不同施氮方式对车前生物量及C、N、P 储量的影响

2024-02-28罗宇扬张丽兵宋彦涛

种子科技 2024年2期

罗宇扬，张丽兵，宋彦涛

（大连民族大学环境与资源学院，辽宁大连 116600）

目前，在燃煤、汽车尾气大量排放以及农田不合理施肥等人为活动的影响下，N 从大气向陆地生态系统输入的方式和速率都发生了很大的改变，氮沉降这一问题也已成为全球变化研究领域内的热点问题之一[1]，而我国也被认为是未来氮沉降问题较为严重的国家之一[2]。

N 作为草地生态系统最重要的限制因子之一，影响着生物多样性和生态系统功能[3]。研究者通常通过人为施氮的方式模拟氮沉降对生态系统的影响，甚至研究了不同施氮频率、不同氮素化合物对生态系统的影响[4-5]。但是这些模拟方式往往把N 直接施于地表，而实际氮沉降中，N 也会沉降于植物叶片，影响植物生长。因此，还需要进一步研究氮沉降对植物的影响。

生物量是指生物净生产量的积累量，地上生物量即地上部分（枝、叶、花等）的干重，地下生物量即地下部分（根）的干重，在不同施氮方式与施氮量条件下，地上部分与地下部分对氮肥的吸收程度也不同，因此，生物量的响应也有很大的不同。生物量是生态系统能量获取能力的重要表现，对生态系统结构和生态系统功能有着重要的影响[6]。目前，与草地植物地下生物量相关的研究与分析还比较少[7-8]。

车前（Plantagoasiatica）可以在温暖、潮湿的沙质土壤中生长，在我国大部分地区都可以看到，通常生长于草地、沟边、河岸湿地、田边或路旁。以车前为试验材料具有代表性。基于氮沉降对植物地上、地下生物量的影响，设计盆栽模拟试验，以车前为研究对象，尿素为氮素来源，设置不同的施氮方式和施氮梯度，分别对地上、地下生物量和C、N、P 储存量进行数据测定与分析处理。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验在大连民族大学校内温室内进行。将沙与土按照3:1 混匀装入直径为19 cm 的花盆中，每盆播种5 粒车前种子，及时浇水，当车前长到适当大小时，每盆均留取1 株长势相同的植株进行施氮处理。试验设置了2 种施氮方式：地面施肥和叶面施肥；5 个氮梯度分别是尿素0、2.5、5、10、20 g/m2；试验采用随机区组设计，6 次重复，共60 盆。按照施氮方式与施氮梯度分别对60 个花盆进行标记；共分8 次施肥，每隔4 d 进行1 次施肥，其中尿素中N 的质量分数为46.7%。

1.2 试验方法

1.2.1 车前施氮阶段

1.2.2 样品采集与测定

7 月中旬对正常生长的样品进行采集，用剪刀剪取地上部分，将土壤里的根择取出来后，于清水中洗净，在80 ℃烘箱中烘干，并称重、粉碎。重铬酸钾-硫酸氧化法测定车前C 含量，奈氏比色法测定N 含量，钼锑抗比色法测定P 含量，车前C、N、P 储存量计算见下式：

植物C、N、P 储量=生物量×C、N、P 质量分数

1.3 数据处理与分析

使用Microsoft Excel 2010 和SPSS 19.0 进行数据处理后，分别以不同施氮方式、不同施氮梯度和两者交互作用方差分析，显著性水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 氮添加对车前生物量的影响

不同质量浓度的氮添加对车前地上生物量均产生了明显的影响，结果见表1。地面施肥时，N2.5 处理下，地上生物量与N0 处理生物量无明显差异；N10处理下的地上生物量达到最大值，与N20 处理组相当。叶面施肥时，N5 处理组地上生物量最高，N10 处理组地上生物量高于N0 处理，略低于N5 处理。

表1 不同施氮处理对车前生物量的影响

不同施肥方式与不同施肥梯度对车前地下生物量均存在不同的影响。地面施肥时，N2.5、N20 处理组地下生物量低于N0 处理时生物量，但与N0 处理地下生物量差异不显著，N5、N10 处理组地下生物量较高，且明显高于N0 处理。叶面施肥时，N2.5、N5、N10、N20 处理下，地下生物量与N0 处理差异均不显著，但在N5 处理地下生物量高于其他处理组，作用效果显著。

地面施肥时，N2.5 处理对车前总生物量的增加没有明显促进作用，其他处理下均增加了总生物量，且N10 处理对车前总生物量影响最大；叶面施肥时，所有处理均对总生物量的增加起到促进作用，N5、N10处理组总生物量高于N0 处理组，其中N5 处理下总生物量最多。

2.2 氮添加对车前C储量的影响

如表2 所示，地面施肥时，N2.5 处理对地上C 储量的增加没有明显促进作用，其他处理提高了地上C储量，并随施氮量增多而逐渐增多；叶面施肥时，所有处理均提高了车前地上C 储量，N5、N10、N20 处理明显高于N0 处理下的C 储量。

