不同施氮方式對(duì)車前生物量及C、N、P 儲(chǔ)量的影響

羅宇揚(yáng)，張麗兵，宋彥濤

（大連民族大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，遼寧 大連 116600）

目前，在燃煤、汽車尾氣大量排放以及農(nóng)田不合理施肥等人為活動(dòng)的影響下，N 從大氣向陸地生態(tài)系統(tǒng)輸入的方式和速率都發(fā)生了很大的改變，氮沉降這一問題也已成為全球變化研究領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)問題之一[1]，而我國也被認(rèn)為是未來氮沉降問題較為嚴(yán)重的國家之一[2]。

N 作為草地生態(tài)系統(tǒng)最重要的限制因子之一，影響著生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能[3]。研究者通常通過人為施氮的方式模擬氮沉降對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，甚至研究了不同施氮頻率、不同氮素化合物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響[4-5]。但是這些模擬方式往往把N 直接施于地表，而實(shí)際氮沉降中，N 也會(huì)沉降于植物葉片，影響植物生長(zhǎng)。因此，還需要進(jìn)一步研究氮沉降對(duì)植物的影響。

生物量是指生物凈生產(chǎn)量的積累量，地上生物量即地上部分（枝、葉、花等）的干重，地下生物量即地下部分（根）的干重，在不同施氮方式與施氮量條件下，地上部分與地下部分對(duì)氮肥的吸收程度也不同，因此，生物量的響應(yīng)也有很大的不同。生物量是生態(tài)系統(tǒng)能量獲取能力的重要表現(xiàn)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)功能有著重要的影響[6]。目前，與草地植物地下生物量相關(guān)的研究與分析還比較少[7-8]。

車前（Plantagoasiatica）可以在溫暖、潮濕的沙質(zhì)土壤中生長(zhǎng)，在我國大部分地區(qū)都可以看到，通常生長(zhǎng)于草地、溝邊、河岸濕地、田邊或路旁。以車前為試驗(yàn)材料具有代表性?；诘两祵?duì)植物地上、地下生物量的影響，設(shè)計(jì)盆栽模擬試驗(yàn)，以車前為研究對(duì)象，尿素為氮素來源，設(shè)置不同的施氮方式和施氮梯度，分別對(duì)地上、地下生物量和C、N、P 儲(chǔ)存量進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)定與分析處理。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在大連民族大學(xué)校內(nèi)溫室內(nèi)進(jìn)行。將沙與土按照3:1 混勻裝入直徑為19 cm 的花盆中，每盆播種5 粒車前種子，及時(shí)澆水，當(dāng)車前長(zhǎng)到適當(dāng)大小時(shí)，每盆均留取1 株長(zhǎng)勢(shì)相同的植株進(jìn)行施氮處理。試驗(yàn)設(shè)置了2 種施氮方式：地面施肥和葉面施肥；5 個(gè)氮梯度分別是尿素0、2.5、5、10、20 g/m2；試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，6 次重復(fù)，共60 盆。按照施氮方式與施氮梯度分別對(duì)60 個(gè)花盆進(jìn)行標(biāo)記；共分8 次施肥，每隔4 d 進(jìn)行1 次施肥，其中尿素中N 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46.7%。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 車前施氮階段

1.2.2 樣品采集與測(cè)定

7 月中旬對(duì)正常生長(zhǎng)的樣品進(jìn)行采集，用剪刀剪取地上部分，將土壤里的根擇取出來后，于清水中洗凈，在80 ℃烘箱中烘干，并稱重、粉碎。重鉻酸鉀-硫酸氧化法測(cè)定車前C 含量，奈氏比色法測(cè)定N 含量，鉬銻抗比色法測(cè)定P 含量，車前C、N、P 儲(chǔ)存量計(jì)算見下式：

植物C、N、P 儲(chǔ)量=生物量×C、N、P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Microsoft Excel 2010 和SPSS 19.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，分別以不同施氮方式、不同施氮梯度和兩者交互作用方差分析，顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮添加對(duì)車前生物量的影響

不同質(zhì)量濃度的氮添加對(duì)車前地上生物量均產(chǎn)生了明顯的影響，結(jié)果見表1。地面施肥時(shí)，N2.5 處理下，地上生物量與N0 處理生物量無明顯差異；N10處理下的地上生物量達(dá)到最大值，與N20 處理組相當(dāng)。葉面施肥時(shí)，N5 處理組地上生物量最高，N10 處理組地上生物量高于N0 處理，略低于N5 處理。

