氮添加對退化草原優(yōu)勢植物多根蔥(Allium polyrhizum)生物量的影響

王瑀璠 袁子健 黃富權 趙楊 宋彥濤

摘要：指出了氮素是植物個體生長最常見的限制因子之一，氮限制植物生長更甚于其他營養(yǎng)元素。大氣氮沉降增加作為全球變化的重要現象，對草地生態(tài)系統(tǒng)及各種植物的生產力可產生重要的影響。采用盆栽法，以退化克氏針茅草原優(yōu)勢植物多根蔥為研究對象，設置0、2、5、10、20、50 gN/m26個氮添加水平進行了實驗，分析了不同施氮梯度對多根蔥生物量的影響。結果表明：多根蔥的地上、地下生物量、枯落物量以及總生物量隨著氮濃度的增加顯著升高，證實了氮添加能顯著影響植物的生長，適量氮添加可以提升植物的生產力。

關鍵詞：多根蔥;氮沉降;生產力;根冠比

中圖分類號：S812

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）8-0010-03

1 引言

自工業(yè)革命以來由于化石燃料的燃燒、施肥和其他工業(yè)活動向大氣中排放大量氮氧化物，導致全球氮沉降量急劇增加[1]。關于氮沉降對植物影響已有大量的研究，包括植物的生理生態(tài)響應、形態(tài)變化和生物量分配格局等諸多方而。一般情況下，氮適量增加可促進植物的生長，但是過量則會產生負面作用，反而抑制植物的生長。然而，氮素對植物生長的影響因氮含量、植物種類和生長條件等諸多因素的差異而不同[2]。雖然目前針對氮素添加對生物量的影響已有相關研究，但研究結果仍存在較大爭議。普遍認為氮添加對生物量的影響主要有顯著增加、無影響和顯著降低三種情況[3]。

多根蔥（ Allium polyrhizum）大量分布在荒漠化草原地帶，是百合科蔥屬多年生草本植物，也是典型的旱生植物，鱗莖外圍包著一層很厚的枯死鱗莖皮，于地表處形成保護層，具有防旱和防熱，減少鱗莖根系曝曬和蒸發(fā)水分的作用[4]。其超強的抗旱能力使其成為退化草原的優(yōu)勢植物之一，本實驗選擇以多根蔥為研究對象，利用人工模擬添加氮素的盆栽實驗法，測量多根蔥牛物量在不同施氮梯度下的變化趨勢，探討了不同濃度的氮添加對植物生產力的影響，為研究氮素對植物生產力的影響提供科學依據。

2 材料與方法

2.1 實驗設計與測量

多根蔥種子采自內蒙古呼倫貝爾克氏針茅草原。實驗采用隨機區(qū)組設計，設置了6個施氮梯度：O、2、5、10、20、5O gN/m2，6次重復，共36盆。實驗前先進行育苗，2017年6月初將相似大小的多根蔥幼苗移栽入規(guī)格相同的花盆，每盆一株。每盆土2.5 kg;土面直徑21cm，土高11.5 cm。土壤為土與沙5：1混合土。7月中旬開始進行氮（尿素）添加處理，采用濕法分兩次施入，間隔半個月，9月初測量地上生物量、地下生物量、地枯落量。

2.2 數據統(tǒng)計

用Excel2010和SPSS19.O對不同氮添加梯度下多根蔥的地上生物量、地下生物量、枯落物量、總生物量和根冠比進行統(tǒng)計分析。

3 結果分析

3.1 不同氮添加梯度對多根蔥地上生物量的影響

施氮量為2、5、10 g/m2時，多根蔥的地上生物量較沒有施氮處理時差異并不濕著，其中2 g/m2和5 g/m2施氮處理間與未施氮時相比，多根蔥地卜生物量略有下降，而施氮量為10 g/m2時相比未施氮則略有升高，說明少量的氮添加基本不會影響植物的地卜生物量;當施氮量為20和50 g/ml時，多根蔥的地上生物量較沒有施氮處理時有明顯升高，當施氮量為50 g/m2時，相比于不施氮和施氮為10 g/m2的地上生物量分別增加了47.7%和68.5%。從圖1可以看出，地卜生物量與氮梯度整體呈上升趨勢，即總的趨勢是地上生物量隨著氮濃度的增高而增高的。

3.2 不同氮添加梯度對多根蔥地下生物量的影響

施氮量為5 g/m2時與未進行施氮處理的多根蔥地下生物量相比有較明顯增加，而2、10、20 g/m2施氮處理間，多根蔥地下生物量較未施氮時相比無明顯差異。施氮為50 g/m2的多根蔥地下生物量比未施氮時增加了近38%。從圖2可以看出，地下生物量與氮梯度整體也呈上升趨勢，說明地下生物量也隨適量氮添加的增加而增加。

