高寒草地土壤氮素及高寒牧草對(duì)土壤氮素吸收特征研究.pdf

1、本研究以青藏高原高寒草地為研究對(duì)象，分析高寒草甸草地和高寒人工草地生長(zhǎng)季土壤可溶性有機(jī)氮和無機(jī)氮?jiǎng)討B(tài)變化，量化高寒牧草對(duì)土壤無機(jī)氮，可溶性有機(jī)氮的吸收特征，明確高寒牧草氮素吸收策略。本研究是在青海省同德牧草良種繁育場(chǎng)和果洛瑪沁縣大武鄉(xiāng)以及中國科學(xué)院海北高寒生態(tài)系統(tǒng)定位站進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明：
　　1.同德人工草地土壤生長(zhǎng)季平均氮含量為：硝態(tài)氮含量約占可溶性總氮的50.87％和56.14%(0～10cm和10～20cm)，可溶性有機(jī)氮

2、占可溶性總氮34.84%和23.35%，銨態(tài)氮僅占14.28%和20.27%。另外，隨生長(zhǎng)季的變化土壤銨態(tài)氮的含量呈上升趨勢(shì)，硝態(tài)氮的含量顯著下降，土壤可溶性總氮和可溶性有機(jī)氮的含量呈先下降后上升的趨勢(shì)。
　　2.在果洛退化高寒草地土上建植的人工草土壤硝態(tài)氮含量約占可溶性總氮的63.63%和52.11%(0～10cm和10～20cm)，可溶性有機(jī)氮約占可溶性總氮的29.06%和38.20%，銨態(tài)氮僅占7.44%和9.69%。隨季節(jié)

3、的變化，果洛土壤銨態(tài)氮含量逐漸增加；硝態(tài)氮含量測(cè)逐漸降低，可溶性有機(jī)氮含量則先下降，至九月份即枯黃期又回升。
　　3.同德人工草地建植三年后，土壤硝態(tài)氮含量下降了5倍，且0～10cm土層的硝態(tài)氮下降量要高于10～20cm土層；銨態(tài)氮含量下降約2.6倍；可溶性總氮含量下降了約3倍而可溶性有機(jī)氮含量下降最少約1.8倍。果洛人工草地建植三年后，土壤硝態(tài)氮含量下降了近2倍；而土壤銨態(tài)氮含量則無明顯變化；土壤可溶性總氮含量在0～10cm土層

4、下降了1.5倍，10～20cm土層下降了2.5倍；可溶性有機(jī)氮含量在0～10cm土層亦無明顯變化，而在10～20cm土層下降近10倍。
　　4.同德高寒人工草地不同牧草地上組織δ15N天然豐度為2.02‰～8.45‰，變異范圍為6.43‰；地下根系δ15N值的范圍在1.69‰～3.77‰，變異范圍為2.08‰。牧草地上莖葉氮濃度為31.08～47.42g·kg-1，地下根系氮濃度為10.69～12.20g·kg-1。土壤表層氮濃度

5、為2.37～2.73g·kg-1，土壤表層δ15N值為4.19‰～5.01‰，變異范圍為0.82‰。二齡扁莖早熟禾、西北羊茅、中華羊茅、冷地早熟禾和老芒麥對(duì)無機(jī)氮的吸收能力強(qiáng)，其吸收的硝態(tài)氮占總氮吸收量的42.2%～54.54%，四齡扁莖早熟禾、中華羊茅和老芒麥偏好吸收銨態(tài)氮，其吸收量占總氮吸收量的35.32%～51.34%。扁莖早熟禾、冷地早熟禾、中華羊茅、西北羊茅和老芒麥對(duì)甘氨酸的吸收量分別占總吸收氮的24.65%、23.80%、1

6、6.67%、22.59%和23.62%。
　　5.高寒二齡人工草地土壤及牧草中15N-GLY總回收率為104.06%，15N-NH4Cl的總回收率為75.63%，15N-KNO3的總回收率為79.54%；四齡人工草地土壤及牧草中15N-GLY總回收率為71.55%，15N-NH4Cl的總回收率為60.66%，15N-KNO3的總回收率為66.20%；15N標(biāo)記短期實(shí)驗(yàn)中大部分15N化合物分布于土壤中，其中二齡人工草地土壤中15N-

7、GLY回收率占總回收率的82.47%，15N-NH4Cl占總回收率的68.85%，15N-KNO3占總回收率為58.07%，四齡人工草地土壤中15N-GLY回收率占總回收率的88.68%，15N-NH4Cl占總回收率的77.94%，15N-KNO3占總回收率的81.15%；兩個(gè)齡期人工草地牧草地上部分氮回收均高于根系中的回收率。
　　6.在海北站高寒矮嵩草草甸利用15N同位素示蹤法，測(cè)定施加氮肥、磷肥、水條件下，高寒矮嵩草草甸主要

8、植物對(duì)15N-NH4+和15N-NO3-的吸收特征，結(jié)果表明高寒矮嵩草草甸12種植物莖葉δ15N自然豐度值在-3.52‰～0.94‰，變異值為變異值為4.46‰，植物莖葉氮含量為1.31%～3.36%，其中豆科植物莖葉氮含量最高。
　　7.在高寒矮嵩草草甸上，N處理下垂穗披堿草和雪白萎陵菜對(duì)硝態(tài)氮的吸收值顯著增加，雪白萎陵菜對(duì)銨態(tài)氮吸收值也顯著增加，而早熟禾對(duì)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的吸收值均顯著下降；在P處理下垂穗披堿草對(duì)硝態(tài)氮的吸收值顯

9、著下降，而苔草、矮嵩草和雪白萎陵菜對(duì)硝態(tài)氮的吸收值顯著增加；而其他植物在N、P條件下對(duì)氮素的吸收值無顯著變化。
　　8.高寒草甸植物和土壤在自然條件下，15N-KNO3和15N-NH4Cl的總回收率分別是50.30%和59.62%，在N處理的條件下15N-KNO3和15N-NH4Cl的總回收率分別是92.61%～108.66%和48.09%～51.80%，在P處理的條件下15N-KNO3和15N-NH4Cl的總回收率分別是50.2

10、0%～57.46%和57.55%～73.31%。在短期實(shí)驗(yàn)中15N標(biāo)記的KNO3和NH4Cl大部分分布于土壤中，分別占總回收率的60.36%～84.29%和71.24%～76.77%，植物中15N-KNO3和15N-NH4Cl的回收率分別占6.78%～18.75%和6.78%～11.48%，根系中15N-KNO3和15N-NH4Cl的回收率分別占8.94%～28.83%和14.23%～21.27%，而地上部分中的回收率比根系中的低。在N

11、處理下，15N-KNO3的回收率差異顯著，15N-NH4Cl的回收率差異不顯著；在P處理下，15N-KNO3和15N-NH4Cl的回收率差異均不顯著。
　　9.以高寒牧草為研究對(duì)象，測(cè)定了牧草AM菌根侵染率以及AM菌根對(duì)磷吸收的影響，結(jié)果表明：檢測(cè)出牧草菌根形態(tài)有泡囊、內(nèi)生菌絲、外生菌絲和從枝等結(jié)構(gòu)。三齡人工草地中冷地早熟禾AM菌根侵染率最高為69.78%，西北羊茅侵染率最低為36.44%；五齡人工草地中無芒雀麥和垂穗披堿草的侵染