孫麗靜，蔣成益

(1.廣東科貿(mào)職業(yè)學(xué)院， 廣東 廣州 510430；2. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)旅游學(xué)院， 四川 成都 611830)

氮添加對(duì)黎蒴栲根區(qū)土壤養(yǎng)分及葉片生理特性的影響

孫麗靜1，蔣成益2

(1.廣東科貿(mào)職業(yè)學(xué)院， 廣東 廣州 510430；2. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)旅游學(xué)院， 四川 成都 611830)

連續(xù)3年采用氮添加的添加實(shí)驗(yàn)，研究了氮添加(CK，0 g·m-2·a-1；低氮LN，10 g·m-2·a-1；中氮MN，20 g·m-2·a-1；高氮HN，40 g·m-2·a-1)對(duì)黎蒴栲(Castanopsisfissa)根區(qū)土壤養(yǎng)分及葉片生理特性的影響。結(jié)果表明：①土壤含水量隨氮添加的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，土壤pH隨氮添加的增加呈先降低后增加趨勢(shì)，土壤電導(dǎo)率和全鹽含量氮添加的增加呈增加趨勢(shì)；②隨氮素濃度的增加土壤各養(yǎng)分含量呈先增加后下降趨勢(shì)，總體表現(xiàn)為MN>HN>LN>CK，說明氮素能夠增加黎蒴栲根區(qū)土壤養(yǎng)分含量，其中以中度水平的氮添加對(duì)黎蒴栲根區(qū)土壤養(yǎng)分含量增加效應(yīng)最為明顯，土壤速效養(yǎng)分對(duì)氮添加的響應(yīng)最為敏感；③黎蒴栲根區(qū)土壤酶活性與土壤養(yǎng)分含量的變化趨勢(shì)保持一致，土壤微酶活性對(duì)于氮添加的敏感性高于土壤養(yǎng)分；④氮添加處理下黎蒴栲葉面積指數(shù)、葉干物質(zhì)含量、葉片N和P含量隨氮添加的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，以中水平氮添加處理下黎蒴栲葉片屬性各指標(biāo)達(dá)到最大；⑤氮添加處理下黎蒴栲葉片Chl a、Chl b、碳水化合物含量和蛋白質(zhì)含量保持一致的變化規(guī)律，隨氮添加的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，以中度水平的氮添加達(dá)到最大；⑥相關(guān)性分析表明氮添加處理下黎蒴栲根區(qū)土壤養(yǎng)分與葉片生理特性之間具有一定的相關(guān)性。綜上可知，3 a的氮添加對(duì)黎蒴栲葉片屬性及土壤性質(zhì)的發(fā)育起到了一定的促進(jìn)作用，但高濃度的氮添加具有輕微的抑制作用。

氮添加；黎蒴栲；生長(zhǎng)特性；土壤性質(zhì)

人類活動(dòng)增加了氮化合物和陸地生態(tài)系統(tǒng)固氮量，全球氮沉降持續(xù)增加，目前我國(guó)已經(jīng)成為繼歐洲、北美之后的第三大氮沉降區(qū)，區(qū)域尺度研究氮沉降顯得非常重要[1-2]。我國(guó)一些地區(qū)，如珠江三角洲自然保護(hù)區(qū)出現(xiàn)了高氮沉降的問題[3-4]。因此，氮沉降的生態(tài)效應(yīng)日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)[5-6]。隨著人工速生豐產(chǎn)林等的發(fā)展，氮素的使用將在氮素缺乏的森林紅壤中逐步增加，氮沉降不但改變土壤C和N，而且會(huì)導(dǎo)致磷限制，進(jìn)而影響土壤養(yǎng)分的分布特征，已經(jīng)成為陸地生態(tài)系統(tǒng)與全球變化研究的新生長(zhǎng)點(diǎn)和科學(xué)研究前沿[7-8]。

