高寒區(qū)施肥和混播對燕麥栽培草地植物氮素儲量的影響

劉文輝，張永超，梁國玲，馬 祥

（青海省青藏高原優(yōu)良牧草種質(zhì)資源利用重點實驗室 / 青海大學畜牧獸醫(yī)科學院，青海 西寧 810016）

燕麥(Avena sativa)是一年生糧飼兼用作物，具有產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)良，抗寒、耐旱，喜冷涼氣候等特點[1]，是青藏高原地區(qū)廣泛種植的優(yōu)良牧草之一，在緩解高寒地區(qū)冷地家畜飼草補給，維系草地畜牧業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用[1]。隨著我國“糧改飼”、“草牧業(yè)”等戰(zhàn)略政策的實施，青藏高原燕麥種植面積呈增加趨勢。在燕麥栽培草地的研究方面，國內(nèi)外科研人員從燕麥與箭筈豌豆(Vicia sativa)混播草地建植[2]、施肥[3]、光能轉(zhuǎn)化效率[4]、生產(chǎn)性能[5]、營養(yǎng)組成[6]以及草產(chǎn)品加工[7]等方面進行了深入而細致的理論研究和生產(chǎn)實踐，有效促進了燕麥栽培草地初級生產(chǎn)力的提高。

氮素是植物生長發(fā)育所必需的元素之一，對作物產(chǎn)量的貢獻率可達到40%～50%，是植物體內(nèi)核酸、蛋白質(zhì)和生長激素的重要組成部分[8]。植物體可吸收銨態(tài)氮、硝態(tài)氮等無機態(tài)氮，同時也可吸收如尿素等有機態(tài)氮。氮素進入植物體內(nèi)，經(jīng)過谷氨酸或谷氨酰胺的轉(zhuǎn)化作用形成不同的氨基酸，進而合成蛋白質(zhì)。植物體內(nèi)碳、氮代謝相輔相成。氮同化通過影響碳同化過程中關(guān)鍵酶活性來影響碳同化的速率，碳同化為植物氮同化提供ATP和NADPH同化力[9]。目前有關(guān)作物氮素效率的研究多集中在小麥(Triticum aestivum)[10-11]、水稻(Oryza sativa)[12]、 油 菜 (Brassica chinensis)[13]等 作物，其他作物的研究報道較少。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過優(yōu)化耕作制度，可有效提高作物氮素積累，作物品種[14]、施肥[15-16]、密度[17]、播期[15]等農(nóng)藝措施都對作物氮素儲量具有顯著影響。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)在不同生育期和區(qū)域上植被氮素儲量的動態(tài)變化也不同，深入了解不同小尺度區(qū)域農(nóng)田植被氮素儲量的動態(tài)變化，對促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)都有重要意義。本研究開展青藏高原高寒地區(qū)燕麥栽培草地不同措施對氮素儲量的影響、植物氮素儲量潛力及其動態(tài)變化，補充青藏高原高寒地區(qū)燕麥栽培草地固氮方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為青藏高原燕麥栽培草地合理評價提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料燕麥品種為青燕1號(A. sativa ‘Qingyan No.1’)、青海 444(A. sativa ‘Qinghai 444’)、青海甜燕麥 (A. sativa ‘Qinghai’)和林納 (A. sativa ‘Lena’)，箭筈豌豆品種為西牧 324(V. sativa ‘Ximu 324’)；均為上年收獲種子。選用肥料為尿素(含N 46%)，磷酸二銨 (含 N 16%，P2O546%)，有機肥 (有機質(zhì) ＞40%，N + P2O5+ K2O 25%，有效活菌數(shù) 2×108個·g-1)。

