氮肥和种植密度对达乌里胡枝子的生长与生物固氮的影响

摘要：

氮供给和种植密度是影响植物生长的两个重要因素.豆科植物因其生物固氮能力而在受到氮限制的生态系统中具有重要作用,氮含量增加促进植物生长的同时也会抑制豆科植物的生物固氮能力,种植密度会通过种内竞争影响豆科植物的生长和生物固氮能力,然而少有研究关注氮肥添加和种植密度对豆科植物生长和生物固氮能力的影响.该研究以达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)为研究对象,通过温室盆栽实验,探究氮肥和种植密度对其生长和生物固氮的影响.实验设置4个氮添加水平(0、5、10、20 g·m-2·a-1)和3种种植密度(1、3、6 Ind.·pot-1,约32、96、192 Ind.·m-2).结果 发现:1)施肥和密度增加均影响了达乌里胡枝子的生长.叶片碳(C)、氮(N)含量、净光合速率随施氮量增加而增加,氮添加也促进了植物的生长,当施氮量为10 g·m-2· a-1时植物产量达到最大.叶片C、N含量、净光合速率随种植密度增加而下降,密度增加可以促进每盆的总生物量,但对单个植株的生长有负效应.2)氮肥对根瘤形成有抑制作用,但种植密度增加会缓解氮肥对生物固氮能力带来的“氮阻遏”.该实验条件下,当施氮量为10 g·m-2·a-1,种植密度为3 Ind.·pot-1,或施氮量为5 g·m-2·a-1,种植密度为6 Ind.·pot-1时,能最大程度发挥“施氮增产”和种植密度缓解“氮阻遏”的作用.氮添加降低了达乌里胡枝子的根瘤生物量和对根瘤形成的投资(根瘤生物量占总生物量的比例),从而抑制达乌里胡枝子的生物固氮.种植密度增加导致达乌里胡枝子因种内竞争增加而使资源获取受限,从而增加对根瘤的投资和根瘤生物量来获得更多来自大气中的氮.3)结构方程结果显示,氮肥和种植密度通过直接或间接作用,解释了64％的达乌里胡枝子生物量变化和42％的根瘤生物量变化.上述结果表明合理优化豆科植物的施肥量和种植密度可能对人工草地种植以及退化草地恢复管理具有重要意义.

关键词：氮肥添加、种植密度、生物量、根瘤生物量、根瘤投资、生物固氮

所属期刊栏目：45

分类号：S512.1;Q949.751.9;S147.22

资助基金：国家自然科学基金31670483

在线出版日期：2021-06-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：13-22