氮素是植物所需的基本元素之一，對(duì)植物的生長(zhǎng)起著重要作用，也是調(diào)節(jié)和控制植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及土壤肥力平衡的一項(xiàng)重要措施，對(duì)植物葉片屬性和土壤特性等將產(chǎn)生不同程度的影響[9]。植物-土壤系統(tǒng)是一個(gè)相互作用、相互影響的有機(jī)整體，一方面，植物的生長(zhǎng)以土壤作為基礎(chǔ)支撐通過根系吸取養(yǎng)分[10]；另一方面，植物生長(zhǎng)及其覆蓋也在不斷改變著土壤理化性狀及微生態(tài)環(huán)境，植物根系分泌有機(jī)物質(zhì)不斷地進(jìn)行呼吸，影響土壤理化性質(zhì)及養(yǎng)分分布特征等，自然條件下施氮能夠加深對(duì)植物生理和生長(zhǎng)特性、生態(tài)適應(yīng)和土壤肥力等生態(tài)過程的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)[11]。因此，在全球變化的背景下，以14年生普通黎蒴栲(Castanopsisfissa)為研究對(duì)象，自然條件下連續(xù)3年氮添加控制實(shí)驗(yàn)，研究和探討黎蒴栲葉片屬性及土特性對(duì)氮添加的響應(yīng)及其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)方式和生存策略，對(duì)指導(dǎo)黎蒴栲的生產(chǎn)和合理區(qū)劃布局具有很好的參考作用，為黎蒴栲合理建設(shè)和栽培提供科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

廣東省云勇林場(chǎng)位于佛山市(112°40′E，44°43′N)，是佛山市唯一的國(guó)有林場(chǎng)，屬南亞熱帶的丘陵地形，森林面積達(dá)1928.73 hm2。試驗(yàn)地屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，年平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫分別為22、34.5和3.5 ℃，無霜期長(zhǎng)達(dá)360 d，受季風(fēng)影響，該區(qū)雨量充沛，年平均降雨量 2000 mm，集中在4-8月，年平均相對(duì)濕度80 %，土壤為花崗巖發(fā)育的酸性赤紅壤(pH<6.5)，土層深厚而肥沃，枯落物層較厚。

1.2 樣地設(shè)置

本研究參照前人類似的研究設(shè)計(jì)，于2013年4月在選擇14 a的黎蒴人工林進(jìn)行連續(xù)3年的氮添加實(shí)驗(yàn)，隨機(jī)設(shè)置了8塊20 m × 20 m的試驗(yàn)樣地，設(shè)置4個(gè)處理：低氮添加(LN，10 g·m-2·a-1)、中氮添加(MN，20 g·m-2·a-1)和高氮添加(HN，40 g·m-2·a-1)，以無氮添加為對(duì)照(CK，0 g·m-2·a-1)，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)試驗(yàn)小區(qū)(共3×4 =12個(gè)小區(qū))，每個(gè)小區(qū)面積為15 m×15 m =225 m2，所施氮肥為NH4NO3，采用NH4NO3混合20 L自來水均勻噴灑，對(duì)照組沒有氮添加僅施加20 L自來水，每隔3個(gè)月用肥料溶液噴灑樣地。藜蒴林概況見表1。

保證試驗(yàn)區(qū)相同的土壤基質(zhì)、環(huán)境條件和管理模式，2015年4月試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，分別在每個(gè)處理采取0～20 cm處的藜蒴林根區(qū)土樣，每個(gè)小區(qū)重復(fù)3次，混合成1 kg土樣，分成2份，1份用于土壤含水量、理化性質(zhì)及養(yǎng)分各指標(biāo)的測(cè)定，另1份新鮮樣品4 ℃保存后用于土壤酶活性的測(cè)定。同時(shí)在每個(gè)處理藜蒴林采集足夠多的的新鮮葉片帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.3 測(cè)量指標(biāo)

