高寒區(qū)不同農(nóng)藝措施對燕麥人工草地各生育期土壤碳氮儲量與碳氮比的影響

劉文輝， 張永超， 梁國玲， 秦 燕

(青海省青藏高原優(yōu)良牧草種質(zhì)資源利用省級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院， 青海 西寧 810016)

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其碳儲量達(dá)到170 Pg，占全球陸地碳儲量的10%以上[1]。土壤碳儲量是大氣碳儲量的2倍，植被碳儲量的3倍[2]，土壤有機(jī)碳在很大程度上影響土壤結(jié)構(gòu)形成、團(tuán)聚體穩(wěn)定和緩沖性，影響植物營養(yǎng)的生物有效性，是評價(jià)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)[3]。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤碳庫和氮庫受人為因素影響最大，成為全球最為活躍的碳庫之一，因此對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤碳庫的研究越來越受到廣泛關(guān)注[4]。氮素作為植物生長的三大營養(yǎng)元素，在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成和功能的調(diào)節(jié)等方面具有重要作用[5-6]。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的氮素大多以有機(jī)質(zhì)的形式儲存在土壤中，對人類活動、肥料施用、土地利用變化和氣候變化尤其敏感[7]。而土壤的供氮能力由土壤氮儲量的大小來反映，土壤氮儲量的變化能夠反映出土壤中的氮是“氮匯”還是“氮源”[8]。國內(nèi)外很多學(xué)者在土壤碳、氮儲量方面開展了大量的研究，但多局限于單一因素。優(yōu)化的生態(tài)系統(tǒng)管理措施或土地利用方式可顯著提高土壤碳、氮儲量[9-10]，其中施肥、播種豆科植物，恢復(fù)原生植被等措施均具有明顯效果[11]，建立栽培草地、施肥等措施都能提高草地生物量，增加土壤中的有機(jī)碳儲量和氮素[12]，適宜的管理措施是當(dāng)前提高生態(tài)系統(tǒng)碳、氮儲量，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)碳、氮增匯最經(jīng)濟(jì)和可操作性的途徑之一[13]。

燕麥(AvenasativaL.)因其適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量高等特點(diǎn)，已成為青藏高原地區(qū)人工草地建植的優(yōu)良牧草，很多學(xué)者聚焦高寒地區(qū)燕麥飼草生產(chǎn)，從優(yōu)良燕麥品種選育[14-15]、高產(chǎn)栽培[16-17]、養(yǎng)分管理[18]、混播草地建植[19-20]和品質(zhì)評價(jià)[21]等方面開展了大量的研究工作，從品種選擇、栽培管理措施、適時(shí)收獲等方面為高寒地區(qū)燕麥栽培草地的建植提供了理論依據(jù)，有效推動了高寒地區(qū)燕麥飼草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。然而，青藏高原特殊的地理位置和氣候特點(diǎn)決定了其重要的生態(tài)地位，在青藏高原土壤固碳、固氮方面的研究多集中在天然草地方面[22-23]，在人工草地方面研究較少，對從生態(tài)角度系統(tǒng)開展燕麥人工草地健康評價(jià)缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此本研究對4個(gè)燕麥品種開展不同施肥措施和箭筈豌豆(ViciasativaL.)混播比例下土壤碳、氮儲量及碳氮比的研究，掌握燕麥人工草地土壤碳、氮儲量季節(jié)性變化規(guī)律，為青藏高原高寒地區(qū)燕麥人工草地生態(tài)評價(jià)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于青海省海北州西海鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)為36°59.36′ N，100°52.848′ E，海拔3 156 m，氣候寒冷潮濕，無絕對無霜期，年均氣溫0.5℃，年降水量369.1 mm，且集中在7,8,9月，年蒸發(fā)量為1 400 mm，全年日照時(shí)數(shù)為2 980 h，無霜期為93 d左右。該區(qū)域?yàn)槲沂≈匾男竽翗I(yè)生產(chǎn)基地，種植的主要作物包括燕麥、青稞、油菜等，草地類型主要以高寒草原為主。土壤為栗鈣土，pH值8.43，全氮(N)1.56 g·kg-1，全磷(P2O5)1.39 g·kg-1，全鉀(K2O)22.06 g·kg-1，堿解氮88.77 mg·kg-1，速效磷2.2 mg·kg-1，速效鉀168.2 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)32.48 g·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)為燕麥品種、施肥、箭筈豌豆混播三因素四水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)[L16(45)]，共16個(gè)處理，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。燕麥品種為A1(青燕1號，Qingyan No.1)、A2(林納，Lena)、A3(青海444，Qinghai 444)和A4(青海甜燕麥，Qinghai)；施肥水平為B1(CK0，不施任何肥料)、B2(Inorganic manure,IM，尿素75 kg·hm-2+磷酸二銨150 kg·hm-2)、B3(Organic manure,OM，有機(jī)肥1 500 kg·hm-2)和B4(Inorganic manure and organic manure,IM+OM，尿素37.5 kg·hm-2+磷酸二銨75 kg·hm-2+有機(jī)肥750 kg·hm-2)；箭筈豌豆混播水平為C1(0 kg·hm-2)、C2(45 kg·hm-2)、C3(60 kg·hm-2)和C4(75 kg·hm-2)。小區(qū)面積為4 m×5 m，小區(qū)間隔0.5 m，燕麥播種量按600萬株·hm-2保苗數(shù)計(jì)算，根據(jù)千粒重、發(fā)芽率、純凈度計(jì)算得各品種的實(shí)際播量為：青燕1號、林納、青海444和青海甜燕麥播量分別為154.3 kg·hm-2，150.0 kg·hm-2，183.0 kg·hm-2和216.0 kg·hm-2。撒播，播深3～4 cm。2014年5月14日播種，肥料作為底肥在播種前一次性施入。出苗后，人工除雜1次，田間管理和取樣工作在同一天完成。