1.2 試驗地概況

試驗地位于青海省海北州西海鎮(zhèn)，地理坐標為 36°59.36′ N，100°52.848′ E，海拔 3 156 m，氣候寒冷潮濕，無絕對無霜期，年均氣溫0.5 ℃，年降水量369.1 mm，且集中在7-9月，年蒸發(fā)量為1 400 mm，全年日照時數(shù)為 2 980 h，無霜期為 93 d左右。土壤為栗鈣土，pH 8.43，全氮(N)含量1.56 g·kg-1，全磷 (P2O5)含量 1.39 g·kg-1，全鉀 (K2O)含量 22.06 g·kg-1，堿解氮含量 88.77 mg·kg-1，速效磷含量 2.2 mg·kg-1，速效鉀含量 168.2 mg·kg-1，有機質(zhì)含量 32.48 g·kg-1。試驗區(qū) 2014年日均溫和降水量如圖1所示。

1.3 試驗設(shè)計

圖1 試驗地日均溫和降水量Figure 1 The daily mean temperature and daily precipitation of the experimental field

表1 不同措施對地上總生物氮素儲量影響的方差分析(F)Table 1 The variance analysis of aboveground biomass nitrogen stocks under the different treatments (F)

本試驗為燕麥品種、施肥、箭筈豌豆混播3因素4水平正交試驗設(shè)計[L16(45)]，共16個處理(表1)，3 次重復(fù)，隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積為 4 m × 5 m，小區(qū)間隔0.5 m。燕麥品種為A1(青燕1號，Qingyan No.1)、A2(林納，Lena)、A3(青海 444，Qinghai 444)和A4(青海甜燕麥，Qinghai)；施肥水平為B1(CK0，不 施 任 何 肥 料 )、 B2(inorganic manure, IM， 尿 素75 kg·hm-2+ 磷酸二銨 150 kg·hm-2)、B3(organic manure,OM，有機肥 1 500 kg·hm-2)和 B4(inorganic manure and organic manure, IM + OM， 尿 素 37.5 kg·hm-2+磷酸二銨 75 kg·hm-2+ 有機肥 750 kg·hm-2)；箭筈豌豆混播水平為 C1(0 kg·hm-2)、C2(45 kg·hm-2)和 C3(60 kg·hm-2)和 C4(75 kg·hm-2)。 燕 麥 播 種 量 按600萬株·hm-2保苗數(shù)計算，青燕1號、林納、青海444和青海甜燕麥根據(jù)千粒重、發(fā)芽率和凈度計算得各品種的實際播量分別為154.3、150.0、183.0和 216.0 kg·hm-2。 撒 播 ， 播 深 3～ 4 cm， 旱 作 。2014年5月14日播種，肥料作為底肥在播種前一次性施入。出苗后，人工除雜1次，田間管理和取樣工作在同一天完成。

1.4 測定指標與方法

植物樣品采集：分別于燕麥拔節(jié)期(6月15日)、抽穗期(7月15日)、開花期(8月15日)和乳熟期 (9 月 15 日)在各試驗小區(qū)選取 1 m × 1 m 的樣方，3次重復(fù)，連同地下部分挖出，按燕麥和箭筈豌豆根、莖、葉、花序(燕麥)分開，帶回實驗室。植物地下根經(jīng)沖洗干凈后，將植株各器官樣品置于65 ℃烘箱，烘干至恒重。分別測定得到燕麥和箭筈豌豆各器官生物量，同時采用凱氏定氮法測定各器官氮含量，植物各器官和組分生物氮素儲量根據(jù)以下公式計算：植物器官生物氮素儲量 = 器官氮含量 × 器官生物量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003對所得到的數(shù)據(jù)進行初步整理，用 SPSS for Windows 11.5 對品種、施肥和混播處理下各器官生物氮儲量的影響進行方差分析，并采用Duncan法在0.05水平上進行多重比較；采用Sigmaplot 12.5對各處理水平下的差異比較進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 地上生物氮素儲量

