全 文 ：第２１卷第６期
２０１４年１２月
水土保持研究
Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．６
Ｄｅｃ．，２０１４
　
　　收稿日期：２０１４－０６－３０　　　　　　　修回日期：２０１４－０７－２６
　　作者简介：赵莉（１９７８—），女，黑龙江省伊春市人，讲师，主要从事城市园林景观设计。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｏｌｅｅ１９７８＠１６３．ｃｏｍ
氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分及土壤微生物量的影响
赵 莉
（淄博职业学院 制药与生物工程系，山东 淄博２５５３１４）
摘　要：采用人工氮添加研究了紫花苜蓿根区土壤养分及微生物量对不同氮添加水平［ＣＫ；低氮ＬＮ，１０ｇ／（ｍ２·ａ）；
中氮 ＭＮ，２０ｇ／（ｍ２·ａ）；高氮ＨＮ，３０ｇ／（ｍ２·ａ）］的响应。结果表明：氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分及微生物量的
影响表现为正的增加效应，对根区土壤全氮含量无明显影响（Ｐ＞０．０５）；土壤养分及微生物量随氮素的添加呈先增加
后降低趋势，均表现为 ＭＮ＞ＨＮ＞ＬＮ＞ＣＫ，以中水平的氮添加对紫花苜蓿根区土壤微生物量增加效应最为明显；除
了土壤全氮以外，不同水平的氮添加处理下土壤养分和微生物量均与ＣＫ达到差异显著水平（Ｐ＜０．０５）；紫花苜蓿根
区土壤微生物量对氮添加的敏感性高于土壤养分，其中土壤活性有机碳是不同水平氮添加处理后紫花苜蓿根区土壤
养分变化的敏感指标。Ｐｅａｒｓｏｎ相关性分析表明，土壤微生物量和土壤养分与土壤含水量之间具有较强的正相关，二
者与土壤ｐＨ有较强的负相关，表明了氮添加处理下紫花苜蓿根区土壤理化因子、养分和微生物量等地下生态系统各
指标之间的统一性及相互作用和影响。
关键词：氮添加；紫花苜蓿；根区；土壤养分；土壤微生物量
中图分类号：Ｓ８１２．５　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００５－３４０９（２０１４）０６－００３５－０６
Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｎｉｔｒｏｇｅｎ　Ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｓｏｉｌ　Ｎｕｔｒｉｅｎｔ　ａｎｄ　Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　Ｂｉｏｍａｓｓ
ｉｎ　Ｒｏｏｔ　Ｚｏｎｅ　ｏｆ　Ｍｅｄｉｃａｇｏｓａｔｉｖａ
ＺＨＡＯ　Ｌｉ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｉｂｏ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｉｂｏ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ２５５３１４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｍａｎｕａｌ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ　ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｎｕｔｒｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｂｉｏ－
ｍａｓｓ　ｉｎ　ｒｏｏｔ　ｚｏｎｅ　ｏｆ　ｏｆ　Ｍｅｄｉｃａｇｏｓａｔｉｖａｔｏ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ＣＫ，ＬＮ［１０ｇ／（ｍ２·ａ）］，
ＭＮ［２０ｇ／（ｍ２·ａ）］，ＨＮ［３０ｇ／（ｍ２·ａ）］ｗｅｒｅ　ｅｘａｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ
ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｎｕｔｒｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｉｎ　ｒｏｏｔ　ｚｏｎｅ，ｂｕｔ　ｎｏ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ
ｏｎ　ｓｏｉｌ　ｔｏｔａｌ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｏｏｔ　ｚｏｎｅ　ｗａｓ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ（Ｐ＞０．０５）．Ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｎｕｔｒｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｉｎ
ｒｏｏｔ　ｏｆ　Ｍｅｄｉｃａｇｏｓａｔｉｖａｆｉｒｓｔ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎｓ　ｗｈｉｃｈ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈｅ　ｏｒｄｅｒ　ｏｆ
ＭＮ＞ＨＮ＞ＬＮ＞ＣＫ．Ｉｎ　ａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｎｕｔｒｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｉｎ　ｒｏｏｔ　ｚｏｎｅ　ｏｆ　Ｍｅｄｉｃａｇｏｓａ－
ｔｉｖａｅｘｃｅｐｔ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｔｏｔａｌ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｗｅｒｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ＣＫ（Ｐ＜０．０５）．Ｔｈｅ　ｓｅｎｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｔｏ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｄ－
ｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｏｏｔ　ｚｏｎｅ　ｏｆ　Ｍｅｄｉｃａｇｏｓａｔｉｖａ　ｗａｓ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｎｕｔｒｉｅｎｔ，ａｎｄ
ｓｏｉｌ　ａｃｔｉｖｅ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｉｎｄｉｃａｔｏｒ　ｔｏ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｎｕｔｒｉｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｏｏｔ　ｚｏｎｅ　ｏｆ　Ｍｅｄｉｃａｇｏ－
ｓａｔｉｖａｏｆ　ａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．Ｐｅａｒｓｏｎ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｓｏｉｌ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｂｉｏｍａｓｓ　ａｎｄ　ｎｕｔｒｉｅｎｔ　ｈａｄ　ａ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｓｏｉｌ　ｐＨ　ｗｈｉｃｈ　ｉｌｕｓｔｒａｔｅｄ　ｔｈｅ
ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｓｏｉｌ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ，ｎｕｔｒｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｂｉｏ－