1.3 測定指標(biāo)與方法

于燕麥拔節(jié)期(6月15日，jointing stage，JS)、抽穗期(7月15日，heading stage，HS)、開花期(8月15日，flowering stage，F(xiàn)S)和乳熟期(9月15日，milk stage，MS)和燕麥地上部分收獲后1個(gè)月(10月15日，harvest time,HT)，在撂荒地(對照，CK)和各小區(qū)分別采集0～10 cm，10～20 cm，20～30 cm，30～40 cm和40～50 cm土樣，采用環(huán)刀法測定土壤容重，并收集土樣，帶回實(shí)驗(yàn)室，風(fēng)干、除雜、過篩后，用ELAB-TOC總有機(jī)C分析儀測定土有機(jī)碳含量，用凱氏定氮法測定土壤全氮含量。根據(jù)公式“土壤碳/氮儲量=土壤容重×土層厚度×土壤碳/氮含量”計(jì)算各土層土壤碳、氮儲量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS for Windows 11.5中單因素方差分析(ANOVE)，并用Duncan進(jìn)行0.05水平上的多重比較。利用正交方差分析得出的F值，分析不同措施對土壤C/N的影響；利用Sigmaplot 12.5繪圖，分析不同燕麥品種、施肥配比和箭筈豌豆混播比例下各土層土壤碳、氮儲量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生育期土壤碳氮差異