表1 不同施氮處理對(duì)車前生物量的影響

不同施肥方式與不同施肥梯度對(duì)車前地下生物量均存在不同的影響。地面施肥時(shí)，N2.5、N20 處理組地下生物量低于N0 處理時(shí)生物量，但與N0 處理地下生物量差異不顯著，N5、N10 處理組地下生物量較高，且明顯高于N0 處理。葉面施肥時(shí)，N2.5、N5、N10、N20 處理下，地下生物量與N0 處理差異均不顯著，但在N5 處理地下生物量高于其他處理組，作用效果顯著。

地面施肥時(shí)，N2.5 處理對(duì)車前總生物量的增加沒有明顯促進(jìn)作用，其他處理下均增加了總生物量，且N10 處理對(duì)車前總生物量影響最大；葉面施肥時(shí)，所有處理均對(duì)總生物量的增加起到促進(jìn)作用，N5、N10處理組總生物量高于N0 處理組，其中N5 處理下總生物量最多。

2.2 氮添加對(duì)車前C儲(chǔ)量的影響

如表2 所示，地面施肥時(shí)，N2.5 處理對(duì)地上C 儲(chǔ)量的增加沒有明顯促進(jìn)作用，其他處理提高了地上C儲(chǔ)量，并隨施氮量增多而逐漸增多；葉面施肥時(shí)，所有處理均提高了車前地上C 儲(chǔ)量，N5、N10、N20 處理明顯高于N0 處理下的C 儲(chǔ)量。

通過文獻(xiàn)分析，目前主要有兩種類型的圖書館對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)需求拓展了創(chuàng)新服務(wù)的方式，分別是公共圖書館和高校圖書館。公共圖書館創(chuàng)客空間主要是協(xié)作構(gòu)建模式；高校圖書館創(chuàng)客空間主要是由創(chuàng)業(yè)發(fā)展模式與協(xié)作構(gòu)建模式相結(jié)合。

表2 不同施氮處理對(duì)車前C 儲(chǔ)量的影響

地面施肥時(shí)，N5、N10 處理對(duì)車前地下C 儲(chǔ)量的增加起到了促進(jìn)作用；葉面施肥時(shí)，只有N20 處理對(duì)地下C 儲(chǔ)量的增加沒有明顯的促進(jìn)作用，N5 處理時(shí)促進(jìn)作用最明顯。

地面施肥時(shí)，N5、N10、N20 處理對(duì)車前整株C儲(chǔ)量的增加起到明顯的促進(jìn)作用，N2.5 處理對(duì)車前整株C 儲(chǔ)量作用不明顯；葉面施肥時(shí)，除N2.5、N20 處理以外的其他處理均起到明顯的促進(jìn)作用，且N5 時(shí)作用最明顯。

2.3 氮添加對(duì)車前N儲(chǔ)量的影響

如表3 所示，地面施肥時(shí)，不同處理均對(duì)地上N儲(chǔ)量的增加起到促進(jìn)作用，N20 處理組N 儲(chǔ)存量達(dá)到最大值；葉面施肥時(shí)，N5、N10 處理組促進(jìn)作用明顯，且N5 處理時(shí)地上N 儲(chǔ)量達(dá)到最大值。

表3 不同施氮處理對(duì)車前N 儲(chǔ)量的影響

地面施肥時(shí)，與N0 處理組相比，N2.5 處理對(duì)車前地下N 儲(chǔ)量的增加起到抑制作用，N10 處理組地下N 儲(chǔ)存量達(dá)到了最大值；葉面施肥時(shí)，N5、N20 處理下對(duì)地下N 儲(chǔ)量增加起到的促進(jìn)作用最為明顯。

地面施肥時(shí)，與N0 處理組相比，N2.5 處理對(duì)車前整株N 儲(chǔ)量的增加促進(jìn)作用不明顯，而其他處理均對(duì)整株N 儲(chǔ)量的增加起到了促進(jìn)作用，N20 處理促進(jìn)作用最明顯；葉面施肥時(shí)，N5 處理對(duì)整株N 儲(chǔ)量的增加起到的促進(jìn)作用最明顯。

2.4 氮添加對(duì)車前P儲(chǔ)量的影響

如表4 所示，地面施肥時(shí)，N2.5 處理組對(duì)地上P儲(chǔ)量變化無明顯作用，而其他處理組均對(duì)P 儲(chǔ)量增加起到促進(jìn)作用；葉面施肥時(shí)，各處理均對(duì)地上P 儲(chǔ)量增加起到促進(jìn)作用。