應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)測(cè)定葉面積(包括葉柄)和葉干物質(zhì)含量，洗凈65 ℃烘箱烘干，粉碎后過1.5 mm篩，元素分析儀測(cè)定葉片全碳和全氮含量，釩鉬黃吸光光度法測(cè)定葉片全磷含量；葉片除去葉脈研磨混合，碳水化合物含量采用蒽酮法測(cè)定；蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮蘭法測(cè)定，以牛血清白蛋白作標(biāo)準(zhǔn)，碳水化合物和蛋白質(zhì)的含量以占黎蒴栲干質(zhì)量的百分含量表示，葉綠素a和b含量以占黎蒴栲濕質(zhì)量的百分含量表示，測(cè)定用黎蒴栲的水分含量在82 %～86 %，以上各指標(biāo)均取3份平行樣品測(cè)量[12]。

新鮮土樣采用烘干法測(cè)定土壤含水量，自然風(fēng)干(20 d)去除有機(jī)碎片后過2 mm篩，pH采用電極電位法測(cè)定(1∶5.0土水比)；電導(dǎo)率和全鹽含量采樣P4多功能測(cè)定儀測(cè)定；有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法測(cè)定；全氮用半微量凱氏法測(cè)定；用氫氧化鈉堿熔法將土壤樣品溶融后提取待測(cè)液，用鉬藍(lán)比色法測(cè)全磷；堿解氮用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；用0.5 mol·L-1的碳酸氫鈉提取土壤樣品后，用鉬藍(lán)比色法測(cè)速效磷；用1 mol·L-1的中性醋酸鈉提取土壤樣品后，用火焰光度計(jì)測(cè)有效鉀，所有樣品做3個(gè)重復(fù)[13]。

表1 試驗(yàn)林概況

土壤蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法(mg·g-1·d-1)；土壤脲酶活性采用苯酚鈉比色法(mg·g-1·d-1)；土壤酸性磷酸酶活性測(cè)定采用磷酸苯二鈉法(mg·g-1·d-1)；土壤轉(zhuǎn)化酶活性采用分光光度法(mg·g-1·d-1)[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)采用Excel和DPS進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和相關(guān)分析，每個(gè)特征值用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示(mean±SE)，Duncan新復(fù)極差法(P<0.05和P<0.01置信水平)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異顯著性。Pearson相關(guān)系數(shù)分析氮添加與黎蒴栲植株主要性狀相關(guān)關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮添加對(duì)黎蒴栲土壤狀況的影響

2.1.1 氮添加對(duì)黎蒴栲根區(qū)土壤理化狀況的影響 由圖1可知，黎蒴栲根區(qū)土壤含水量隨氮濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，中度氮濃度水平達(dá)到最大，基本表現(xiàn)為MN>HN>LN>CK，MN與HN差異不顯著(P>0.05)，顯著高于CK和LN(P<0.05)；土壤pH隨氮濃度的增加呈逐漸降低趨勢(shì)，高氮濃度水平達(dá)到最低，基本表現(xiàn)為CK>LN>MN>HN，MN和HN差異不顯著(P>0.05)，顯著低于CK和LN(P<0.05)；土壤電導(dǎo)率和全鹽含量隨氮濃度的增加而增加，基本表現(xiàn)為HN>MN>LN>CK，不同氮添加處理下土壤電導(dǎo)率均與CK差異顯著(P<0.05)，MN和HN土壤全鹽含量差異不顯著(P>0.05)，顯著高于CK和LN(P<0.05)；與對(duì)照相比，LN、MN和HN處理下土壤含水量分別增加了38.24 %、52.94 %和50.00 %，電導(dǎo)率分別增加了25.08 %、72.80 %和91.19 %，全鹽含量分別增加了25.71 %、53.33 %和59.05 %，土壤pH分別降低了8.91 %、20.74 %和20.23 %。

