垄沟覆膜和施磷对紫花苜蓿地土壤-植物-微生物系统生态化学计量的影响

摘要

2011—2016年，在甘肃省榆中县中连川村，以紫花苜蓿人工草地为研究对象，采用裂区随机区组设计，设置平作不覆膜和垄沟覆膜2种覆膜方式及4个施磷处理(P0:不施磷，P1:施磷9.73 kg·hm^-2,P2:施磷19.3 kg·hm^-2和P3:施磷28.9 kg·hm^-2),期间每年采集土壤和地上部植物样品以分析土壤-植物-微生物系统碳、氮、磷含量及其生态化学计量变化特征。研究结果表明：（1）除高磷处理（P3）外，垄沟覆膜土壤碳、氮含量，C∶N、C∶P和N∶P以及微生物量碳（MBC）、C∶N和C∶P分别比平作不覆膜平均提高了39.3%、27.1%、13.5%、55.3%、49.8%、57.6%、39.6%和43.3%;垄沟覆膜土壤有效磷含量比平作不覆膜处理平均降低13.9%。（2）平作不覆膜条件下，土壤碳含量和C∶N、植株氮含量、MBC、C∶N和C∶P随施磷量增加而增加，垄沟覆膜条件下随施磷量的增加呈先增加后降低趋势。（3）平作不覆膜条件下，P1、P2和P3处理植株C∶N和微生物量氮（MBN）分别比P0处理降低了2.94%、7.02%、11.5%和8.62%、11.5%、19.1%;垄沟覆膜条件下，P1处理植株C∶N和MBN分别比P0处理降低了10.0%和24.3%,而P3处理植株C∶N和MBN分别比P1和P2处理提高了8.20%、5.93%和27.4%、9.92%。（4）与P0处理相比，施磷后土壤、植物和微生物量磷（MBP）含量分别提高了67.2%～164.0%、14.0%～34.3%、19.2%～87.0%,土壤C∶P和N∶P、植物C∶P和N∶P以及微生物量N∶P分别降低了29.5%～51.5%、30.1%～54.3%、13.2%～28.3%、6.71～19.8%、29.1%～52.7%。（5）随种植年限延长，至2016年，土壤碳、氮含量和C∶N、植株N∶P以及微生物量C∶P较2011年分别累计增加49.3%、33.9%、11.3%、77.6%和126.0%,而植株磷含量累计降低51.3%。分析表明，垄沟覆膜条件下施磷量过高导致苜蓿和土壤微生物生长受氮缺乏限制，并加快土壤有机质分解，不利于维持黄土高原半干旱区紫花苜蓿生长和土壤肥力。因此，当垄沟覆膜条件下施磷量高于22.7 kg·hm^-2时应供应适量氮肥。

关键词

垄沟覆膜 / 施磷 / 紫花苜蓿 / 土壤-植物-微生物系统 / 生态化学计量