2.1.1 地上總生物氮素儲量

從不同時期3個因素對地上總生物氮素儲量影響的差異性分析結(jié)果來看(表1)，除拔節(jié)期混播對地上總生物氮素儲量的影響未達顯著水平外(P ＞0.05)，其余時期3個因素的影響均達顯著水平(P ＜0.05)。拔節(jié)期和開花期3個因素對其的影響大小為施肥 ＞ 品種 ＞ 混播，抽穗期為品種 ＞ 施肥 ＞ 混播，乳熟期為混播 ＞ 品種 ＞ 施肥。

3個因素影響下，地上總生物氮素儲量隨生育期的推進呈持續(xù)增加(圖2)，乳熟期達到最大。地上總生物氮素儲量在各時期積累量速率相差不大，拔節(jié)期—抽穗期、抽穗期—開花期、開花期—乳熟期日增速分別為0.98、0.77和0.86 kg·(hm2·d)-1。各處理下乳熟期分別以 A4(青海甜燕麥)、B4(尿素 + 磷酸二銨 + 有機肥)和 C4(75 kg·hm-2)處理下最大，分別可達128.60、112.45和122.28 kg·hm-2，較地上總生物氮素儲量最低的A2(林納)、B1(CK)和C1處理高48%、32%和80%。

2.1.2 燕麥地上生物氮素儲量

本文以總債務(wù)結(jié)構(gòu)、短期債務(wù)結(jié)構(gòu)和長期債務(wù)結(jié)構(gòu)三個大類為一級指標建立債務(wù)結(jié)構(gòu)指標評估體系，根據(jù)各類指標的定義及特征，下設(shè)7個二級指標進行第二維度展開分析。本文所選指標全部為比率這類相對值。具體評估體系見表1。

圖2 不同措施下地上總生物氮素儲量季節(jié)變化Figure 2 The seasonal change of the aboveground nitrogen stocks under the different treatments

從不同措施對燕麥地上總生物氮素儲量影響的分析結(jié)果來看(表2)，除乳熟期混播對其的影響未達顯著水平(P ＞ 0.05)外，其余時期3個因素的影響均達顯著 (P＜0.05)或極顯著水平 (P＜0.01)。其中拔節(jié)期和開花期3個因素的影響大小為施肥 ＞ 品種 ＞ 混播，而在抽穗期和乳熟期表現(xiàn)為品種 ＞ 施肥 ＞ 混播。燕麥地上總生物氮素儲量在3個因素影響下均隨生育期的推進顯著增加至開花期(P ＜0.05)(圖 3)，隨后無顯著變化 (P ＞ 0.05)。燕麥地上總生物氮素儲量在拔節(jié)期—抽穗期、抽穗期—開花期日積累量較高，分別為 0.74 和 0.69 kg·(hm2·d)-1，而開花期—乳熟期日積累量較低，僅為0.06 kg·(hm2·d)-1。各處理下開花期燕麥地上總生物氮素儲量分別以 A4(青海甜燕麥)、B4(尿素 + 磷酸二銨 +有機肥)和C1(0 kg·hm-2)處理下最大，開花期分別達 81.32、82.70和 70.91 kg·hm-2，分別較氮素儲量最 低的 A3(青海 444)、 B1(CK)和 C4(75 kg·hm-2)高51%、91%和20%。

燕麥莖生物氮素儲量：燕麥莖生物氮素儲量分析結(jié)果顯示(表2)，除混播在拔節(jié)期、抽穗期和乳熟期對其的影響未達顯著水平(P ＞ 0.05)外，其余各時期3個因素的影響均達極顯著水平(P＜0.01)。其中拔節(jié)期、抽穗期和乳熟期影響大小表現(xiàn)為品種 ＞ 施肥 ＞ 混播，開花期表現(xiàn)為施肥 ＞ 品種 ＞ 混播。在3個因素影響下燕麥莖生物氮素儲量隨著生育期推進增加至開花期(圖3)，隨后顯著下降(P ＜0.05)或無顯著變化(P ＞ 0.05)。拔節(jié)期—抽穗期燕麥莖生物氮素儲量日增速高于抽穗期—開花期，分別為 0.49 和 0.25 kg·(hm2·d)-1，開花期—乳熟期日積累量呈負增長，為-0.17 kg·(hm2·d)-1。不同處理下開花期分別以 A4(青海甜燕麥)、B4(尿素 + 磷酸二銨 + 有機肥)和 C1(0 kg·hm-2)處理燕麥莖生物氮素儲量最高，分別達30.35、30.99 和26.59 kg·hm-2，較氮素儲量最低的A3(青海444)、B1(CK)和C4(75 kg·hm-2)分別高63%、114%和35%。