表4 不同施氮處理對(duì)車前P 儲(chǔ)量的影響

地面施肥時(shí)，不同處理均對(duì)地下P 儲(chǔ)量的增加起到抑制作用；葉面施肥時(shí)，不同水平的氮添加依然對(duì)地下P 儲(chǔ)量的增加起到抑制作用。地面施肥時(shí)，除N2.5 處理外，不同水平的氮添加均對(duì)整株P(guān) 儲(chǔ)量起到促進(jìn)作用，且N10、N20 處理時(shí)，起到的促進(jìn)作用最大；葉面施肥時(shí)，不同水平的氮添加對(duì)整株P(guān) 儲(chǔ)量的增加起到促進(jìn)作用，N5、N10 處理的促進(jìn)作用最明顯。

3 討論

不同施氮方式及施氮梯度對(duì)車前地上、地下生物量均產(chǎn)生了一定的影響。氮添加對(duì)地上生物量均起到促進(jìn)作用，這說明N 增加會(huì)促進(jìn)植株葉片、莖及穗的快速生長(zhǎng)，在地面施肥N10 處理組與葉面施肥N5 處理組中，地上生物量相比，N0 處理組分別增加了61.5%與167.5%，對(duì)地上生物量的影響最為顯著，這一結(jié)論與之前氮添加對(duì)植物地上生物量影響顯著這一觀點(diǎn)相符[9]。不同施氮梯度的氮添加對(duì)地下生物量的影響呈現(xiàn)不同趨勢(shì)，總體起到促進(jìn)作用，但在地面施肥N2.5 處理組與N20 處理組中，均抑制了地下生物量的增加?？傮w來看，不同施氮方式與施氮梯度的N 添加對(duì)地上生物量的影響顯著高于對(duì)地下生物量的影響。Coutts 和Philipson[10]的研究也發(fā)現(xiàn)增加土壤的肥力時(shí)，冠部相比根部會(huì)得到更多的生物量。這是因?yàn)槭┓适沟猛寥赖酿B(yǎng)分供應(yīng)得到補(bǔ)充，植物不受養(yǎng)分脅迫，而受光脅迫，使養(yǎng)分限制轉(zhuǎn)為光限制，植物通過增加光合產(chǎn)物向冠部的分配來增強(qiáng)對(duì)光的截獲，減小植物受光照不足的影響，促進(jìn)光合作用，使植物健康生長(zhǎng)。

不同施氮方式及施氮梯度對(duì)車前整株C 儲(chǔ)量有一定影響，其中N5 為葉面施肥最優(yōu)處理。葉面可通過氣孔、親水小孔吸收養(yǎng)分，直接將養(yǎng)分輸送至葉肉細(xì)胞[11]。施肥雖然吸收效率高，見效快，但高氮質(zhì)量濃度積累在葉片可引起銨毒[12]，抑制葉片養(yǎng)分吸收。根系對(duì)高氮質(zhì)量濃度的耐受度大于葉片，是植物吸收養(yǎng)分的主要方式之一。根系吸收的養(yǎng)分會(huì)分配給植物各個(gè)部位，植物體內(nèi)N 變化較為緩和，因此地面施肥方式在高氮質(zhì)量濃度下施肥效果優(yōu)于葉面施肥。

本項(xiàng)研究中，C、N、P 儲(chǔ)存量隨氮添加增加總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，這一結(jié)論與以往研究學(xué)者觀點(diǎn)一致[13]，同時(shí)對(duì)葉片部分影響顯著高于對(duì)根系部分影響，這說明葉片對(duì)C、N、P 的吸收利用顯著強(qiáng)于根系對(duì)C、N、P 的吸收利用作用。氮添加可有效促進(jìn)車前對(duì)C 的吸收，通過這一結(jié)論可分析出，適當(dāng)?shù)牡砑涌纱龠M(jìn)植物對(duì)大氣中CO2等溫室氣體的吸收，進(jìn)而可對(duì)全球變暖問題作出一定貢獻(xiàn)。

4 結(jié)論

兩種施氮方式均能增加車前生物量。地面施肥時(shí)，施氮梯度為N5、N10、N20 時(shí)生物量最高；葉面施肥處理下，施氮梯度為N5 時(shí)生物量最高。不同施氮方式與質(zhì)量濃度的條件下，植物C、N、P 儲(chǔ)存量均呈現(xiàn)地上部分大于地下部分的規(guī)律。其中不同施肥處理下，均表現(xiàn)施氮量越高，地上C 儲(chǔ)量、N 儲(chǔ)量、P儲(chǔ)量越高。