选择闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地为研究对象,基于野外氮负荷增强模拟实验,探讨了不同氮负荷水平下(NNT对照处理,0 g N m^(-2)a^(-1);LNT低氮处理,12.5 g N m^(-2)a^(-1);MNT中氮处理,25.0 g N m^(-2)a^(-1);HNT高氮处理,75.0 g N m^(-2)a^(-1))湿地植物-土壤系统的氮累积与分配特征。结果表明,不同氮负荷处理下湿地土壤(TN)、NH+4-N和NO-3-N含量均发生了明显改变。相较于NNT,LNT和MNT的TN、NH+4-N和NO-3-N含量均明显增加,增幅分别为9.44%、3.57%、11.99%(LNT)和6.71%、9.37%、46.50%(MNT)。与之不同,HNT的TN含量相比NNT增幅不大,而其NH+4-N、NO-3-N含量均显著降低,降幅分别为9.26%和40.77%。不同氮负荷处理下土壤氮含量的垂直分布特征亦发生了明显变化。除HNT外,LNT和MNT的TN、NH+4-N和NO-3-N含量均以表层土壤最高。不同氮负荷处理下的TN和NH+4-N含量分布主要受SOM的影响,而NO-3-N含量分布主要受植物吸收和垂直淋失的影响。氮负荷增强条件下植物不同器官的TN含量整体表现为叶>茎>根。不同氮负荷处理下植物-土壤系统的氮储量整体以LNT和MNT较高,而HNT最低。研究发现,短叶茳芏在中低氮负荷条件下可能将更多的氮优先分配给根系,进而以拓展地下空间和提高地下生物量的方式来适应环境;而在高氮负荷条件下,其可能通过增强“自疏效应”,并通过拓展地上空间的方式来适应环境。
【目的】海南省是我国稻菜轮作和香蕉种植面积较大的省份,农户投入的氮(N)和磷(P)肥远超过了作物的养分需求,对海南生态环境可能造成不利影响。研究海南典型作物体系氮磷输入、输出、盈余及土壤硝态氮累积,为评价其养分损失及环境影响、提高养分管理水平提供科学依据。【方法】2021—2022年选取海南稻菜轮作和香蕉种植典型区域澄迈县为研究区,确定20个稻菜轮作田块和15个香蕉园。采用跟踪记录的方法获取所有地块的化肥施用量、有机肥施用量和秸秆还田方式及还田量等信息。采用跟踪采样的方法测定作物生物量及其养分含量。采用文献调研的方法获取研究区域土壤-作物体系养分沉降和生物固氮等其他来源数据。选取5个旱地香蕉园,采用土钻法采集土壤并测定0—400 cm土壤剖面硝态氮累积量。【结果】海南典型稻菜轮作区氮肥和磷肥投入量分别为1308 kg N·hm^(-2)(化肥和有机肥分别为975和333 kg N·hm^(-2))和515 kg P·hm^(-2)(化肥和有机肥分别为385和130 kg P·hm^(-2)),作物地上部吸氮量和吸磷量分别为248 kg N·hm^(-2)和48 kg P·hm^(-2),稻菜轮作区氮素和磷素盈余分别为1196 kg N·hm^(-2)和484 kg P·hm^(-2)。香蕉园氮肥和磷肥投入量分别为1340 kg N·hm^(-2)(化肥和有机肥分别为1293和47 kg N·hm^(-2))和447 kg P·hm^(-2)(化肥和有机肥分别为442和5 kg P·hm^(-2)),香蕉地上部吸氮量和吸磷量分别为242 kg N·hm^(-2)和23 kg P·hm^(-2),氮素和磷素盈余分别为1271 kg N·hm^(-2)和435 kg P·hm^(-2)。香蕉园0—400 cm土壤剖面硝态氮累积量为1131 kg N·hm^(-2)。【结论】过量施用氮肥和磷肥,导致海南典型区土壤-作物体系存在大量的养分盈余,旱地土壤也累积了大量的硝态氮。海南以较大的养分损失和环境代价生产热带高值水果和蔬菜,未来必须优化农田养分管理措施以保障其生态环境安全。