2.1.2 氮添加對(duì)黎蒴栲根區(qū)土壤養(yǎng)分的影響 由圖2可知，氮添加對(duì)黎蒴栲根區(qū)土壤養(yǎng)分具有較大影響，隨氮素濃度的增加土壤各養(yǎng)分平均含量呈先上升后下降趨勢(shì)，并且均顯著高于CK(P<0.05)。黎蒴栲根區(qū)土壤有機(jī)碳含量隨氮濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，中度氮濃度水平達(dá)到最大，基本表現(xiàn)為MN> HN>LN>CK，MN與HN差異不顯著(P>0.05)，顯著高于CK和LN(P<0.05)；土壤全氮含量隨氮濃度的增加呈增加趨勢(shì)，基本表現(xiàn)為HN>MN>LN>CK，MN與HN差異不顯著(P>0.05)，顯著高于CK和LN(P<0.05)；土壤全磷含量氮濃度的增加呈增加趨勢(shì)，基本表現(xiàn)為HN>LN>MN>CK，HN、MN和LN差異均不顯著(P>0.05)，顯著高于CK(P<0.05)；土壤速效磷含量隨氮濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，中度氮濃度水平達(dá)到最大，基本表現(xiàn)為MN>HN>LN>CK，不同氮濃度處理下差異均顯著(P<0.05)；土壤堿解氮含量隨氮濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，中度氮濃度水平達(dá)到最大，基本表現(xiàn)為MN>HN>LN>CK，MN顯著高于其他處理(P<0.05)，LN和HN差異不顯著(P>0.05)；土壤有效鉀含量隨氮濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，中度氮濃度水平達(dá)到最大，基本表現(xiàn)為MN>HN>LN>CK，HN和MN差異不顯著(P>0.05)，顯著高于LN和CK(P<0.05)。與對(duì)照相比，LN、MN和HN處理下土壤有機(jī)碳含量分別增加了36.90 %、72.39 %和61.97 %，全氮含量分別增加了25.20 %、51.22 %和56.10 %，全磷含量分別增加了33.40 %、31.52 %和46.74 %，速效磷含量分別增加了19.33 %、56.96 %和48.23 %，堿解氮含量分別增加了79.88 %、137.09 %和106.23 %，有效鉀含量分別增加了55.78 %、104.02 %和91.57 %。2.1.3 氮添加對(duì)成熟期黎蒴栲土壤酶活性的影響 由圖3可知，氮添加顯著影響了生長(zhǎng)期黎蒴栲的土壤酶活性，隨氮素濃度的增加土壤各養(yǎng)分平均含量呈先上升后下降趨勢(shì)，并且均顯著高于CK(P<0.05)。黎蒴栲根區(qū)土壤脲酶活性隨氮濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，中度氮濃度水平達(dá)到最大，基本表現(xiàn)為MN> HN>LN>CK，MN與HN差異不顯著(P>0.05)，顯著高于CK和LN(P<0.05)；土壤轉(zhuǎn)化酶活性隨氮濃度的增加呈逐漸增加趨勢(shì)，高氮濃度水平達(dá)到最大，基本表現(xiàn)為HN>MN> LN>CK，不同氮濃度水平下土壤轉(zhuǎn)化酶活性差異均顯著(P<0.05)；土壤酸性磷酸酶活性隨氮濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，中度氮濃度水平達(dá)到最大，基本表現(xiàn)為MN> HN>LN>CK，不同氮濃度水平下土壤酸性磷酸酶活性差異均顯著(P<0.05)；土壤蔗糖酶活性隨氮濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，中度氮濃度水平達(dá)到最大，基本表現(xiàn)為MN> HN>LN>CK，MN與HN差異不顯著(P>0.05)，顯著高于CK和LN(P<0.05)。與對(duì)照相比，LN、MN和HN處理下土壤脲酶活性分別增加了126.38 %、246.81 %和241.70 %，轉(zhuǎn)化酶活性分別增加了300.00 %、364.04 %和425.84 %，酸性磷酸酶活性分別增加了64.45 %、159.38 %和130.08 %，蔗糖酶活性分別增加了39.64 %、17.01 %和144.38 %。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同Different small letters mean significant difference (P < 0.05), the same as below圖1 氮添加對(duì)黎蒴栲根區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響Fig.1 Effects of different nitrogen concentrations on the soil properties in the root of Castanopsis fissa

圖2 氮添加對(duì)黎蒴栲根區(qū)土壤養(yǎng)分的影響Fig.2 Effects of different nitrogen concentrations on the soil nutrients in the root of Castanopsis fissa

