氮磷添加對草甸草原羊草葉片葉綠素含量的影響

朱松梅　趙京東　翟曉宇　黃富權　宋彥濤

摘 要：氮磷沉降是全球變化研究的熱點問題之一，該研究以內蒙古自治區額爾古納市黑山頭鎮草甸草原優勢種羊草為研究對象，分析不同濃度氮、磷添加對羊草葉片葉綠素含量的影響。結果表明：氮、磷添加當年，氮添加對羊草葉片葉綠素含量有顯著影響，而磷肥和磷肥種類對羊草葉片葉綠素含量沒有顯著作用，氮肥和磷肥之間沒有顯著的交互作用。氮添加10 g/m2/年和磷添加8 g/m2/年的組合處理羊草的SPAD最高，過高的氮磷添加量則使羊草葉片的SPAD降低。

關鍵詞：磷添加 葉片性狀 羊草 氮沉降

中圖分類號：S543.9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0145-02

氮沉降是全球變化的研究熱點之一，不同的氮沉降含量直接影響到土壤中氮素有效性。適量氮沉降能直接增加植物可有效利用氮素，增加葉面積，促進光合作用，刺激進植物快速生長，生態系統生產力得以提高[1]。但當氮沉降過高時，通常又會使土壤中的活性氮（如氨態氮和硝態氮）累積到有害程度，不利于植物生長，降低多樣性，對生態系統產生負效應[2]。針對草原生態系統不同組織水平對氮添加的響應規律和機制，已開展了很多研究，包括氮添加量和添加頻次的研究[3]。伴隨對氮沉降的研究，對磷沉降也逐漸受到關注，但對磷沉降研究的較少[4]，氮、磷都是植物生長必須的元素，而且研究表明氮、磷同時添加對生態系統有強的正協同效應[5]。

羊草是歐亞溫帶草原東緣的主要優勢物種，適口性好，營養價值高，是優良的飼草。而葉片中葉綠素含量是反映植物光合作用能力的重要指標之一[3]，由于其快捷方便的測量方式越來越受到科學家的重視[6]。該研究通過在內蒙古自治區草甸草原區添加不同量的氮、磷實驗，測量優勢種—羊草葉片葉綠素含量的變化，探討未來氮、磷沉降增加的條件下羊草光合能力的變化特征，為草地管理提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

研究地點位于內蒙古自治區額爾古納市黑山頭鎮草甸草原，該區域屬溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫在-2.0 ℃～3.0 ℃，年降雨量為200～280 mm，主要集中在夏季，日照時間為2 500～3 000 h。地帶性植被為草甸草原，主要土壤類型為黑鈣土。

1.2 樣品采集與測量

實驗采用隨機區組設計，3次重復，小區面積9×9 m2，每2個小區間隔1 m過道。在5月份進行氮磷添加處理，氮添加為尿素，濃度為0，10 g/m2/年，磷添加分別為磷酸二氫鉀和過磷酸鈣兩種磷肥，濃度為0、2、4、6、8、10 g/m2/年；8月份進行測定，在每個小區1×1 m2范圍內隨機選取3株健康的羊草葉片進行測定，每株羊草測定其一片葉的上中下部位，計算平均值。葉綠素含量（SPAD）用SPAD502葉綠素測定儀（日本）測定。

1.3 數據統計

應用Excel2013和SPSS17.0統計分析軟件對數據進行處理與三因素方差分析。

2 結果與分析

氮添加處理對羊草葉片葉綠素含量有顯著影響（見表1）；磷添加和磷肥種類及其他們之間的交互作用，對羊草葉片的葉綠素含量均沒有顯著作用；氮添加與磷添加、氮添加與磷肥種類，及他們三者之間都沒有顯著的交互作用。

在未添加氮處理（N-）中，添加不同量磷酸二氫鉀和過磷酸鈣處理下羊草葉片SPAD沒有明顯的變化趨勢，但添加磷酸二氫鉀處理下羊草葉片SPAD值略高于過磷酸鈣處理；在添加氮處理中（N+），羊草葉片SPAD隨著磷酸二氫鉀和過磷酸鈣添加量的增加呈現先增加后降低的趨勢。在添加相同量磷肥處理中，無論磷酸二氫鉀還是過磷酸鈣處理，氮添加處理的羊草葉片SPAD高于未添加氮處理，且在6和8 g/m2/年的過磷酸鈣處理中，氮添加處理顯著高于未添加氮處理（見圖1）。

3 結語

由于人類活動導致全球變化的加劇，大氣氮、磷沉降日益加劇，將會改變土壤中氮磷元素的含量和有效性，改變植物的生長和其在群落中的地位，進而改變生態系統的結構和功能。羊草作為歐亞草原帶東緣廣泛分布的物種，葉片葉綠素含量作為植物的重要功能性狀指標可以較好地指示其對氮沉降的響應，但對磷沉降不敏感?？赡苁俏覀儗嶒炋幚淼臅r間較短，未來還需要更多年的觀測，從而揭示氮、磷添加對羊草性狀的重要影響。

參考文獻

[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] 張云海，何念鵬，張光明，等.氮沉降強度和頻率對羊草葉綠素含量的影響[J].生態學報，2013，33（21）：6786-6794.

[4] 白雪，程軍回，鄭淑霞，等.典型草原建群種羊草對氮磷添加的生理生態響應[J].植物生態學報，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] 李輝，白丹，張卓，等.羊草葉片SPAD值與葉綠素含量的相關分析[J].中國農學通報，2012，28（2）：27-30.