表2 不同措施對燕麥地上各器官生物氮素儲量影響的方差分析(F)Table 2 The variance analysis of the oat aboveground organ nitrogen stocks under the different treatments (F)

燕麥葉生物氮素儲量：除混播在開花期對燕麥葉生物氮素儲量的影響未達顯著水平(P ＞ 0.05)外，其余時期3個因素對其的影響均達到顯著(P ＜0.05)或極顯著水平 (P＜0.01)，各時期 3 個因素對葉生物氮素儲量的影響大小均表現(xiàn)為施肥 ＞ 品種 ＞混播(表2)。燕麥葉生物氮素儲量在3個因素影響下隨生育期的推進增加至抽穗期(圖3)，隨后呈下降，至乳熟期最低。燕麥葉生物氮素儲量在拔節(jié)期—抽穗期呈正增長，達到 0.25 kg·(hm2·d)-1，抽穗期—開花期和開花期—乳熟期呈負增長，分別為-0.14 和-0.18 kg·(hm2·d)-1。品種、施肥和混播影響下，抽穗期分別以A4(青海甜燕麥)、B4(尿素 +磷酸二銨 + 有機肥)和 C4(75 kg·hm-2)葉生物氮素儲量表現(xiàn)最高，分別為 33.14、35.43 和 29.82 kg·hm-2，較氮素儲量最低的A3(青海444)、B1(CK)和C2(45 kg·hm-2)高44%、79%和10%

燕麥花序生物氮素儲量：除混播在乳熟期對燕麥花序生物氮素儲量的影響未達顯著水平(P ＞ 0.05)(表2)，其余時期3個因素對其的影響均達到極顯著水平(P＜0.01)。開花期和乳熟期3個因素對其的影響效應(yīng)均表現(xiàn)為品種 ＞ 施肥 ＞ 混播。乳熟期燕麥花序生物氮素儲量顯著高于開花期，乳熟期—開花期平均日積累量為 0.41 kg·(hm2·d)-1(圖 3)。不同品種比較，以A4(青海甜燕麥)和A1(青燕1號)表現(xiàn)最高，分別為 37.48 和 33.67 kg·hm-2；不同施肥比較，施肥處理下燕麥花序生物氮素儲量顯著高于不施肥處理；不同混播對燕麥花序生物氮素儲量無顯著影響 (P ＞ 0.05)。

2.1.3 箭筈豌豆地上生物氮素儲量

從不同時期3個因素對箭筈豌豆地上生物、莖和葉生物氮素儲量影響的差異性分析結(jié)果來看(表3)，除拔節(jié)期施肥對箭筈豌豆莖生物氮素儲量，開花期品種對地上總生物氮素儲量和葉生物氮素儲量的影響未達顯著水平(P ＞ 0.05)外，其余時期3個因素對箭筈豌豆地上總生物、莖和葉生物氮素儲量的影響均達顯著 (P＜0.05)或極顯著水平 (P ＜0.01)。其中3個因素對箭筈豌豆地上總生物、莖和葉生物氮素儲量的影響均表現(xiàn)為：拔節(jié)期和抽穗期為混播 ＞ 品種 ＞ 施肥，開花期為混播 ＞ 施肥 ＞品種，乳熟期為品種 ＞ 混播 ＞ 施肥。

圖3 不同措施下燕麥各器官生物氮素儲量季節(jié)變化Figure 3 The seasonal change of the oat different organ biomass nitrogen stocks under the different treatments