品種、施肥和混播處理下，各土層土壤C、N儲量均表現(xiàn)出規(guī)律性變化，但各土層深度變化規(guī)律不同(圖1～圖6)。

2.1.1 0～50cm土層土壤總C、N儲量 0～50 cm土層土壤C、N儲量隨生育期的推進(jìn)均呈“增—降—增”變化規(guī)律(圖1)。整個(gè)生育期，土壤C、N儲量分別以抽穗期和開花期最高，平均分別為159.61 t·hm-2和10.79 t·hm-2；拔節(jié)期最低，分別為148.36 t·hm-2和9.92 t·hm-2。地上部分收獲1個(gè)月后，其土壤C、N儲量表現(xiàn)為增加，平均分別為176.78 t·hm-2和11.77 t·hm-2，較拔節(jié)期、抽穗期、開花期和乳熟期土壤C儲量分別高19.16%，10.76%，19.12%和12.34%，土壤N儲量分別高18.72%，11.94%，9.13%和14.52%。其中土壤C儲量在拔節(jié)期—抽穗期增加，抽穗期—開花期下降，抽穗期—乳熟期增加，各時(shí)段土壤C儲量平均日積累量分別為375.10 kg·hm-2·d-1，-373.58 kg·hm-2·d-1和298.50 kg·hm-2·d-1；土壤N儲量在拔節(jié)期—抽穗期、抽穗期—開花期增加，開花期—乳熟期下降，各時(shí)段土壤N儲量平均日積累量分別為20.00 kg·hm-2·d-1，9.04 kg·hm-2·d-1和-16.94 kg·hm-2·d-1。乳熟期—收獲后期土壤C、N儲量平均日積累量達(dá)到647.29 kg·hm-2·d-1和49.75 kg·hm-2·d-1。0～50cm土層土壤C、N儲量積累的關(guān)鍵時(shí)期在拔節(jié)期—抽穗期和乳熟期—收獲后期。

圖1 品種、施肥和混播處理不同水平下燕麥草地土壤總C、N儲量變化Fig.1 Change of the total soil carbon and nitrogen stocks under the varieties,the rates fertilization and the mixed seeding rates注：JS：拔節(jié)期；HS：抽穗期；FS：開花期；MS：乳熟期；HT：收獲后期。下同Note：JS：Jointing stage；HS：Heading stage；FS：Flowering stage；MS：Milk stage；HT：Harvest time. The same as below

2.1.2 0～10cm土層土壤C、N儲量 0～10 cm土層土壤C、N儲量隨生育期的推進(jìn)分別呈“增—降—增”和“先降后增”變化規(guī)律(圖2)。整個(gè)生育期，土壤C、N儲量分別以抽穗期和乳熟期最高，平均分別達(dá)43.67 t·hm-2和2.90 t·hm-2，而分別以拔節(jié)期(42.45 t·hm-2)和抽穗期(2.80 t·hm-2)最低。地上部分收獲1個(gè)月后的土壤C、N儲量分別呈增加和下降變化，平均分別達(dá)45.09 t·hm-2和2.89 t·hm-2，較拔節(jié)期、抽穗期、開花期和乳熟期土壤C儲量分別高6.18%，3.22%，8.64%和5.38%，N儲量分別高1.38%，3.28%，2.46%和-0.22%。其中土壤C儲量在拔節(jié)期—抽穗期增加，抽穗期—開花期下降，抽穗期—乳熟期—收獲后期增加，各時(shí)段土壤C儲量平均日積累量分別為40.63 kg·hm-2·d-1,-72.58 kg·hm-2·d-1和42.77 kg·hm-2·d-1；N儲量在拔節(jié)期—抽穗期下降，抽穗期—收獲后期增加，各時(shí)段土壤N儲量平均日積累量分別為-1.75 kg·hm-2·d-1，0.75 kg·hm-2·d-1和2.52 kg·hm-2·d-1。乳熟期—收獲后期，土壤C、N儲量平均日積累量達(dá)到76.67 kg·hm-2·d-1和-0.21 kg·hm-2·d-1。0～10 cm土層土壤C儲量積累的關(guān)鍵時(shí)期在拔節(jié)期—抽穗期、開花期—收獲后期，N儲量積累的關(guān)鍵時(shí)期在開花期—乳熟期。

圖2 品種、施肥和混播處理不同水平下燕麥草地0～10 cm土層C、N儲量變化Fig.2 Change of the soil carbon and nitrogen stock at 0～10 cm under the varieties,the rates fertilization and the mixed seeding rates