ｍａｓｓ　ｏｒ　ｏｔｈｅｒ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ；Ｍｅｄｉｃａｇｏｓａｔｉｖａ；ｒｏｏｔ　ｚｏｎｅ；ｓｏｉｌ　ｎｕｔｒｉｅｎｔ；ｓｏｉｌ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｂｉｏｍａｓｓ
　　氮素是植物所需的基本元素之一，在植物的生长
过程有着重要作用［１－３］。植物—土壤系统是一个相互
作用、相互影响的有机整体，一方面，植物的生长以土
壤作为基础支撑通过根系吸取养分，另一方面，植物
生长及其覆盖也在不断改变着土壤理化性状及微生
态环境［４－５］，植物根系分泌有机物质不断地进行呼吸，
影响土壤理化性质及养分分布特征等［６－７］。
紫花苜蓿（Ｍｅｄｉｃａｇｏｓａｔｉｖａ）属多年生优质牧草，
产量高、品质好、抗逆性强、适应性强、营养丰富、生态
适应性广、较好的固氮能力和保持水土功能等［８－１０］，
有利于调节气候和改善农业生态环境，在生长发育过
程中依靠土壤中的养分远远不够，其中施氮是调节和
控制紫花苜蓿营养物质平衡的一项重要措施［１１－１２］。
由于紫花苜蓿是各部分协调的生命系统，氮添加会改
变植物生长过程中各产物的分配与转运以及根系的
分泌等生理生态活动等，这些变化将对植物根区土壤
生态环境产生一定的影响［８－１０，１３－１４］。近年来，国内外
学者对紫花苜蓿的研究多集中于施肥水平对其产量
的影响，尚未涉及氮添加条件下紫花苜蓿根区土壤养
分的响应情况。鉴于此，本试验研究和探讨了不同程
度的氮素添加对紫花苜蓿根区土壤养分的影响，旨在
了解氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分的影响，确定紫
花苜蓿生长所需最佳氮素添加，从而为紫花苜蓿合理
建设、高效生产以及可持续利用提供理论依据。
１　材料与方法
１．１　研究区概况
试验场地位于山东农业大学校内农场，冬季少
严寒，年均气温１０～１５℃，最冷月（１月）平均气温
－６．０℃左右，最热月（８月）平均气温２８．６℃左右，年
降雨量８００～１　２００ｍｍ，无霜期２００～２５０ｄ，适合紫
花苜蓿生长。
１．２　试验材料及样地设置
供试材料为紫花苜蓿，根据紫花苜蓿基本生理特
性和同类氮添加试验及当地氮沉降量设置３个氮添
加水平：低氮添加［ＬＮ，１０ｇ／（ｍ２·ａ）］、中氮添加
［ＭＮ，２０ｇ／（ｍ２·ａ）］和高氮添加［ＨＮ，３０ｇ／（ｍ２·
ａ）］，以无氮添加为对照（ＣＫ），试验地原作菜地，试验
前测定土壤养分及理化性质各指标，土壤ｐＨ 值为
８．２，含水量为９．２３％，容重为１．４７ｇ／ｃｍ３，电导率为
６９μｓ／ｃｍ，有机碳含量为１４．２８ｇ／ｋｇ，活性有机碳含
量为１．３４ｇ／ｋｇ，全氮含量为２．１６ｇ／ｋｇ，碱解氮含量
为３６．５１ｍｇ／ｋｇ，全磷含量为２．０７ｇ／ｋｇ，有效磷含量
为５３．８４ｍｇ／ｋｇ，微生物量碳为５７．８１ｍｇ／ｋｇ，微生
物量氮为１１．３５ｍｇ／ｋｇ，微生物量磷为８．２７ｍｇ／ｋｇ。
随机区组设计（包括对照）１２个小区，每个小区３
ｍ×４ｍ＝１２ｍ２，各小区间保留１０ｍ宽缓冲带，２０１３
年４月１日开始整地，４月中旬进行穴播，株距３５
ｃｍ，行距４５ｃｍ，每穴３～５粒，待种子发芽后（５月下
旬）进行首次施氮，添加氮素为 ＮＨ４ＮＯ３，采用 ＮＨ４
ＮＯ３ 混合２０Ｌ自来水均匀喷洒，对照组没有氮添加
仅施加２０Ｌ自来水。于８月采用相同方法再次等量
施加氮素，１１月中旬采集紫花苜蓿根区土壤，每个小
区重复３次，每次取样分为２份，一份用塑封袋盛装
用于测定土壤含水量、理化性质及养分各指标，另一
份迅速于４℃保温箱保存测定土壤微生物量，并在取
样点附近取相应的环刀土测定土壤容重。
１．３　测定方法
新鲜土样采用烘干法测定土壤含水量以后自然
风干（２０ｄ）去除有机碎片后过２ｍｍ筛，ｐＨ 采用电
极电位法测定（１∶５．０土水比）；电导率ＥＣ采样Ｐ４
多功能测定仪（Ｍｕｌｔｉｌｉｎｅ　Ｐ４Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｍｅｔｅｒ，ＷＴＭ
公司，Ｇｅｒｍａｎｙ）测定；然后研磨过０．５ｍｍ筛用于土
壤养分测定；有机碳采用重铬酸钾氧化—外加热法测
定；全磷采用ＮａＯＨ碱溶—钼锑抗比色法测定（日产
ＵＶ－１６０１分光光度计）；有效磷采用ＮａＨＣＯ３ 浸提—
