王瑀璠 袁子健 黃富權(quán) 趙楊 宋彥濤

摘要：指出了氮素是植物個(gè)體生長(zhǎng)最常見(jiàn)的限制因子之一，氮限制植物生長(zhǎng)更甚于其他營(yíng)養(yǎng)元素。大氣氮沉降增加作為全球變化的重要現(xiàn)象，對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)及各種植物的生產(chǎn)力可產(chǎn)生重要的影響。采用盆栽法，以退化克氏針茅草原優(yōu)勢(shì)植物多根蔥為研究對(duì)象，設(shè)置0、2、5、10、20、50 gN/m26個(gè)氮添加水平進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，分析了不同施氮梯度對(duì)多根蔥生物量的影響。結(jié)果表明：多根蔥的地上、地下生物量、枯落物量以及總生物量隨著氮濃度的增加顯著升高，證實(shí)了氮添加能顯著影響植物的生長(zhǎng)，適量氮添加可以提升植物的生產(chǎn)力。

關(guān)鍵詞：多根蔥;氮沉降;生產(chǎn)力;根冠比

中圖分類號(hào)：S812

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944（2018）8-0010-03

1 引言

自工業(yè)革命以來(lái)由于化石燃料的燃燒、施肥和其他工業(yè)活動(dòng)向大氣中排放大量氮氧化物，導(dǎo)致全球氮沉降量急劇增加[1]。關(guān)于氮沉降對(duì)植物影響已有大量的研究，包括植物的生理生態(tài)響應(yīng)、形態(tài)變化和生物量分配格局等諸多方而。一般情況下，氮適量增加可促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，但是過(guò)量則會(huì)產(chǎn)生負(fù)面作用，反而抑制植物的生長(zhǎng)。然而，氮素對(duì)植物生長(zhǎng)的影響因氮含量、植物種類和生長(zhǎng)條件等諸多因素的差異而不同[2]。雖然目前針對(duì)氮素添加對(duì)生物量的影響已有相關(guān)研究，但研究結(jié)果仍存在較大爭(zhēng)議。普遍認(rèn)為氮添加對(duì)生物量的影響主要有顯著增加、無(wú)影響和顯著降低三種情況[3]。

多根蔥（ Allium polyrhizum）大量分布在荒漠化草原地帶，是百合科蔥屬多年生草本植物，也是典型的旱生植物，鱗莖外圍包著一層很厚的枯死鱗莖皮，于地表處形成保護(hù)層，具有防旱和防熱，減少鱗莖根系曝曬和蒸發(fā)水分的作用[4]。其超強(qiáng)的抗旱能力使其成為退化草原的優(yōu)勢(shì)植物之一，本實(shí)驗(yàn)選擇以多根蔥為研究對(duì)象，利用人工模擬添加氮素的盆栽實(shí)驗(yàn)法，測(cè)量多根蔥牛物量在不同施氮梯度下的變化趨勢(shì)，探討了不同濃度的氮添加對(duì)植物生產(chǎn)力的影響，為研究氮素對(duì)植物生產(chǎn)力的影響提供科學(xué)依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與測(cè)量

多根蔥種子采自內(nèi)蒙古呼倫貝爾克氏針茅草原。實(shí)驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置了6個(gè)施氮梯度：O、2、5、10、20、5O gN/m2，6次重復(fù)，共36盆。實(shí)驗(yàn)前先進(jìn)行育苗，2017年6月初將相似大小的多根蔥幼苗移栽入規(guī)格相同的花盆，每盆一株。每盆土2.5 kg;土面直徑21cm，土高11.5 cm。土壤為土與沙5：1混合土。7月中旬開(kāi)始進(jìn)行氮（尿素）添加處理，采用濕法分兩次施入，間隔半個(gè)月，9月初測(cè)量地上生物量、地下生物量、地枯落量。

2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

用Excel2010和SPSS19.O對(duì)不同氮添加梯度下多根蔥的地上生物量、地下生物量、枯落物量、總生物量和根冠比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果分析

3.1 不同氮添加梯度對(duì)多根蔥地上生物量的影響

施氮量為2、5、10 g/m2時(shí)，多根蔥的地上生物量較沒(méi)有施氮處理時(shí)差異并不濕著，其中2 g/m2和5 g/m2施氮處理間與未施氮時(shí)相比，多根蔥地卜生物量略有下降，而施氮量為10 g/m2時(shí)相比未施氮?jiǎng)t略有升高，說(shuō)明少量的氮添加基本不會(huì)影響植物的地卜生物量;當(dāng)施氮量為20和50 g/ml時(shí)，多根蔥的地上生物量較沒(méi)有施氮處理時(shí)有明顯升高，當(dāng)施氮量為50 g/m2時(shí)，相比于不施氮和施氮為10 g/m2的地上生物量分別增加了47.7%和68.5%。從圖1可以看出，地卜生物量與氮梯度整體呈上升趨勢(shì)，即總的趨勢(shì)是地上生物量隨著氮濃度的增高而增高的。