2.1.3 10～20cm土層土壤C、N儲量 10～20 cm土層C、N儲量隨生育期推進(jìn)均呈“增—降—增”的變化規(guī)律(圖3)。整個(gè)生育期，土壤C、N儲量均以抽穗期最高，平均分別達(dá)43.33 t·hm-2和2.81 t·hm-2，乳熟期最低，分別為38.70 t·hm-2和2.53 t·hm-2。地上部分收獲1個(gè)月后，其土壤C、N儲量表現(xiàn)為增加，平均分別為42.99 t·hm-2和2.87 t·hm-2，較拔節(jié)期、抽穗期、開花期和乳熟期土壤C儲量分別高0.19%，—0.78%，1.42%和11.08%，N儲量分別高4.64%，1.91%，2.42%和13.17%。其中土壤C儲量在拔節(jié)期—抽穗期增加，抽穗期—開花期—乳熟期下降，乳熟期—收獲后期增加，各時(shí)段土壤C儲量平均日積累量分別為13.94 kg·hm-2·d-1，—31.38 kg·hm-2·d-1和—122.83 kg·hm-2·d-1。土壤N儲量在拔節(jié)期—開花期增加，開花期—乳熟期下降，乳熟期—收獲后期增加，各時(shí)段土壤N儲量平均日積累量分別為2.44 kg·hm-2·d-1，—0.46 kg·hm-2·d-1和-8.85 kg·hm-2·d-1；乳熟期—收獲后期，土壤C、N儲量平均日積累量達(dá)到142.94 kg·hm-2·d-1和11.10 kg·hm-2·d-1。10～20 cm土層土壤C、N儲量積累的關(guān)鍵時(shí)期在拔節(jié)期—抽穗期和乳熟期—收獲后期。

圖3 品種、施肥和混播處理不同水平下燕麥草地10～20 cm土層C、N儲量變化Fig.3 Change of the soil carbon and nitrogen stock at 10～20 cm under the varieties,the rates fertilization and the mixed seeding rates

2.1.4 20～30cm土層土壤C、N儲量 20～30 cm土層C、N儲量隨生育期推進(jìn)均呈“增—降—增”的變化規(guī)律(圖4)。整個(gè)生育期，土壤C、N儲量分別以抽穗期和開花期最高，平均分別達(dá)35.78 t·hm-2和2.41 t·hm-2，而開花期和乳熟期最低(分別為24.72 t·hm-2和1.76 t·hm-2)。地上部分收獲1個(gè)月后，其土壤C、N儲量表現(xiàn)為增加，平均分別為39.13 t·hm-2和2.56 t·hm-2，較拔節(jié)期、抽穗期、開花期和乳熟期C儲量分別高33.51%，9.36%，47.33%和14.37%，N儲量分別高36.63%，14.27%，5.89%和37.14%。其中，土壤C儲量在拔節(jié)期—抽穗期增加，抽穗期—開花期下降，開花期—乳熟期—收獲后期增加，各時(shí)段土壤C儲量平均日積累量分別為215.71 kg·hm-2·d-1，—307.33 kg·hm-2·d-1和255.06 kg·hm-2·d-1。土壤；N儲量在拔節(jié)期—開花期增加，開花期—乳熟期下降，乳熟期—收獲后期增加，各時(shí)段土壤N儲量平均日積累量分別為12.19 kg·hm-2·d-1，5.90 kg·hm-2·d-1和—18.31 kg·hm-2·d-1。乳熟期—收獲后期，土壤C、N儲量平均日積累量達(dá)到163.85 kg·hm-2·d-1和23.04 kg·hm-2·d-1。20～30 cm土層土壤C儲量積累的關(guān)鍵時(shí)期在拔節(jié)期—抽穗期、開花期—收獲后期，N儲量積累的關(guān)鍵時(shí)期在拔節(jié)期—抽穗期、乳熟期—收獲后期。