3個因素影響下箭筈豌豆地上總生物、莖和葉生物氮素儲量均隨生育期的推進持續(xù)增加至乳熟期(圖4)。其中箭筈豌豆地上總生物氮素儲量在拔節(jié)期—抽穗期積累較慢，平均日積累量僅為0.24 kg·(hm2·d)-1，抽穗期—開花期日積累量有所放緩，僅 為 0.08 kg·(hm2·d)-1， 開 花 期 — 乳 熟 期 增 加 迅速，達到 0.80 kg·(hm2·d)-1；箭筈豌豆莖生物氮素儲量在拔節(jié)期—抽穗期、抽穗期—開花期積累緩慢，平均日積累量分別為 0.07 和 0.02 kg·(hm2·d)-1，而在開花期—乳熟期日積累量迅速，達到0.22 kg·(hm2·d)-1；箭筈豌豆葉生物氮素儲量在抽穗期—開花期日積累量表現(xiàn)最慢，僅為 0.06 kg·(hm2·d)-1，拔 節(jié) 期 — 抽 穗 期 積 累 居 中 ， 為 0.17 kg·(hm2·d)-1，開花期—乳熟期最高，達到 0.58 kg·(hm2·d)-1。

表3 不同措施對箭筈豌豆地上各器官生物氮素儲量影響的方差分析(F)Table 3 The variance analysis of the vetch aboveground organs biomass nitrogen stocks under the different treatments (F)

2.2 地下生物氮素儲量

2.2.1 地下總生物氮素儲量

從不同時期3個因素對地下生物氮素儲量影響的差異性分析結(jié)果來看(表4)，除開花期品種對其的影響未達顯著水平(P ＞ 0.05)外，其余時期3個因素對其影響均達極顯著水平(P＜0.01)。3個因素對地下總生物氮素儲量的影響表現(xiàn)為：拔節(jié)期和抽穗期以品種影響最大，開花期以施肥影響最大，乳熟期以混播影響最大。

3個因素影響下地下總生物氮素儲量隨生育期呈下降變化(圖5)，至乳熟期最低。其中在拔節(jié)期—抽穗期、抽穗期—開花期、開花期—乳熟期日積累均差異不大，平均日積累量分別為-0.06、-0.05和-0.03 kg·(hm2·d)-1。拔節(jié)期分別以 A4(青海甜燕麥)、B4(尿素 + 磷酸二銨 + 有機肥)和 C4(75 kg·hm-2)最高，分別達 13.98、10.93 和 11.30 kg·hm-2，分別較氮素儲量最低的 A2(林納)、B1(CK)和 C1(0 kg·hm-2)高86%、31%和41%。

2.2.2 燕麥根生物氮素儲量

除開花期品種和混播對燕麥根生物氮素儲量的影響未達顯著水平(P ＞ 0.05)外，其余時期3個因素對其的影響均達極顯著水平 (P＜0.01)(表 4)。3個因素對燕麥根生物氮素儲量的影響表現(xiàn)為：拔節(jié)期和抽穗期以品種影響最大，開花期和乳熟期以施肥影響最大。

3個因素影響下燕麥根生物氮素儲量隨生育期呈下降變化(圖5)，至乳熟期最低。其中在拔節(jié)期—抽穗期、抽穗期—開花期、開花期—乳熟期平均日積累量分別為-0.08、-0.04 和-0.02 kg·(hm2·d)-1。拔節(jié)期分別以 A4(青海甜燕麥)、B4(尿素 + 磷酸二銨 + 有機肥)和 C4(75 kg·hm-2)最高，分別達 13.20、10.08 和 10.01 kg·hm-2，分別較氮素儲量最低的 A2(林納)、B1(CK)和C1(0 kg·hm-2)高96%、34% 和25%。