通过文献分析，目前主要有两种类型的图书馆对创新创业需求拓展了创新服务的方式，分别是公共图书馆和高校图书馆。公共图书馆创客空间主要是协作构建模式；高校图书馆创客空间主要是由创业发展模式与协作构建模式相结合。

表2 不同施氮处理对车前C 储量的影响

地面施肥时，N5、N10 处理对车前地下C 储量的增加起到了促进作用；叶面施肥时，只有N20 处理对地下C 储量的增加没有明显的促进作用，N5 处理时促进作用最明显。

地面施肥时，N5、N10、N20 处理对车前整株C储量的增加起到明显的促进作用，N2.5 处理对车前整株C 储量作用不明显；叶面施肥时，除N2.5、N20 处理以外的其他处理均起到明显的促进作用，且N5 时作用最明显。

2.3 氮添加对车前N储量的影响

如表3 所示，地面施肥时，不同处理均对地上N储量的增加起到促进作用，N20 处理组N 储存量达到最大值；叶面施肥时，N5、N10 处理组促进作用明显，且N5 处理时地上N 储量达到最大值。

表3 不同施氮处理对车前N 储量的影响

地面施肥时，与N0 处理组相比，N2.5 处理对车前地下N 储量的增加起到抑制作用，N10 处理组地下N 储存量达到了最大值；叶面施肥时，N5、N20 处理下对地下N 储量增加起到的促进作用最为明显。

地面施肥时，与N0 处理组相比，N2.5 处理对车前整株N 储量的增加促进作用不明显，而其他处理均对整株N 储量的增加起到了促进作用，N20 处理促进作用最明显；叶面施肥时，N5 处理对整株N 储量的增加起到的促进作用最明显。

2.4 氮添加对车前P储量的影响

如表4 所示，地面施肥时，N2.5 处理组对地上P储量变化无明显作用，而其他处理组均对P 储量增加起到促进作用；叶面施肥时，各处理均对地上P 储量增加起到促进作用。

表4 不同施氮处理对车前P 储量的影响

地面施肥时，不同处理均对地下P 储量的增加起到抑制作用；叶面施肥时，不同水平的氮添加依然对地下P 储量的增加起到抑制作用。地面施肥时，除N2.5 处理外，不同水平的氮添加均对整株P 储量起到促进作用，且N10、N20 处理时，起到的促进作用最大；叶面施肥时，不同水平的氮添加对整株P 储量的增加起到促进作用，N5、N10 处理的促进作用最明显。

3 讨论

不同施氮方式及施氮梯度对车前地上、地下生物量均产生了一定的影响。氮添加对地上生物量均起到促进作用，这说明N 增加会促进植株叶片、茎及穗的快速生长，在地面施肥N10 处理组与叶面施肥N5 处理组中，地上生物量相比，N0 处理组分别增加了61.5%与167.5%，对地上生物量的影响最为显著，这一结论与之前氮添加对植物地上生物量影响显著这一观点相符[9]。不同施氮梯度的氮添加对地下生物量的影响呈现不同趋势，总体起到促进作用，但在地面施肥N2.5 处理组与N20 处理组中，均抑制了地下生物量的增加。总体来看，不同施氮方式与施氮梯度的N 添加对地上生物量的影响显著高于对地下生物量的影响。Coutts 和Philipson[10]的研究也发现增加土壤的肥力时，冠部相比根部会得到更多的生物量。这是因为施肥使得土壤的养分供应得到补充，植物不受养分胁迫，而受光胁迫，使养分限制转为光限制，植物通过增加光合产物向冠部的分配来增强对光的截获，减小植物受光照不足的影响，促进光合作用，使植物健康生长。

不同施氮方式及施氮梯度对车前整株C 储量有一定影响，其中N5 为叶面施肥最优处理。叶面可通过气孔、亲水小孔吸收养分，直接将养分输送至叶肉细胞[11]。施肥虽然吸收效率高，见效快，但高氮质量浓度积累在叶片可引起铵毒[12]，抑制叶片养分吸收。根系对高氮质量浓度的耐受度大于叶片，是植物吸收养分的主要方式之一。根系吸收的养分会分配给植物各个部位，植物体内N 变化较为缓和，因此地面施肥方式在高氮质量浓度下施肥效果优于叶面施肥。

本项研究中，C、N、P 储存量随氮添加增加总体呈现上升趋势，这一结论与以往研究学者观点一致[13]，同时对叶片部分影响显著高于对根系部分影响，这说明叶片对C、N、P 的吸收利用显著强于根系对C、N、P 的吸收利用作用。氮添加可有效促进车前对C 的吸收，通过这一结论可分析出，适当的氮添加可促进植物对大气中CO2等温室气体的吸收，进而可对全球变暖问题作出一定贡献。