2.1.5 30～40cm土層土壤C、N儲量 30～40 cm土層C、N儲量隨生育期推進(jìn)均呈持續(xù)增加的變化(圖5)。整個(gè)生育期土壤C、N儲量以乳熟期最高，平均分別達(dá)23.59 t·hm-2和1.66 t·hm-2，拔節(jié)期最低，分別為19.18 t·hm-2和1.33 t·hm-2。地上部分收獲1個(gè)月后，其土壤C、N儲量表現(xiàn)為增加，平均分別為26.61 t·hm-2和1.98 t·hm-2，較拔節(jié)期、抽穗期、開花期和乳熟期C儲量分別高38.68%，22.63%，26.77%和12.78%，N儲量分別高49.50%，33.01%，31.80%和19.35%。其中各時(shí)段土壤C儲量平均日積累量分別為83.73 kg·hm-2·d-1，—23.65 kg·hm-2·d-1和86.81 kg·hm-2·d-1。各時(shí)段土壤N儲量平均日積累量分別為5.48 kg·hm-2·d-1，0.46 kg·hm-2·d-1和5.23 kg·hm-2·d-1。乳熟期—收獲后期，土壤C、N儲量平均日積累量達(dá)到100.46 kg·hm-2·d-1和10.71 kg·hm-2·d-1。30～40cm土層土壤C儲量積累的關(guān)鍵時(shí)期在拔節(jié)期—抽穗期、開花期—收獲后期，N儲量積累的關(guān)鍵時(shí)期在拔節(jié)期—抽穗期、開花期—收獲后期。各時(shí)期不同處理下的土壤C、N儲量均顯著高于休閑地，拔節(jié)期、抽穗期、開花期、乳熟期和收獲后期土壤C儲量最高的A1B4C4分別達(dá)到36.62 t·hm-2，42.71 t·hm-2，43.87 t·hm-2，44.66 t·hm-2和42.11 t·hm-2，較休閑地高341.74%，284.77%，338.26%，331.50%和202.73%；土壤N儲量最高的A1B4C4處理分別達(dá)到2.63 t·hm-2，2.79 t·hm-2，2.54 t·hm-2，3.04 t·hm-2和3.07 t·hm-2，較休閑地高304.62%，287.50%，234.21%，261.90%和210.10%。

圖4 品種、施肥和混播處理不同水平下燕麥草地20～30 cm土層C、N儲量變化Fig.4 Change of the soil carbon and nitrogen stock at 20～30 cm under the varieties,the rates fertilizationand the mixed seeding rates

2.1.6 40～50cm土層土壤C、N儲量 40～50 cm土層C、N儲量隨生育期均呈持續(xù)增加的變化(圖6)。整個(gè)生育期，土壤C、N儲量均以乳熟期最高，平均分別達(dá)18.09 t·hm-2和1.33 t·hm-2，拔節(jié)期最低(分別為14.52 t·hm-2和1.14 t·hm-2)。地上部分收獲1個(gè)月后，其土壤C、N儲量表現(xiàn)為增加，平均分別為22.99 t·hm-2和1.49 t·hm-2，較拔節(jié)期、抽穗期、開花期和乳熟期C儲量分別高58.39%，51.77%，35.33%和27.09%，N儲量分別高30.73%，25.28%，18.11%和11.51%。其中各時(shí)段土壤C儲量平均日積累量分別為21.10 kg· hm-2·d-1、61.35 kg· hm-2·d-1和36.69 kg·hm-2·d-1。各時(shí)段土壤N儲量平均日積累量分別為1.65 kg·hm-2·d-1、2.40 kg·hm-2·d-1和2.48 kg·hm-2·d-1。乳熟期—收獲后期，土壤C、N儲量平均日積累量達(dá)到163.38 kg·hm-2·d-1和5.10 kg·hm-2·d-1。40～50cm土層土壤C儲量積累的關(guān)鍵時(shí)期在抽穗期—開花期、乳熟期—收獲后期，N儲量積累的關(guān)鍵時(shí)期在抽穗期—乳熟期。

圖5 品種、施肥和混播處理不同水平下燕麥草地30～40 cm土層C、N儲量變化Fig.5 Change of the soil carbon and nitrogen stock at 30～40 cm under the varieties,the rates fertilization and the mixed seeding rates