2.2 氮添加對(duì)黎蒴栲植株生長(zhǎng)特性的影響

2.2.1 氮添加對(duì)黎蒴栲植株葉片屬性的影響 由圖4可知，氮添加處理的黎蒴栲葉片葉面積指數(shù)、葉干物質(zhì)含量、葉片N和P含量均高于對(duì)照，氮添加對(duì)黎蒴栲葉片具有一定的促進(jìn)作用。葉面積指數(shù)隨氮濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，中度氮濃度水平達(dá)到最大，基本表現(xiàn)為MN>HN>LN>CK，MN與HN差異不顯著(P>0.05)，顯著高于CK和LN(P<0.05)，CK和LN差異不顯著(P>0.05)；葉干物質(zhì)含量隨氮濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，中度氮濃度水平達(dá)到最大，基本表現(xiàn)為MN>HN>LN>CK，MN與HN差異不顯著(P>0.05)，顯著高于CK和LN(P<0.05)；葉片N含量隨氮濃度的增加呈增加趨勢(shì)，基本表現(xiàn)為HN>MN>LN>CK，MN與HN差異不顯著(P>0.05)，顯著高于CK和LN(P<0.05)，CK和LN差異不顯著(P>0.05)；葉片P含量隨氮濃度的增加呈增加趨勢(shì)，基本表現(xiàn)為HN>MN>LN>CK，不同氮濃度下葉片P含量雨對(duì)照差異均不顯著(P>0.05)。與對(duì)照相比，LN、MN和HN處理下葉面積指數(shù)分別增加了1.74 %、8.70 %和6.96 %，葉干物質(zhì)含量分別增加了93.33 %、153.33 %和140.00 %，葉片N含量分別增加了3.68 %、16.91 %和19.85 %，葉片P含量分別增加了0.74 %、2.22 %和5.93 %。

圖3 氮添加對(duì)成熟期黎蒴栲土壤酶活性的影響Fig.3 Effects of different nitrogen concentrations on the soil enzyme activity in the root of Castanopsis fissa

圖4 氮添加對(duì)黎蒴栲植株葉片屬性的影響Fig.4 Effects of different nitrogen concentrations on leaf properties of Castanopsis fissa

2.2.2 氮添加對(duì)黎蒴栲植株葉片生理特性的影響 由圖5可知，氮添加處理的黎蒴栲葉片葉綠素a和b含量、碳水化合物和蛋白質(zhì)含量均高于對(duì)照，大致表現(xiàn)為MN>HN>LN> CK，以中水平氮添加處理下黎蒴栲植株葉片生理特性達(dá)到最大。隨氮濃度的增加，黎蒴栲植株葉片葉綠素a和b含量呈一致的變化趨勢(shì)，隨氮濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，中度氮濃度水平達(dá)到最大，基本表現(xiàn)為MN>HN>LN>CK；葉片碳水化合物含量隨氮濃度的增加呈增加趨勢(shì)，基本表現(xiàn)為HN>MN>LN>CK，不同氮濃度處理下葉片碳水化合物含量差異均顯著(P<0.05)；葉片蛋白質(zhì)含量隨氮濃度的增加呈增加趨勢(shì)，基本表現(xiàn)為HN>MN>LN>CK，不同氮濃度處理下葉片碳水化合物含量差異均顯著(P<0.05)。與對(duì)照相比，LN、MN和HN處理下葉綠素a含量分別增加了36.54 %、50.64 %和37.82 %，葉綠素b含量分別增加了73.53 %、98.53 %和92.65 %，碳水化合物含量分別增加了66.67 %、85.71 %和101.33

圖5 氮添加對(duì)黎蒴栲植株生理特性的影響Fig.5 Effects of different nitrogen concentrations on leaf physiological properties of Castanopsis fissa