2.2.3 箭筈豌豆根生物氮素儲量

除施肥在抽穗期和乳熟期對箭筈豌豆根生物氮素儲量的影響未達顯著水平(P ＞ 0.05)外，其余時期3個因素對其的影響均達極顯著水平(P＜0.01)(表4)。3個因素對其的影響表現(xiàn)為：拔節(jié)、抽穗和開花期均以混播影響最大，乳熟期以品種影響最大。

3個因素影響下箭筈豌豆根生物氮素儲量隨生育期呈先增后降變化(圖5)，抽穗期最大，乳熟期最低。其中在拔節(jié)期—抽穗期、抽穗期—開花期、開花期—乳熟期日積累均差異不大，平均日積累量分別為 0.01、-0.01 和-0.01 kg·(hm2·d)-1。抽穗期箭筈豌豆根生物氮素儲量分別以A1(青燕1 號 )、 B2(尿 素 + 磷 酸 二 銨 )和 C4(75 kg·hm-2)最高，分別達 1.86、1.72 和 1.84 kg·hm-2，分別較氮素儲量最低的 A2(林納)、B3(有機肥)和 C2(45 kg·hm-2)高26%、10%和23%。

圖4 不同措施下箭筈豌豆地上器官生物氮素儲量季節(jié)變化Figure 4 The seasonal change of the vetch aboveground organs biomass nitrogen stocks under the different treatments

3 討論

3.1 影響植被各器官生物氮素儲量主要因素的確定

很多研究表明，品種和農(nóng)藝措施對植被各器官氮密度和氮素儲量具有顯著影響[18-20]，本研究中，也得出了一致的結(jié)論，且3個因素對植物各器官氮素儲量的影響因生育時期而異。整個生育期燕麥莖和花序生物氮素儲量主要受品種影響，燕麥葉生物氮素儲量主要受施肥影響，燕麥根生物氮素儲量在生長前期(拔節(jié)期—抽穗期)主要受品種影響，生長后期(開花期—乳熟期)主要受施肥影響；箭筈豌豆地上、莖、葉和根生物氮素儲量在拔節(jié)期、抽穗期、開花期主要受混播影響，乳熟期受品種影響；群落地上生物總氮素儲量、燕麥地上總生物氮素儲量在拔節(jié)期和開花期主要受施肥影響，抽穗期受品種影響，乳熟期主要受混播影響；群落和燕麥地下氮素儲量在拔節(jié)期和抽穗期受品種影響，開花期和乳熟期受施肥影響。因此，品種主要影響燕麥莖和花序生物氮素儲量，施肥主要影響燕麥葉生物氮素儲量，品種和施肥主要影響燕麥根生物氮素儲量；混播主要影響箭筈豌豆莖、葉和根生物氮素儲量。對燕麥混播栽培草地群落而言，地上和地下總生物氮素儲量均受品種、施肥和混播共同作用影響。

表4 不同措施對地下生物氮素儲量影響的方差分析(F)Table 4 The variance analysis of the vetch belowground organs biomass nitrogen stocks under the different treatments (F)

3.2 各因素對植被器官氮素儲量的影響

自Harvey[21]首次對玉米(Zea mays)品種氮素吸收利用進行研究報道后，在玉米、小麥、大麥(Hordeum vulgare)、燕麥、水稻、高粱(Sorghum vulgare)等植物氮素利用率的研究發(fā)現(xiàn)品種(系)間均存在較大差異[20,22]。本研究發(fā)現(xiàn)，青海甜燕麥與箭筈豌豆混播，其群落乳熟期地上總生物氮素儲量最高，燕麥地上、莖、葉、花序和根生物氮素儲量均表現(xiàn)最高，同時有利于箭筈豌豆各器官氮素積累。葉利庭等[23]研究不同氮效率水稻品種時發(fā)現(xiàn)，在水稻齊穗期，高氮效品種的總根長、根表面積和根尖數(shù)顯著高于低氮效品種。植物主要通過根系吸收土壤中的氮素，根系氮素儲量的高低不僅取決于燕麥品種氮素吸收效率，還與作物產(chǎn)量密切相關(guān)。青海甜燕麥不僅具有較高的干物質(zhì)產(chǎn)量，而且其根系發(fā)達，可顯著提高栽培草地系統(tǒng)生物氮素儲量。