圖6 品種、施肥和混播處理不同水平下燕麥草地40～50 cm土層C、N儲量變化Fig.6 Change of the soil carbon and nitrogen stock at 40-50 cm under the varieties,the rates fertilization and the mixed seeding rates

2.2 品種、施肥和混播對土壤C/N的影響

不同處理下0～50 cm土壤總C/N方差分析結(jié)果顯示，土壤總C/N差異顯著(P<0.05)(表1)。拔節(jié)期、抽穗期、開花期、乳熟期和收獲后期分別以A2B2C1，A3B3C1，A1B4C4，A3B3C1和A4B1C4處理的土壤總C/N最高，而A3B4C2，A1B4C4，A3B3C1，A3B4C2和A2B2C1處理最低，前者比后者分別高1.19倍、1.19倍、1.21倍、1.17倍和1.11倍。不同處理下0～50 cm土層總C/N隨生育期呈顯著的“增—降—增—降”變化，在抽穗期和乳熟期較高。

表1 不同處理對燕麥草地0～50 cm土層土壤C/N的影響Table 1 Effects of different treatments on C/N at the soil depth of 0～50 cm

注：數(shù)值后同列不同小寫字母和同行不同大寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同

Note:Values followed by differen lowercase letters in the same column in the same row indicate significant differences at the 0.05 level. The same as below

各時(shí)期3個(gè)因素對地下0～50 cm土壤C/N影響結(jié)果顯示，除乳熟期品種對土壤C/N影響未達(dá)顯著水平(P>0.05)外，其余時(shí)期3個(gè)因素對土壤C/N的影響均達(dá)顯著(P<0.05)或極顯著水平(P<0.01)(表2)。拔節(jié)期、抽穗期和乳熟期3個(gè)因素對土壤C/N的影響大小為混播>施肥>品種，開花期為施肥>品種>混播，收獲后期為混播>品種>施肥。

表2 品種、施肥和混播對燕麥草地0～50cm土層土壤C/N影響的正交方差分析(F值)Table 2 Orthogonal analysis of variance on the C/N at the 0-50cm soil depth (F value)

注：**，*分別表示差異極顯著(P<0.01)和顯著(P<0.05)。下同

Note：** and * indicate significant and extremely significant difference at 0.01 and 0.05 level,respectively. The same as below

0～50 cm土層C/N隨生育期的推進(jìn)表現(xiàn)出“增—降—增—降”變化規(guī)律(圖8)，拔節(jié)期—抽穗期土壤C/N表現(xiàn)為增加，抽穗期—開花期表現(xiàn)為下降，開花期—乳熟期表現(xiàn)為增加，乳熟期—收獲后期表現(xiàn)為下降。整個(gè)生育期，土壤C/N以抽穗期和乳熟期最高，平均為15.46和15.49，較C/N最低的開花期(13.77)分別高12.27%和12.49%；收獲后期的土壤C/N為14.96%，較拔節(jié)期、抽穗期和乳熟期低0.13%，3.37%和3.47%，較開花期高8.66%。

圖8 品種、施肥和混播處理不同水平下0～50cm土層土壤C/N變化Fig.8 Change of the underground C/N at 0-50cm of soil depth under varieties,rates of fertilization and mixed seeding rates

各土層C/N垂直動態(tài)結(jié)果顯示，乳熟期土壤C/N隨著土層的加深呈“先增后降”變化(圖9)。各土層C/N在品種、施肥和混播處理下均存在顯著差異(P<0.05)。其中，20～30 cm土層的C/N最高，達(dá)19.14，其次為10～20 cm土層(15.72)，40～50 cm土層最低。

圖9 乳熟期品種、施肥和混播處理不同水平下土壤C/N垂直動態(tài)Fig.9 Vertical dynamics of soil C/N under the varieties,rates of fertilization and the mixed seeding rates at the milk stage

