氮磷添加对草甸草原羊草叶片叶绿素含量的影响

朱松梅　赵京东　翟晓宇　黄富权　宋彦涛

摘 要：氮磷沉降是全球变化研究的热点问题之一，该研究以内蒙古自治区额尔古纳市黑山头镇草甸草原优势种羊草为研究对象，分析不同浓度氮、磷添加对羊草叶片叶绿素含量的影响。结果表明：氮、磷添加当年，氮添加对羊草叶片叶绿素含量有显著影响，而磷肥和磷肥种类对羊草叶片叶绿素含量没有显著作用，氮肥和磷肥之间没有显著的交互作用。氮添加10 g/m2/年和磷添加8 g/m2/年的组合处理羊草的SPAD最高，过高的氮磷添加量则使羊草叶片的SPAD降低。

关键词：磷添加 叶片性状 羊草 氮沉降

中图分类号：S543.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（b）-0145-02

氮沉降是全球变化的研究热点之一，不同的氮沉降含量直接影响到土壤中氮素有效性。适量氮沉降能直接增加植物可有效利用氮素，增加叶面积，促进光合作用，刺激进植物快速生长，生态系统生产力得以提高[1]。但当氮沉降过高时，通常又会使土壤中的活性氮（如氨态氮和硝态氮）累积到有害程度，不利于植物生长，降低多样性，对生态系统产生负效应[2]。针对草原生态系统不同组织水平对氮添加的响应规律和机制，已开展了很多研究，包括氮添加量和添加频次的研究[3]。伴随对氮沉降的研究，对磷沉降也逐渐受到关注，但对磷沉降研究的较少[4]，氮、磷都是植物生长必须的元素，而且研究表明氮、磷同时添加对生态系统有强的正协同效应[5]。

羊草是欧亚温带草原东缘的主要优势物种，适口性好，营养价值高，是优良的饲草。而叶片中叶绿素含量是反映植物光合作用能力的重要指标之一[3]，由于其快捷方便的测量方式越来越受到科学家的重视[6]。该研究通过在内蒙古自治区草甸草原区添加不同量的氮、磷实验，测量优势种—羊草叶片叶绿素含量的变化，探讨未来氮、磷沉降增加的条件下羊草光合能力的变化特征，为草地管理提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

研究地点位于内蒙古自治区额尔古纳市黑山头镇草甸草原，该区域属温带大陆性季风气候，年平均气温在-2.0 ℃～3.0 ℃，年降雨量为200～280 mm，主要集中在夏季，日照时间为2 500～3 000 h。地带性植被为草甸草原，主要土壤类型为黑钙土。

1.2 样品采集与测量

实验采用随机区组设计，3次重复，小区面积9×9 m2，每2个小区间隔1 m过道。在5月份进行氮磷添加处理，氮添加为尿素，浓度为0，10 g/m2/年，磷添加分别为磷酸二氢钾和过磷酸钙两种磷肥，浓度为0、2、4、6、8、10 g/m2/年；8月份进行测定，在每个小区1×1 m2范围内随机选取3株健康的羊草叶片进行测定，每株羊草测定其一片叶的上中下部位，计算平均值。叶绿素含量（SPAD）用SPAD502叶绿素测定仪（日本）测定。

1.3 数据统计

应用Excel2013和SPSS17.0统计分析软件对数据进行处理与三因素方差分析。

2 结果与分析

氮添加处理对羊草叶片叶绿素含量有显著影响（见表1）；磷添加和磷肥种类及其他们之间的交互作用，对羊草叶片的叶绿素含量均没有显著作用；氮添加与磷添加、氮添加与磷肥种类，及他们三者之间都没有显著的交互作用。

在未添加氮处理（N-）中，添加不同量磷酸二氢钾和过磷酸钙处理下羊草叶片SPAD没有明显的变化趋势，但添加磷酸二氢钾处理下羊草叶片SPAD值略高于过磷酸钙处理；在添加氮处理中（N+），羊草叶片SPAD随着磷酸二氢钾和过磷酸钙添加量的增加呈现先增加后降低的趋势。在添加相同量磷肥处理中，无论磷酸二氢钾还是过磷酸钙处理，氮添加处理的羊草叶片SPAD高于未添加氮处理，且在6和8 g/m2/年的过磷酸钙处理中，氮添加处理显著高于未添加氮处理（见图1）。

3 结语

由于人类活动导致全球变化的加剧，大气氮、磷沉降日益加剧，将会改变土壤中氮磷元素的含量和有效性，改变植物的生长和其在群落中的地位，进而改变生态系统的结构和功能。羊草作为欧亚草原带东缘广泛分布的物种，叶片叶绿素含量作为植物的重要功能性状指标可以较好地指示其对氮沉降的响应，但对磷沉降不敏感。可能是我们实验处理的时间较短，未来还需要更多年的观测，从而揭示氮、磷添加对羊草性状的重要影响。

参考文献

[1] Reay，D.S.，F.Dentener，P.Smith，J.Grace，and R.A. Feely.Global nitrogen deposition and carbon sinks[J].Nature Geoscience，2008（1）：430-437.

[2] Wei C.Z.，Q.Yu，E.Bai，X.Lü，Q.Li，J.Xia，P. Kardol，W.Liang，Z.Wang，X.Han.Nitrogen deposition weakens plant-microbe interactions in grassland ecosystems[J].Global Change Biology，2013（19）：3688-3697.

[3] 张云海，何念鹏，张光明，等.氮沉降强度和频率对羊草叶绿素含量的影响[J].生态学报，2013，33（21）：6786-6794.

[4] 白雪，程军回，郑淑霞，等.典型草原建群种羊草对氮磷添加的生理生态响应[J].植物生态学报，2014，38（2）：103-115.

[5] James J.Elser，Matthew E.S.Bracken，Elsa E.Cleland，et al. Global analysis of nitrogen and phosphorus limitation of primary producers in freshwater， marine and terrestrial ecosystems[J].Ecology Letters，2007，10（12）：1135-1142.

[6] 李辉，白丹，张卓，等.羊草叶片SPAD值与叶绿素含量的相关分析[J].中国农学通报，2012，28（2）：27-30.