；2)培養(yǎng)條件的影響，Zaman和Chang[13]發(fā)現(xiàn)，升當(dāng)溫度由25 ℃升高到40 ℃時，土壤氮礦化量從每天5.5增加到20.9 μg·kg-1，因為溫度的升高使土壤可溶性碳增加，促進(jìn)了微生物的活動[33]，Dessureault-Rompré等[34]發(fā)現(xiàn)，大約80%的土壤有機(jī)氮礦化作用發(fā)生在微生物活動的水層，且礦化作用的最佳含水量為田間持水量。本研究的實驗室培養(yǎng)條件為25 ℃、田間持水量60%，上述因子綜合作用，導(dǎo)致混合處理GR+PL和GR+PR無效應(yīng)，說明混合礦化是否產(chǎn)生激發(fā)效應(yīng)受到多方面因素的影響。

4 結(jié)論

1)添加植物后，土壤有機(jī)氮礦化呈現(xiàn)3個階段，前期土壤微生物適應(yīng)期，中期土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、總礦質(zhì)氮變化趨勢分別為：迅速減小、迅速增加、迅速增加，后期無機(jī)氮含量基本處于平衡。

2)對同一器官處理，葉處理GL與PL在整個試驗期間均表現(xiàn)為差異顯著，根處理GR與PR試驗中期和后期差異不顯著。同種植物間，柑橘GL與GR在整個試驗期間差異顯著，小飛蓬PL與PR除第41天外，試驗期間差異顯著，GL+PL與GR+PR整個試驗期(7 d除外)差異顯著。

3)僅柑橘葉處理GL對土壤氮礦化有促進(jìn)作用，混合處理作用效果不一，說明混合處理是否會產(chǎn)生激發(fā)效應(yīng)，受植物化學(xué)性質(zhì)、培養(yǎng)條件等因素綜合影響。

4)對土壤有機(jī)氮礦化有重要影響的植物化學(xué)性質(zhì)為全碳、全氮、全磷、木質(zhì)素、C∶N、L∶N，其中全氮影響效果最為明顯，而其它化學(xué)性質(zhì)作用則較弱。綜上所述，植物輸入后，土壤氮礦化受眾多因素的影響，其結(jié)果因植物性質(zhì)不同而不一。因試驗結(jié)束時結(jié)果的差異，柑橘-小飛蓬模式對區(qū)域內(nèi)土壤肥力的影響，取決于該模式下柑橘葉片輸入量，或者輸入土壤的植物基質(zhì)質(zhì)量，具體數(shù)量關(guān)系，還需進(jìn)一步研究。

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(責(zé)任編輯 武艷培)

Net nitrogen mineralisation characteristics ofCitrusreticulateandConyzacanadensisin ecological barrier area of Danjiangkou Reservoir

Zhan Hai-ge, Guo Zhong-lu, Zhu Liang, Wang Xian-zhou, Ma Zhong-hao

(Research Center of Soil and Water Conservation, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)

Two typical species (CitrusreticulateandConyzacanadensis) from riparian buffer strips in the Danjiangkou Reservoir were selected to evaluate the soil nitrogen mineralisation characteristics of single leaf and/or root treatments and to examine whether the interactive effects between leaves and root mixed treatments existed under laboratory incubation conditions. We measured the rate of nitrogen mineralisation of the plants on days 1, 3, 7, 14, 21, 31, 41, 51, and 61. The main results were summarised as follows: 1) the laboratory incubation experiment had three stages, the first (1-7 days) comprised soil microbial adaptation, the content of mineral nitrogen was markedly increased in the second stage (7-41 days), and became steady in the final stage (41-61 days); 2) ANOVA strongly indicated thatC.reticulateleaf treatment (GL) was correlated toC.canadensisleaf treatment (PL) in the whole incubation (P<0.05), butC.reticulateroot treatment (GR) was not correlated toC.canadensisroot treatment (PR) in the second and third stages (P>0.05). There was a strong correlation between GL and GR and PL and PR (except at day 41) in the plants; 3) For single treatments, only GL promoted soil net N mineralisation, and GL+PL and GL+PR in mixed treatments, whereas others had no effect; and 4) the Pearson method and PCA demonstrated the total N of plant was the most important plant chemical property. In conclusion, the plant chemical properties played a key role in the net N mineralisation and the existence of interactive effects between mixed treatments depended on the plant chemical properties and incubation conditions.

net N mineralisation; total nitrogen mineralisation; plant chemical properties; ecological barrier area; Danjiangkou Reservoir

Guo Zhong-lu E-mail:zlguohzau@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0450

占海歌，郭忠錄，朱 亮，王先舟，馬中浩.丹江口水庫生態(tài)屏障區(qū)柑橘-小飛蓬模式凈氮礦化特征.草業(yè)科學(xué),2017,34(5)：915-923.

Zhan H G,Guo Z L,Zhu L,Wang X Z,Ma Z H.Net nitrogen mineralisation characteristics ofCitrusreticulateandConyzacanadensisin ecological barrier area of Danjiangkou Reservoir.Pratacultural Science，2017,34(5)：915-923.

2016-08-26 接受日期：2016-11-11

國家自然科學(xué)基金“植被緩沖帶土壤水熱特性對農(nóng)業(yè)非點源污染物持留影響”(40901132)；國家科技支撐計劃課題“丹江口庫區(qū)生態(tài)恢復(fù)與環(huán)境保障關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”(2012BAC06B03)

占海歌(1990-)，男，湖北團(tuán)風(fēng)人，在讀碩士生，研究方向為水土保持與生態(tài)恢復(fù)。E-mail:zhanhg826@163.com

郭忠錄(1980-)，男，山西定襄人，副教授，博士，研究方向為水土保持與生態(tài)恢復(fù)。E-mail:zlguohzau@163.com

S153.6

A

1001-0629(2017)05-0915-09