除施肥和混播對40～50 cm土層C/N影響未達(dá)顯著水平(P>0.05)外，其余各因素對不同土層C/N的影響均達(dá)顯著差異(P<0.05)。其中各土層平均C/N分別以A4、B3和C1最高，分別達(dá)15.56，16.19和15.66，而A2、B4和C2處理最低，分別為15.20，14.72和15.21(表3)。從0～50 cm土層C/N看，品種和混播對其的影響均未達(dá)顯著水平(P>0.05)，而施肥對其影響顯著(P<0.05)，其中以B1，B3和CK最高，分別為15.75，16.01和15.81。

表3 乳熟期品種、施肥和混播對土壤C/N的影響Table 3 Effects of the soil C/N under the varieties,the rates of fertilization and the mixed seeding rates at the milk stage

注：同列不同小寫字母表示同一因素不同水皮間差異顯著(P<0.05)

Notes：Different lowercase letters in the same column indicate significant difference between different levels of the same factor at the 0.05 level

3 討論

3.1 土壤C、N儲量生育期動態(tài)

土壤中有機(jī)碳的儲量是植物根系分泌物的輸入和土壤在土壤微生物作用下分解所得的平衡結(jié)果[24]。它通過植物殘?bào)w的分解后輸入，通過土壤呼吸、土壤淋溶等過程輸出，不同土壤有機(jī)質(zhì)組分具有不同的穩(wěn)定性和周轉(zhuǎn)特征[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，燕麥與箭筈豌豆混播人工草地土壤碳儲量隨著生育期呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，其中0～30 cm土層土壤碳儲量和0～50 cm土層總碳儲量均表現(xiàn)出“先增后降”的變化規(guī)律，拔節(jié)期至抽穗期土壤碳儲量增加，至抽穗期達(dá)到最大，隨后開始下降至開花期或乳熟期。而30～50 cm土層土壤碳儲量在整個(gè)生育期均長持續(xù)增加，至乳熟期最高。同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)，休閑地土壤有機(jī)碳儲量也隨著季節(jié)呈現(xiàn)明顯的波動。土壤有機(jī)碳儲量在整個(gè)生育期總體上維持在一定水平，但在品種、施肥和混播水平的影響下，土壤有機(jī)碳儲量在整個(gè)生育期具有一定的波動。

洪瑜[25]對7種土地利用類型的土壤全氮含量的研究發(fā)現(xiàn)，整個(gè)生育期土壤全氮含量無顯著變化。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，春季土壤全氮含量呈下降趨勢，到夏、秋季土壤逐步回升，到11月份下降，隨后土壤全氮含量呈上升趨勢。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著生育期的推進(jìn)，0～10 cm土層土壤氮儲量呈“先降后增”的變化，以乳熟期最高，10～30 cm土層土壤氮儲量則呈“增—降—增”的變化，并以抽穗期到開花期最高，30～50 cm土層則表現(xiàn)出持續(xù)增加的變化，乳熟期達(dá)到最高，但這種變化并無顯著差異。同時(shí)，對照處理(休閑地)土壤氮儲量也隨著生育期的推進(jìn)呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性變化。吳金水等[26]研究發(fā)現(xiàn)，小麥連作和常規(guī)施肥(N、P化肥單施或混施，或與有機(jī)肥配施)條件下，土壤剖面硝態(tài)N含量都出現(xiàn)了顯著的季節(jié)變化，而銨態(tài)N季節(jié)變化不顯著，休閑地土壤有機(jī)C儲量也隨著季節(jié)呈現(xiàn)明顯的波動。本研究發(fā)現(xiàn)，燕麥與箭筈豌豆混播栽培草地土壤N儲量隨著生育期呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，土壤N儲量在0～10 cm土層呈“先降后增”的變化，10～20 cm和20～30 cm土層呈“增—降—增”的變化，30～40 cm和40～50 cm土層則表現(xiàn)出持續(xù)增加的變化。同時(shí)，對照處理(休閑地)土壤N儲量也隨著生育期的推進(jìn)呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性變化。牧草收獲后一個(gè)月的土壤N儲量顯著高于牧草生長季。本研究所得出來的研究結(jié)論可能是由于燕麥人工草地在營養(yǎng)生長期，大量從土壤中吸收硝態(tài)氮引起了土壤氮素的變化。