%，蛋白質(zhì)含量分別增加了48.28 %、124.14 %和103.45 %。

2.3 黎蒴栲根區(qū)土壤特性與植株葉片生理特性的關(guān)系

由表2可知，黎蒴栲植株根區(qū)土壤pH值與葉片生理特性均呈負(fù)相關(guān)，黎蒴栲植株LAI與土壤酸性磷酸酶活性呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01)，與土壤含水量、有機(jī)碳、全氮、速效磷、堿解氮和轉(zhuǎn)化酶活性呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)；LDMC與有機(jī)碳和脲酶活性呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)；葉片N含量與土壤有機(jī)碳、全氮和堿解氮呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01)，與土壤含水量、脲酶、轉(zhuǎn)化酶和蔗糖酶活性呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)；葉片P含量與全磷和速效磷呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01)，與全鹽含量、有機(jī)碳、有效鉀、轉(zhuǎn)化酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶活性呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)；Chl a含量與有機(jī)碳和全氮含量呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01)，與堿解氮、有效鉀、轉(zhuǎn)化酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶活性呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)；Chl b含量與有機(jī)碳、全氮、堿解氮和轉(zhuǎn)化酶活性呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01)，與有效鉀、脲酶、蔗糖酶活性呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)；碳水化合物與土壤含水量、全氮、轉(zhuǎn)化酶活性呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01)，與有機(jī)碳、徐曉麗、堿解氮、酸性磷酸酶活性呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)；蛋白質(zhì)含量與土壤含水量、有機(jī)碳和全氮呈極顯著的正相關(guān)(P<0.01)，與有效鉀、脲酶和蔗糖酶活性呈顯著的正相關(guān)(P<0.05)。

表2 黎蒴栲根區(qū)土壤特性與植株葉片生理特性的關(guān)系

注：**相關(guān)性在0.01水平上顯著(雙尾); *相關(guān)性在0.05水平上顯著(雙尾)。

Note:**Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed);*Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed).

3 討論與結(jié)論

3.1 氮添加對(duì)黎蒴栲根區(qū)土壤性質(zhì)的影響分析

本研究表明氮添加對(duì)黎蒴栲根區(qū)土壤理化性質(zhì)具有一定的影響，黎蒴栲根區(qū)微環(huán)境對(duì)于氮素的反應(yīng)較為敏感，土壤含水量受大氣降水、地表蒸發(fā)、植物吸收蒸騰及土壤特性等影響[14]。本研究的結(jié)果說明了氮添加在一定程度上增加了黎蒴栲根區(qū)土壤入滲和持水能力，增加了土壤含水量；整體來看，土壤pH值隨氮素濃度的增加呈降低趨勢(shì)，并且均小于對(duì)照，說明了氮添加降低了黎蒴栲根區(qū)pH，提高了根區(qū)土壤養(yǎng)分的溶解而提高土壤養(yǎng)分含量，促進(jìn)了黎蒴栲根系的大量生長(zhǎng)和繁殖，有利于對(duì)土壤養(yǎng)分的有效吸收和利用；同時(shí)，氮添加顯著影響了黎蒴栲根區(qū)土壤電導(dǎo)率和全鹽含量，土壤電導(dǎo)率和全鹽含量隨氮素濃度的增加呈逐漸增加趨勢(shì)，由此說明了氮添加在一定程度上增加了黎蒴栲根區(qū)土壤可溶性離子數(shù)目，進(jìn)而增加了根區(qū)土壤電導(dǎo)率和全鹽含量[15]。

