不同施氮方式對車前生物量及C、N、P 儲量的影響

羅宇揚，張麗兵，宋彥濤

（大連民族大學環境與資源學院，遼寧 大連 116600）

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

N 作為草地生態系統最重要的限制因子之一，影響著生物多樣性和生態系統功能[3]。研究者通常通過人為施氮的方式模擬氮沉降對生態系統的影響，甚至研究了不同施氮頻率、不同氮素化合物對生態系統的影響[4-5]。但是這些模擬方式往往把N 直接施于地表，而實際氮沉降中，N 也會沉降于植物葉片，影響植物生長。因此，還需要進一步研究氮沉降對植物的影響。

生物量是指生物凈生產量的積累量，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氮肥的吸收程度也不同，因此，生物量的響應也有很大的不同。生物量是生態系統能量獲取能力的重要表現，對生態系統結構和生態系統功能有著重要的影響[6]。目前，與草地植物地下生物量相關的研究與分析還比較少[7-8]。

車前（Plantagoasiatica）可以在溫暖、潮濕的沙質土壤中生長，在我國大部分地區都可以看到，通常生長于草地、溝邊、河岸濕地、田邊或路旁。以車前為試驗材料具有代表性。基于氮沉降對植物地上、地下生物量的影響，設計盆栽模擬試驗，以車前為研究對象，尿素為氮素來源，設置不同的施氮方式和施氮梯度，分別對地上、地下生物量和C、N、P 儲存量進行數據測定與分析處理。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗在大連民族大學校內溫室內進行。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，及時澆水，當車前長到適當大小時，每盆均留取1 株長勢相同的植株進行施氮處理。試驗設置了2 種施氮方式：地面施肥和葉面施肥；5 個氮梯度分別是尿素0、2.5、5、10、20 g/m2；試驗采用隨機區組設計，6 次重復，共60 盆。按照施氮方式與施氮梯度分別對60 個花盆進行標記；共分8 次施肥，每隔4 d 進行1 次施肥，其中尿素中N 的質量分數為46.7%。

1.2 試驗方法

1.2.1 車前施氮階段

1.2.2 樣品采集與測定

7 月中旬對正常生長的樣品進行采集，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-硫酸氧化法測定車前C 含量，奈氏比色法測定N 含量，鉬銻抗比色法測定P 含量，車前C、N、P 儲存量計算見下式：

植物C、N、P 儲量=生物量×C、N、P 質量分數

1.3 數據處理與分析

使用Microsoft Excel 2010 和SPSS 19.0 進行數據處理后，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 結果與分析

2.1 氮添加對車前生物量的影響

不同質量濃度的氮添加對車前地上生物量均產生了明顯的影響，結果見表1。地面施肥時，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到最大值，與N20 處理組相當。葉面施肥時，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 不同施氮處理對車前生物量的影響

不同施肥方式與不同施肥梯度對車前地下生物量均存在不同的影響。地面施肥時，N2.5、N20 處理組地下生物量低于N0 處理時生物量，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，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，N2.5 處理對車前總生物量的增加沒有明顯促進作用，其他處理下均增加了總生物量，且N10 處理對車前總生物量影響最大；葉面施肥時，所有處理均對總生物量的增加起到促進作用，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 氮添加對車前C儲量的影響

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

通過文獻分析，目前主要有兩種類型的圖書館對創新創業需求拓展了創新服務的方式，分別是公共圖書館和高校圖書館。公共圖書館創客空間主要是協作構建模式；高校圖書館創客空間主要是由創業發展模式與協作構建模式相結合。

表2 不同施氮處理對車前C 儲量的影響

地面施肥時，N5、N10 處理對車前地下C 儲量的增加起到了促進作用；葉面施肥時，只有N20 處理對地下C 儲量的增加沒有明顯的促進作用，N5 處理時促進作用最明顯。

地面施肥時，N5、N10、N20 處理對車前整株C儲量的增加起到明顯的促進作用，N2.5 處理對車前整株C 儲量作用不明顯；葉面施肥時，除N2.5、N20 處理以外的其他處理均起到明顯的促進作用，且N5 時作用最明顯。

2.3 氮添加對車前N儲量的影響

如表3 所示，地面施肥時，不同處理均對地上N儲量的增加起到促進作用，N20 處理組N 儲存量達到最大值；葉面施肥時，N5、N10 處理組促進作用明顯，且N5 處理時地上N 儲量達到最大值。

表3 不同施氮處理對車前N 儲量的影響

地面施肥時，與N0 處理組相比，N2.5 處理對車前地下N 儲量的增加起到抑制作用，N10 處理組地下N 儲存量達到了最大值；葉面施肥時，N5、N20 處理下對地下N 儲量增加起到的促進作用最為明顯。

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

2.4 氮添加對車前P儲量的影響

如表4 所示，地面施肥時，N2.5 處理組對地上P儲量變化無明顯作用，而其他處理組均對P 儲量增加起到促進作用；葉面施肥時，各處理均對地上P 儲量增加起到促進作用。

表4 不同施氮處理對車前P 儲量的影響

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

3 討論

不同施氮方式及施氮梯度對車前地上、地下生物量均產生了一定的影響。氮添加對地上生物量均起到促進作用，這說明N 增加會促進植株葉片、莖及穗的快速生長，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%，對地上生物量的影響最為顯著，這一結論與之前氮添加對植物地上生物量影響顯著這一觀點相符[9]。不同施氮梯度的氮添加對地下生物量的影響呈現不同趨勢，總體起到促進作用，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。總體來看，不同施氮方式與施氮梯度的N 添加對地上生物量的影響顯著高于對地下生物量的影響。Coutts 和Philipson[10]的研究也發現增加土壤的肥力時，冠部相比根部會得到更多的生物量。這是因為施肥使得土壤的養分供應得到補充，植物不受養分脅迫，而受光脅迫，使養分限制轉為光限制，植物通過增加光合產物向冠部的分配來增強對光的截獲，減小植物受光照不足的影響，促進光合作用，使植物健康生長。

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

本項研究中，C、N、P 儲存量隨氮添加增加總體呈現上升趨勢，這一結論與以往研究學者觀點一致[13]，同時對葉片部分影響顯著高于對根系部分影響，這說明葉片對C、N、P 的吸收利用顯著強于根系對C、N、P 的吸收利用作用。氮添加可有效促進車前對C 的吸收，通過這一結論可分析出，適當的氮添加可促進植物對大氣中CO2等溫室氣體的吸收，進而可對全球變暖問題作出一定貢獻。

4 結論

兩種施氮方式均能增加車前生物量。地面施肥時，施氮梯度為N5、N10、N20 時生物量最高；葉面施肥處理下，施氮梯度為N5 時生物量最高。不同施氮方式與質量濃度的條件下，植物C、N、P 儲存量均呈現地上部分大于地下部分的規律。其中不同施肥處理下，均表現施氮量越高，地上C 儲量、N 儲量、P儲量越高。