高寒草地土壤氮素及高寒牧草對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象，分析高寒草甸草地和高寒人工草地生長季土壤可溶性有機氮和無機氮動態(tài)變化，量化高寒牧草對土壤無機氮，可溶性有機氮的吸收特征，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和果洛瑪沁縣大武鄉(xiāng)以及中國科學院海北高寒生態(tài)系統(tǒng)定位站進行試驗。結果表明：
　　1.同德人工草地土壤生長季平均氮含量為：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，隨生長季的變化土壤銨態(tài)氮的含量呈上升趨勢，硝態(tài)氮的含量顯著下降，土壤可溶性總氮和可溶性有機氮的含量呈先下降后上升的趨勢。
　　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)氮含量測逐漸降低，可溶性有機氮含量則先下降，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無機氮的吸收能力強，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標記短期實驗中大部分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，測定施加氮肥、磷肥、水條件下，高寒矮嵩草草甸主要

8、植物對15N-NH4+和15N-NO3-的吸收特征，結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硝態(tài)氮的吸收值顯著增加，雪白萎陵菜對銨態(tài)氮吸收值也顯著增加，而早熟禾對銨態(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硝態(tài)氮的吸收值顯著增加；而其他植物在N、P條件下對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%。在短期實驗中15N標記的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象，測定了牧草AM菌根侵染率以及AM菌根對磷吸收的影響，結果表明：檢測出牧草菌根形態(tài)有泡囊、內生菌絲、外生菌絲和從枝等結構。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