黎蒴栲根區(qū)土壤養(yǎng)分循環(huán)過程較為復(fù)雜，受施氮量、頻率、方式、時(shí)間、土壤特性以及環(huán)境因子等綜合影響，本研究保證了相同的土壤基質(zhì)和環(huán)境條件，從氮添加3年后的實(shí)驗(yàn)來看，在3 a的尺度上，氮添加對(duì)黎蒴栲根區(qū)土壤養(yǎng)分起到了一定的增加效應(yīng)，以中水平的氮添加(20 g·m-2·a-1)對(duì)黎蒴栲根區(qū)土壤養(yǎng)分各指標(biāo)的增加效應(yīng)達(dá)到最大，pH也達(dá)到最低，促進(jìn)了根區(qū)土壤養(yǎng)分的吸收和利用，而高水平的氮添加則導(dǎo)致黎蒴栲根區(qū)土壤養(yǎng)分的微弱減小，一定程度上降低了土壤養(yǎng)分含量，其中以土壤速效養(yǎng)分對(duì)于氮添加的響應(yīng)最為明顯，也說明了土壤有效養(yǎng)分可以看作不同水平氮添加處理后黎蒴栲土壤養(yǎng)分變化的敏感指標(biāo)。這可能是由于氮添加后黎蒴栲根區(qū)需要吸收較多的土壤養(yǎng)分以供生長(zhǎng)繁殖，從而導(dǎo)致黎蒴栲根區(qū)土壤養(yǎng)分明顯增加，同時(shí)，黎蒴栲根系產(chǎn)生一些有機(jī)分泌物和部分腐爛根系，增加土壤中的養(yǎng)分[16]。除了土壤全磷以外，不同水平的氮添加處理下土壤養(yǎng)分均與CK達(dá)到差異顯著或極其顯著差異水平，說明氮添加能夠增加黎蒴栲土壤肥力，但對(duì)土壤全磷沒有顯著的增加效應(yīng)，主要是由于黎蒴栲需要吸收較多的土壤養(yǎng)分以供生長(zhǎng)繁殖，磷素是一種沉積性元素，短期的氮素添加并沒有導(dǎo)致其含量增加[17]。在黎蒴栲生長(zhǎng)繁殖過程中，勢(shì)必會(huì)加大對(duì)土壤中有效養(yǎng)分的吸收利用，因此氮素添加越多，黎蒴栲對(duì)土壤有效養(yǎng)分的吸收越劇烈，但這種吸收作用在一定的氮素控制范圍內(nèi)，高水平的氮添加(40 g·m-2·a-1)可能會(huì)引起黎蒴栲營(yíng)養(yǎng)單一而生長(zhǎng)受阻，超出了黎蒴栲根區(qū)吸收養(yǎng)分的的閾限，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分及理化性狀開始退化，也有可能造成試驗(yàn)區(qū)土壤氮素飽和，引起土壤酸化等多種負(fù)面效應(yīng)[17]。氮添加對(duì)黎蒴栲土壤生態(tài)學(xué)性質(zhì)會(huì)造成一定影響，但關(guān)于其內(nèi)在作用機(jī)制還不清楚，若要合理解釋其內(nèi)在作用機(jī)理，未來應(yīng)重點(diǎn)研究氮添加對(duì)黎蒴栲土壤養(yǎng)分、水分的需求動(dòng)態(tài)、光合作用產(chǎn)物、根系分泌物的分配等方面的影響。

3.2 氮添加對(duì)黎蒴栲葉片屬性的影響分析

黎蒴栲生長(zhǎng)發(fā)育受葉片光合特性、生理代謝和光合產(chǎn)物代謝的共同影響，本研究中連續(xù)3年氮添加處理的實(shí)驗(yàn)表明，中水平氮添加處理下黎蒴栲株高增長(zhǎng)較快，葉面積較大，氮添加處理下黎蒴栲葉面積指數(shù)、葉干物質(zhì)含量、葉片N、P含量均高于對(duì)照，大致表現(xiàn)為MN>HN>LN>CK，說明了氮添加能夠提高黎蒴栲葉片基本屬性，當(dāng)?shù)剡_(dá)到一定濃度后，對(duì)葉片N和P含量有輕微的抑制作用。主要是由于氮添加引起了根區(qū)土壤pH的降低，從而促進(jìn)了養(yǎng)分的吸收和利用，在生長(zhǎng)繁殖過程中會(huì)加大對(duì)土壤中有效養(yǎng)分的吸收利用，但氮添加濃度較高時(shí)，可能造成黎蒴栲植株對(duì)養(yǎng)分的吸收性降低，具體表現(xiàn)為黎蒴栲植株體內(nèi)養(yǎng)分含量隨氮添加濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)。此外，黎蒴栲在生長(zhǎng)過程中需要大量營(yíng)養(yǎng)元素，僅靠土壤提供是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需外界營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入，除了吸收和利用土壤中的養(yǎng)分外，養(yǎng)分的固定和淋洗作用也是值得考慮的因素[18-19]。