3.2 不同氮添加梯度對(duì)多根蔥地下生物量的影響

施氮量為5 g/m2時(shí)與未進(jìn)行施氮處理的多根蔥地下生物量相比有較明顯增加，而2、10、20 g/m2施氮處理間，多根蔥地下生物量較未施氮時(shí)相比無(wú)明顯差異。施氮為50 g/m2的多根蔥地下生物量比未施氮時(shí)增加了近38%。從圖2可以看出，地下生物量與氮梯度整體也呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明地下生物量也隨適量氮添加的增加而增加。

3.3 不同氮添加梯度對(duì)多根蔥地枯落量的影響

施氮量為2、5、10、20、50g/m2的多根蔥枯落物量相比未施氮時(shí)都有升高，但是程度不同。當(dāng)施氮量為2、5、10g/m2時(shí)，枯落物量上升明顯，均增加了40%左右;而20g/m2和50g/m2的施氮處理間與未施氮相比雖有升高，但與少量施氮處理相比則略有下降，均增加了25%左右（圖3），說(shuō)明氮添加可提升植物枯落物量，并且少量施氮枯落物量提升更為明顯。

3.4 不同氮添加梯度對(duì)多根蔥總生物量的影響

施氮量為5g/m2時(shí)與未進(jìn)行施氮處理的多根蔥總生物量相比有較明顯增加，而2、10g/m2施氮處理間，總生物量較未施氮時(shí)相比無(wú)明顯差異。施氮為20、50g/m2的總生物量比未施氮時(shí)分別增加了0.996g、1.829g.相比于對(duì)照增加了18.9%和29.9%，因此氮濃度為50g/m2更適合植物的生長(zhǎng)。從圖4可以看出.總生物量與氮梯度整體呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明總生物量也隨適量氮添加的增加而增加。

4 討論

土壤氮素是限制植物生長(zhǎng)的主要環(huán)境岡子之一，直接影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育和生物量積累[2]。本研究的多根蔥在不同的施氮梯度下其生物量有不同的變化。施氮促進(jìn)了多根蔥地上、地下生物量以及總生物量（前兩者之和）的增加，雖少量施氮提升不顯著，但整體均呈線性增長(zhǎng)，而不同程度的氮添加都可以促進(jìn)多根蔥桔落物量的積累，但少量施氮提升效果更為顯著，證實(shí)了氮添加能顯著影響植物的整株性狀[5]，進(jìn)而增強(qiáng)植物的生產(chǎn)力，這與祁瑜等[6]、楊浩等[7]的研究結(jié)果一致。一般認(rèn)為“在一定范圍內(nèi)，植物的根生物量比和根冠比通常隨供氮水平的增加而降低”[8]。與大多數(shù)植物一樣，本試驗(yàn)中少量氮添加可提升多根蔥根冠比，但更高的氮?jiǎng)t會(huì)降低其根冠比。在實(shí)驗(yàn)中，植物個(gè)體間存在差異，其對(duì)施氮處理響應(yīng)的差異的原因是復(fù)雜的，與物種氮利用效率、植株生長(zhǎng)的微環(huán)境等相關(guān)，這些都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有待于今后做進(jìn)一步研究。生產(chǎn)中應(yīng)根究其不同植物對(duì)氮素的需求特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的施肥管理，以提高不同植物的生產(chǎn)力。

5 結(jié)語(yǔ)

草地作為一種可再生的自然資源，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。但由于人為的不合理利用，目前我國(guó)荒漠草地面積正在不斷減少，草地退化及沙化不斷擴(kuò)展。因此，施肥是恢復(fù)和提高土壤肥力，控制草地植物群落變化的有效手段[9]。有研究顯示，氮添加對(duì)草地植物多樣性和生產(chǎn)力有一定的影響，植物的物種豐富度、多樣性以及生物量等都會(huì)隨著氮梯度而改變，氮含量的增加，在短時(shí)間內(nèi)可以積累更多的生物量同時(shí)提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力口[10]。而以退化草原的優(yōu)勢(shì)植物多根蔥為研究對(duì)象得出的結(jié)果顯示：經(jīng)不同程度的人工氮添加的處理后，多根蔥的生物量呈明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)，在50g/m2時(shí)達(dá)到最大值。由此認(rèn)為，長(zhǎng)期的天然氮沉降與人為氮添加將影響草原植物生產(chǎn)力。

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