3.3 不同氮添加梯度對多根蔥地枯落量的影響

施氮量為2、5、10、20、50g/m2的多根蔥枯落物量相比未施氮時都有升高，但是程度不同。當施氮量為2、5、10g/m2時，枯落物量上升明顯，均增加了40%左右;而20g/m2和50g/m2的施氮處理間與未施氮相比雖有升高，但與少量施氮處理相比則略有下降，均增加了25%左右（圖3），說明氮添加可提升植物枯落物量，并且少量施氮枯落物量提升更為明顯。

3.4 不同氮添加梯度對多根蔥總生物量的影響

施氮量為5g/m2時與未進行施氮處理的多根蔥總生物量相比有較明顯增加，而2、10g/m2施氮處理間，總生物量較未施氮時相比無明顯差異。施氮為20、50g/m2的總生物量比未施氮時分別增加了0.996g、1.829g.相比于對照增加了18.9%和29.9%，因此氮濃度為50g/m2更適合植物的生長。從圖4可以看出.總生物量與氮梯度整體呈上升趨勢，說明總生物量也隨適量氮添加的增加而增加。

4 討論

土壤氮素是限制植物生長的主要環(huán)境岡子之一，直接影響植物的生長發(fā)育和生物量積累[2]。本研究的多根蔥在不同的施氮梯度下其生物量有不同的變化。施氮促進了多根蔥地上、地下生物量以及總生物量（前兩者之和）的增加，雖少量施氮提升不顯著，但整體均呈線性增長，而不同程度的氮添加都可以促進多根蔥桔落物量的積累，但少量施氮提升效果更為顯著，證實了氮添加能顯著影響植物的整株性狀[5]，進而增強植物的生產力，這與祁瑜等[6]、楊浩等[7]的研究結果一致。一般認為“在一定范圍內，植物的根生物量比和根冠比通常隨供氮水平的增加而降低”[8]。與大多數植物一樣，本試驗中少量氮添加可提升多根蔥根冠比，但更高的氮則會降低其根冠比。在實驗中，植物個體間存在差異，其對施氮處理響應的差異的原因是復雜的，與物種氮利用效率、植株生長的微環(huán)境等相關，這些都會影響實驗結果，有待于今后做進一步研究。生產中應根究其不同植物對氮素的需求特點進行相應的施肥管理，以提高不同植物的生產力。

5 結語

草地作為一種可再生的自然資源，對社會經濟可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。但由于人為的不合理利用，目前我國荒漠草地面積正在不斷減少，草地退化及沙化不斷擴展。因此，施肥是恢復和提高土壤肥力，控制草地植物群落變化的有效手段[9]。有研究顯示，氮添加對草地植物多樣性和生產力有一定的影響，植物的物種豐富度、多樣性以及生物量等都會隨著氮梯度而改變，氮含量的增加，在短時間內可以積累更多的生物量同時提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力口[10]。而以退化草原的優(yōu)勢植物多根蔥為研究對象得出的結果顯示：經不同程度的人工氮添加的處理后，多根蔥的生物量呈明顯增長趨勢，在50g/m2時達到最大值。由此認為，長期的天然氮沉降與人為氮添加將影響草原植物生產力。

參考文獻：

[1]Gruber N，Galloway JN. An carth- systcm pcrspcctive of theglobalnitrogcn cycle [J]. Nature， 2008，451 （7176）：293～296

[2]王滿蓮，文香英，韋霄，等.施氮對三個南方珍稀樹種幼苗生長和生物量分配的影響[J].廣西植物，2017，37（1）：127-133.

[3]薄正熙，游成銘，胡中民，等，氮索與水分添加對內蒙古溫帶典型草原生物量的影響[J].應用與環(huán)境生物學報，2017，23 （4）;608～664.

[4]包秀霞，包秀平，廉勇.干旱脅迫對內蒙古草原多根蔥生理生化指標的影響[J].華北農學報，2017，32（1）：233～238.

[5]烏仁其其格，辛曉平，閻瑞瑞，等，氮肥對羊草重度退化草地植物群落的影響[J].湖北農業(yè)科學，2015，54（2）：301～303.

[6]祁瑜，黃永梅，王艷，等，施氮對幾種草地植物生物量及其分配的影響[J].生態(tài)學報，2011，31（18）：5121～5129.

[7]楊浩，羅亞晨，糙隱子草功能性狀對氮添加和干旱的響應[J].植物生態(tài)學報，2015，39（1）：32～42.

[8]Fluckiger W，Braun S. Nitrogen deposition in Swiss forests and its-possible relevance for leaf nutrient status，parasitcattacks and soilacidification [J]. Environmental pollution，1998，102（1）： 69～76.

[9]郭永盛，陸嘉惠，張際昭，等.施氮肥對新疆荒漠草原生產力及植物多樣性的影響[J].石河子大學學報（自然科學版），2011，29（5）：536～541.

[10]何丹，李向林，何峰，等，施氮對退化天然草地主要物種地上生物量和重要值的影響[J].中國草地學報，2009，31（5）：42～46.