氮素是陸地生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力的重要限制元素之一，而肥料所提供的礦質(zhì)氮是植物生長所需氮素的主要來源。無機氮肥有效成分高，具有易于植物根系吸收的特點；有機肥養(yǎng)分全面但釋放緩慢，具有改善土壤理化、生物學性質(zhì)和培肥土壤的功能；有機肥與無機肥配合使用，可優(yōu)勢互補，緩急相濟，有效發(fā)揮養(yǎng)分供應(yīng)和培肥地力的功能。有機肥與無機肥配施可顯著提高植株各器官氮素儲量[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，除各別時期施肥對燕麥和箭筈豌豆混播栽培草地各器官生物氮素儲量的影響無顯著差異外，多數(shù)時期對各器官的影響均具有顯著影響，且均以尿素 + 磷酸二銨 + 有機肥施肥處理下氮素儲量最高。有機肥和無機肥混施提高了燕麥各器官氮素儲量，但對箭筈豌豆各器官(除根)氮素儲量無顯著影響，一方面可能是由于肥料的添加抑制了箭筈豌豆根系的固氮作用[25]，另一方面則可能與禾本科發(fā)達的須根系的競爭能力有關(guān)。在豆禾混播系統(tǒng)，由于根瘤菌固氮需要消耗更多的能量，所以植物會優(yōu)先吸收土壤中的無機態(tài)氮[26]。增加氮肥使用量能明顯抑制豆科根系的生長和根瘤的生長發(fā)育[27]。

豆禾混播不僅可以提高單位面積的生物量和蛋白質(zhì)含量，還有利于增加土壤有機質(zhì)含量[28-30]。本研究中箭筈豌豆高混播水平(75 kg·hm-2)下，群落總生物氮素儲量均表現(xiàn)最高，而在無混播水平(0 kg·hm-2)下，燕麥地上、燕麥莖生物氮素儲量最高。高混播水平有利于豆禾混播系統(tǒng)總生物氮素儲量，以及燕麥和箭筈豌豆葉、根生物氮素儲量；單播有利于氮素在燕麥莖中的積累。

3.3 植被生物氮素儲量季節(jié)動態(tài)

圖5 不同措施對地下生物氮素儲量季節(jié)變化Figure 5 The seasonal change of the belowground biomass nitrogen stocks under the different treatments

在品種、施肥和混播影響下，燕麥和箭筈豌豆各器官以及地上、地下總生物氮素儲量隨著生育期的推進呈現(xiàn)規(guī)律性變化，但各器官變化規(guī)律不同。群落地上總生物氮素儲量隨生育期呈增加變化，至乳熟期達到最大，而地下總生物氮素儲量則呈下降變化，至乳熟期達到最低。燕麥地上、莖、葉和根生物氮素儲量分別隨生育期呈增加(開花期最大)、“先增后降”(開花期最大)、“先增后降”(抽穗期最大)和下降(乳熟期最低)的變化；箭筈豌豆地上、莖和葉生物氮素儲量均隨生育期呈顯著增加，至乳熟期達到最大，而箭筈豌豆根生物氮素儲量呈“先增后降”的變化，在抽穗期達到最大。

4 結(jié)論

品種、施肥和混播均顯著影響了植物各器官生物氮素儲量。地上和地下總生物氮素儲量均受品種、施肥和混播共同作用影響。

選用青海甜燕麥、尿素 + 磷酸二銨 + 有機肥施肥處理、混播75 kg·hm-2箭筈豌豆處理下，乳熟期群落總生物碳儲量最高，地上、地下生物氮素儲量分別可達128.60和13.20、112.45和10.08、122.28和 11.30 kg·hm-2。

隨著生育期推進，群落地上總生物氮素儲量呈增加變化，地下總生物氮素儲量則呈下降變化。