氮素是黎蒴栲生長(zhǎng)發(fā)育過程中必需元素，大量研究指出氮添加可提高黎蒴栲葉片生理特性。本文研究結(jié)果表明，氮添加處理下黎蒴栲葉綠素a和b、碳水化合物和蛋白質(zhì)含量均與對(duì)照均達(dá)到顯著差異水平(P<0.05)，說明氮添加能夠促進(jìn)黎蒴栲葉片葉綠素合成，葉綠素是光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)和光敏化劑，在光合作用過程中起著接受和轉(zhuǎn)換能量的作用，其含量的增加有助于光合作用的進(jìn)行，這與前人的研究結(jié)果一致[15,17,20]；同時(shí)也說明了黎蒴栲能夠在光照不足的情況下增加對(duì)光能的利用效率，這可能與黎蒴栲自身的抗逆性和生理生化特性的差異有關(guān)，高水平氮添加可能導(dǎo)致黎蒴栲自身碳、氮代謝的失衡，造成黎蒴栲葉綠素含量降低等，從而影響了生育后期物質(zhì)合成能力，中水平的氮添加可通過促進(jìn)氮代謝的能力、促進(jìn)物質(zhì)的合成與積累。

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(責(zé)任編輯 陳 虹)

Effects of Different Nitrogen Concentrations onCastanopsisfissaLeaf Characteristics and Root Soil Properties

SUN Li-jing1，JIANG Cheng-yi2

(1.Guangdong Polytechnic of Science and Trade, Guangdong Guangzhou 510430, China; 2.Tourism College, Sichuan Agricultural University, Sichuan Chengdu 611830, China)

The effects ofCastanopsisfissaleaf characteristics and the root soil properties to different nitrogen addition levels[CK(0 g·m-2·a-1)，LN (10 g·m-2·a-1)，MN (20 g·m-2·a-1)，HN (40 g·m-2·a-1)]with manual nitrogen addition method for three consecutive years were studied.The results showed that (i)Soil moisture content first increased and then decreased with the increasing of nitrogen concentration, while soil pH was the opposite trend with soil moisture content, and soil conductivity and the salt content increased with the increasing of nitrogen concentration. (ii) Soil nutrients first increased and then decreased with the increasing of nitrogen concentrations with MN>HN>LN>CK, which indicated that nitrogen could increase the soil nutrient content ofCastanopsisfissaroot zone, the moderate levels of nitrogen concentration forCastanopsisfissahad most obvious effect, and the soil available nutrients was the most sensitive to nitrogen concentration. (iii) The soil enzyme activity had the same variation tendency with the soil nutrients, which were more sensitive to nitrogen concentration with a higher increasing range. (iv) The plant leaf area index, LDMC, N and P content ofCastanopsisfissaincreased with the increasing of nitrogen concentration with MN>HN>LN>CK and reached the highest with moderate level. (v) Chlorophyll a and b, carbohydrate content and protein content ofCastanopsisfissahad the same change rule which first increased and then decreased with the increasing of nitrogen concentration. (vi) Correlation analysis showed that the root zone soil nutrients had a certain correlation with leaf physiological characteristics ofCastanopsisfissa. It was concluded that the nitrogen concentration could promote theCastanopsisfissasoil properties and the leaf characteristics, but high concentration of nitrogen had a certain inhibitory effect.

Nitrogen concentration;Castanopsisfissa; Leaf characteristics; Root soil properties

1001-4829(2016)12-2908-08

10.16213/j.cnki.scjas.2016.12.025

2016-05-28

國(guó)家教育部、財(cái)政部建設(shè)項(xiàng)目(教職成廳函[2011]71號(hào))

孫麗靜(1981-)，女，河南南陽人，講師，碩士，主要研究方向?yàn)閳@林植物應(yīng)用及森林培育，E-mail:Leejing_sun@163.com。

S143

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