3.2 不同管理措施對土壤C/N的影響

土壤C/N是土壤質(zhì)量的敏感指標(biāo)，通常被認(rèn)為是土壤N素礦化能力的標(biāo)志[27]。土壤有機(jī)C與全N之間有著密切的關(guān)系。全N含量與土壤有機(jī)C的消長趨勢是一致的，土壤N素在一定程度上決定了有機(jī)C的含量，而土壤對C的固持常常受土壤N水平的制約[28]。土壤C、N的變化對土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)過程具有調(diào)控作用，C/N可衡量土壤C、N平衡狀況，是評價(jià)土壤質(zhì)量的敏感指標(biāo)，影響著土壤C、N的循環(huán)和變化過程[29]。

由于取樣方法、研究樣地等的不同，施肥對土壤C/N影響的研究得出了不同的結(jié)論。王伯仁等[30]研究發(fā)現(xiàn)，長期施用無機(jī)肥，土壤C/N無顯著差異，長期施用有機(jī)肥，土壤有機(jī)C和土壤全N數(shù)量同步上升，土壤C/N比值保持穩(wěn)定。孔毅明[31]的研究發(fā)現(xiàn)，不同施肥處理稻田土壤C/N在0～20 cm具有較好的一致性，在20～50 cm降低迅速，50 cm以下基本達(dá)到穩(wěn)定，有機(jī)無機(jī)配施和秸稈還田能提高0～30 cm土壤剖面的C/N，對30 cm以下影響很小，這主要與C、N固定速率和強(qiáng)度的不同有關(guān)。目前，有關(guān)作物品種和混播對土壤C/N的影響研究還未見相關(guān)報(bào)道，但本研究發(fā)現(xiàn)，品種、施肥和混播對不同土層的C/N的影響普遍達(dá)到顯著水平，其中各土層平均C/N分別以青海甜燕麥、有機(jī)肥和燕麥單播處理最高。品種和混播對0～50 cm土層C/N無顯著影響，而施肥對其的影響達(dá)到顯著水平。從3個(gè)因素對土壤C/N影響的大小來看，拔節(jié)期、抽穗期和乳熟期3個(gè)因素對土壤C/N的影響大小表現(xiàn)為混播>施肥>品種，開花期表現(xiàn)為施肥>品種>混播，收獲后期表現(xiàn)為混播>品種>施肥。

青燁等[32]對若爾蓋退化濕地土壤C/N研究發(fā)現(xiàn)，0～40 cm土層土壤C/N為11.01，土壤C/N隨土層加深呈降低趨勢，0～10 cm表層土壤C/N顯著高于深層土壤。本研究發(fā)現(xiàn)，乳熟期土壤C/N隨著土層的加深呈“先增后降”的變化。各土層土壤C/N在品種、施肥和混播影響下均存在顯著差異。其中以20～30 cm土層的C/N最高，達(dá)到19.14，其次為10～20 cm土層(15.72)，40～50 cm土層的C/N最低。我國的土壤C/N在9～13之間[33]，本研究發(fā)現(xiàn)該區(qū)域平均土壤C/N在15.5左右，略高于我國平均水平。

4 結(jié)論

施肥對0～50 cm土層C/N的影響達(dá)到顯著水平。各土層平均C/N分別以青海甜燕麥、有機(jī)肥施肥處理和燕麥單播下最高。燕麥與箭筈豌豆混播人工草地0～30cm土層土壤C儲量和0～50cm土層總C儲量均表現(xiàn)出“先增后降”的變化，而30～50cm土層土壤C儲量在整個(gè)生育期均長持續(xù)增加。牧草收獲后一個(gè)月的土壤C、N儲量均顯著高于牧草生長季。0～50 cm土層C/N隨生育期呈“增—降—增”變化，且以抽穗期和乳熟期最高，分別為15.46和15.49；收獲后期土壤C/N較乳熟期有所下降，為14.96。各土層C/N隨土層的加深呈“先增后降”變化，以20～30 cm土層的C/N最高，達(dá)19.14。