毛竹林氮素吸收转化与利用研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lok119119119
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氮是植物生长的限制因子之一,也是最易消耗、最活跃的重要营养元素。毛竹(Phyllostachys edulis)是我国南方重要的生态经济竹种,具有生长快、周期短、持久耐用等优点,但养分归还能力差,毛竹林土壤肥力随着经营时间的延长逐渐下降,施用氮肥可提高毛竹林土壤中氮素含量,使毛竹通过对氮素吸收、转化与利用等方面影响毛竹生长力。15N示踪法可以有效的区分肥料氮素与土壤氮素,气压过程分离(Ba PS)方法是一种可同时测定土壤硝化和反硝化速率的新方法,两种方法在研究农作物氮素的吸收、转化及利用方面得到广泛应用,但针对毛竹林的研究报道较为鲜见。因此本研究以浙江省临安市青山镇毛竹林为研究对象,通过施用标记15N的尿素,结合15N示踪技术和气压过程分离(BaPS)方法,研究了毛竹对肥料氮素积累能力、吸收分配状况、氮肥利用率及氮肥对毛竹林土壤硝化和反硝化作用影响的季节动态,阐明了毛竹林氮素吸收、转化及利用规律,为指导毛竹林可持续施肥管理提供基础数据和科学依据,对毛竹林集约化经营具有重要意义。主要研究结论如下:(1)不同年龄毛竹对肥料氮素积累能力(Ndff%)具有一定季节动态差异。不同年龄毛竹各器官Ndff%基本表现为:1年生>3年生>5年生。竹叶、竹枝和竹秆Ndff%随施肥时间的推移逐渐上升,不同年龄竹叶和竹枝Ndff%在施肥第二年秋季达到最高,竹秆Ndff%最高值出现在冬季。通过对毛竹各器官的年际比较,5年生毛竹竹叶Ndff%增幅最大,同比增加51.24%;1年生毛竹竹蔸降幅最大,同比降低52.07%。毛竹各器官氮素在施肥后2年期间相互转化,竹叶和竹秆肥料氮素积累能力较强,新竹对肥料氮素积累能力强于老竹。(2)不同年龄毛竹竹叶、竹枝和竹秆吸收15N量及分配率基本表现为:1年生>3年生>5年生。单株水平上,不同年龄毛竹竹叶、竹枝和竹秆15N吸收量均在施肥后第二年秋季达到最高,毛竹竹叶15N分配率有大幅增加。林分水平上,综合两年各年龄毛竹15N分配率,竹叶和竹秆15N分配率与上一年相比均有所增加,5年生毛竹竹叶增幅最大,同比增加104.15%;竹蔸和竹根15N分配率均有所下降,1年生毛竹竹蔸降幅最大,同比降低76.69%。毛竹地下部分所分配的肥料15N在施肥后2年期间发生转移,新竹的肥料氮素分配比例略高于老竹。(3)从林分整体上看,2016年1月所施氮肥利用率总计38.59%±3.70%,较2015年1月氮肥利用率提高3.65%。不同器官之间,毛竹竹秆氮肥利用率最高,竹叶次之。单株水平上,不同年龄毛竹氮肥利用率表现为1年生>3年生>5年生,毛竹竹叶、竹枝、竹秆氮肥利用率均在施肥后第二年秋季最高,年际比较中5年生毛竹竹叶氮肥利用率增幅最大,同比增加115.03%;1年生毛竹竹蔸降幅最大,同比降低78.23%。林分水平上,5年生毛竹竹叶增幅最大,同比增加111.11%,1年生毛竹竹蔸降幅最大,同比降低75.98%。新竹竹秆氮肥利用率不断上升,老竹更倾向于竹叶的氮素积累利用,毛竹地下部分所含肥料氮素和氮肥利用率不断降低,为孕育新竹进行养分储备。(4)施肥提高了土壤中全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮、微生物量氮含量及土壤中肥料氮素,土层之间均表现为0-20cm>20-40cm。施氮肥对于0-20cm土层土壤各指标含量表现明显。土壤铵态氮、硝态氮、微生物量氮含量与土壤温度和含水量有关联。土壤中肥料氮素占总氮素比例(Ndff%)和土壤氮肥残留率随着施肥时间的推移不断降低,肥料氮素逐渐被利用、氨挥发及反硝化损失。(5)施肥一年后的春季到冬季,施肥毛竹林土壤硝化和反硝化速率均呈现先升高后降低趋势,夏季最高,分别较未施肥毛竹林高27.50%和44.60%;最低值分别出现在冬季和秋季,分别较未施肥毛竹林高45.58%和402.56%。施氮肥可以促进毛竹林土壤硝化和反硝化作用,氮肥和季节对硝化和反硝化速率存在显著交互作用,土壤温度、含水量与土壤硝化速率、反硝化速率均呈显著正相关,土壤温度整体相关程度均高于土壤含水量。(6)研究提出毛竹林适宜在春季施入基肥,冬季进行追肥有利于竹叶、竹枝和竹秆氮素吸收,增加毛竹地下器官(竹蔸、竹根、竹鞭)养分储存,为孕育笋或新竹做准备;在秋季毛竹竹秆可获得较高的氮素吸收量、分配率及氮肥利用率,此时期适宜砍伐老竹,并保留新竹,获得更高的经济效益。由于氮肥可同时促进硝化和反硝化作用,因此需控制施肥用量,避免反硝化造成的氮素损失和生态环境的破坏。
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