氮肥对两种沙性栽培基质中有机碳类物质含量的影响

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1、文章编号：2012197氮肥对两种沙性栽培基质中有机碳类物质含量的影响1,222*12朱毅,侯新村,武菊英,段留生,范希峰(1.北京市农林科学院北京草业与环境研究发展中心，北京100097；2.中国农业大学农学与生物技术学院/农业部农作制度重点开放实验室，北京100193）摘要:为研究粗砂土与河沙两种栽培基质中连续施用氮肥对总有机碳（TOC）、颗粒态有机碳（POC）、微生物量碳（SMBC）和水溶性有机碳（WSOC）含量的影响，本研究采用PVC管栽培柳枝稷开展相关的试验研究。结果表明：连续施用不同浓度的氮肥（

2、CK：0.0mg/kg、N1：30.0mg/kg、N2：90.0mg/kg、N3：150.0mg/kg，N4：180.0mg/kg）对不同土层中的柳枝稷根系生物量、TOC、POC、SMBC和WSOC均有显著性影响（p<0.05）。对于两种沙性栽培基质，不同土层中，TOC、POC、SMBC的最大值均出现在N4梯度下，WSOC含量则随着氮肥浓度的升高而降低，各施氮水平下，两种基质中根系生物量和有机碳的垂直分布趋势一致，各指标最大值均出现在0-60cm土层。关键词:氮肥；有机碳；粗沙土；河沙中图分类号:文献标识码

3、：文章编号：[1]土壤有机碳量为陆地生物量碳的2.4倍，其动态平衡不仅直接影响土壤肥力和作物产量，其排放与固存对[2]全球气候变化也有重要影响，有机碳是土壤质量评价重要参考指标。在植物生长过程中，土壤中有机质的含量处于动态变化之中，一方面原有有机质在土壤微生物的作用下进行矿化分解，另一方面由于植物残体和根系[3]分泌物的转化而形成新的有机质，当土壤新形成的有机质含量超过矿化分解量时就形成碳汇。土壤有机质含[4]量的改变会影响团聚体的构成，从而改善土壤的可耕性、透气性和透水性，根系分泌物与土壤颗粒的结合又[5

4、]能增加团聚体的稳定性，改善土壤结构性能。[6]柳枝稷（PanicumvirgatumL．），禾本科（Gramineae）黍属（Panicum），为多年生高杆型C4草本植物，[7-8]根系发达、抗逆性和适应性强，可以在瘠薄的边际土地上种植。我国鼓励利用边际土地资源发展能源作物的种植，沙化地是我国北方地区典型的边际土地，养分瘠薄是该类边际土地上存在的主要非生物逆境胁迫之一。通过在该立地环境下种植柳枝稷，研究氮肥施用对土壤中有机碳含量的影响，对改善沙性边际土地的受损生态[9]系统，提升土壤肥力，同时获得优质生物

5、质原料、发展低碳经济等具有重要意义。[10-12]King等和Nadelhofer等研究发现树木根系衰老、死亡之后会影响林地生态系统碳的贮存和循环；王俊波等研究发现，不同生长年限的刺槐人工林地上土壤有机碳含量的垂直分布趋势一致，最大值都出现在土壤表[13]层；杨兰芳等研究表明玉米种植可增加土壤有机碳的含量，随玉米生长时间的延长，玉米根际碳沉积对土壤[3]有机碳的贡献增大；樊军等研究证实施肥与种植作物能提高土壤微生物量碳氮含量，长期施用土粪肥能显著[14]提高微生物量碳氮含量；杨德成等研究表明，东祁连山高寒草

6、地土壤微生物量碳的季节动态与植物生长动态[15]基本一致；谢芳等发现长期施用不同肥料对土壤水溶性有机碳和土壤微生物量碳的影响差异显著，单施化肥[16]处理下的水溶性有机碳含量明显低于无肥处理，但土壤微生物量碳含量高于无肥处理；周萍等研究表明不同施肥处理主要影响耕层土壤的总有机碳和颗粒态碳含量，不同施肥条件下颗粒态碳分配比例在土壤深度上也有收稿日期：2012--；改回日期:2012--基金项目：北京市农林科学院科技创新能力建设专项（KJCX201102005,KJCX201101003,KJCX2011030

7、01）和北京市农林科学院青年科研基金（QNJJ201019）资助。作者简介：朱毅（1984-），男，河南周口人，博士研究生，E-mail:zydahaoren110@163.com*通讯作者。E-mail:wujuying1@263.net[17]差异。目前国内外针对土壤有机碳对肥料施用响应的研究主要集中在常见的大田作物上、且以条件较好的壤土为栽培基质，而有关沙化类边际土地上，通过氮肥施用促进能源作物柳枝稷根系的生长来影响土层中总有机碳、颗粒态有机碳、微生物量碳和水溶性有机碳等有机碳类物质含量的研究鲜有报道

8、。因此，本文通过PVC管柳枝稷栽培试验系统研究在粗沙和河沙生境下，氮肥的施用对栽培基质中有机碳类物质的影响，以期为在京郊边际土地上栽植柳枝稷及其对受损生境的修复提供科学依据。1材料与方法1.1试验地概况试验地点位于北京草业与环境研究发展中心小汤山试验基地，该试验基地位于北京市昌平区小汤山镇（N39°34´，E116°28´），属典型的暖温带大陆性季风气候，海拔50m，年均气温12℃～17℃，年降雨量400mm～6