钼锑抗比色法测定；全氮采用半微量凯氏定氮法测定
（意大利产 ＤＫ６，ＵＤＫ１４０分析仪）；碱解氮采用
ＮａＯＨ—Ｈ３ＢＯ３ 法测定［１５］；４℃保存的新鲜土样中采
用氯仿熏蒸—Ｋ２ＳＯ４ 浸提法测定土壤微生物量碳、
氮、磷，将浸提液解冻，过滤后直接在 Ｍｕｌｔｉ　Ｎ／
Ｃ３０００（德国）上测定，其中氯仿熏蒸杀死的微生物体
中的碳、氮被浸提出来的比例分别为０．３８，０．４５［１６］。
统计分析：Ｅｘｃｅｌ　２００３和ＳＰＳＳ　１８．０进行数据统
计和方差分析，ＬＳＤ进行多重比较（显著水平设置Ｐ
＜０．０５）和单因素方差分析（Ｏｎｅ－ｗａｙ　ＡＮＯＶＡ），
Ｐｅａｒｓｏｎ相关系数检验土壤养分及微生物量与土壤
理化性质之间的关系，Ｏｒｉｇｉｎ　７．５作图。
２　结果与分析
２．１　氮添加对紫花苜蓿根区土壤理化性质的影响
土壤容重是土壤紧实度和土壤结构的评价指标，
由图１可知，随氮素的添加紫花苜蓿根区土壤容重呈
降低趋势，说明氮添加减小了土壤容重，使得土壤紧
实度增加，土壤结构变差，这与紫花苜蓿根系在土壤
中的空间分布有关。
土壤含水量受大气降水、地表蒸发、植物吸收蒸
腾及土壤特性等影响，土壤含水量氮素的添加呈先增
加后降低趋势，并且各水平的氮添加均与对照达到显
著差异水平（Ｐ＜０．０５），中度氮添加水平达到最大，
表现为 ＭＮ＞ＨＮ＞ＬＮ＞ＣＫ，说明了氮添加在一定
程度上增加了紫花苜蓿根区土壤入渗和持水能力，从
而增加了土壤含水量。
土壤ｐＨ 值受氮添加的影响则不显著，整体来
看，土壤ｐＨ值随氮素的添加呈先降低后增加趋势，
６３ 　　　　　　　　　　　　 　　　　　水 土 保 持 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第２１卷
并且均小于对照，中度氮添加水平最小，与对照达到
显著差异水平（Ｐ＜０．０５），但低水平和高水平的氮添
加与对照均为达到显著差异水平（Ｐ＞０．０５），说明了
氮添加一定程度上降低了紫花苜蓿根区土壤ｐＨ，从
而促进了根区养分的吸收和利用。
不同水平的氮添加显著影响了紫花苜蓿根区土
壤电导率，土壤电导率随氮素的添加呈逐渐增加趋
势，增加的幅度逐渐减弱，并且各水平的氮添加均与
对照达到显著差异水平（Ｐ＜０．０５），在高氮添加水平
达到最大值，说明了氮添加在一定程度上增加了紫花
苜蓿根区土壤可溶性离子数目，进而增加了根区土壤
电导率。
注：不同小写字母表示差异显著（Ｐ＜０．０５），下同。
图１　氮添加对紫花苜蓿根区土壤理化性质的影响
２．２　氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分含量的影响
由图２可知，氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分具
有较大影响，随氮素含量的增加土壤各养分平均含量
呈先上升后下降趋势，总体表现为 ＭＮ＞ＨＮ＞ＬＮ＞
ＣＫ，除了土壤全氮以外，不同水平的氮添加处理下土
壤养分指标均与ＣＫ达到差异显著水平（Ｐ＜０．０５），
说明氮添加能够增加紫花苜蓿根区土壤养分含量，但
对土壤全氮含量没有显著的增加效应，对土壤其他养
分具有显著增加效应，以中度水平的氮添加对紫花苜
蓿根区土壤养分含量增加效应最为明显。综合比较
可知，氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分表现为迅速增
加的过程，与对照相比，不同水平氮添加（ＬＮ，ＭＮ，
ＨＮ）处理下土壤有机碳分别增加了 ２７．４５％，
５３．８０％，４１．１８％；活性有机碳分别增加了３３．５７％，
８８．７３％，６６．２０％；全 氮 分 别 增 加 了 １９．２６％，
１６．０６％，２．７５％；碱 解 氮 分 别 增 加 了 ３４．６％，
５８．３％，５１．７％；全磷分别增加了５４．７３％，６４．２１％，
３２．６３％；有效磷分别增加了 ３３．４８％，５０．５４％，
４７．３０％；其中土壤活性有机碳的增加幅度高于土壤
其他养分指标，说明氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分
含量具有明显影响，这可能是由于氮添加后紫花苜蓿
根区需要吸收较多的土壤养分以供生长繁殖，从而导
致紫花苜蓿根区土壤养分明显增加，然而对土壤活性
有机碳的增加效应高于土壤其他养分指标，说明了土
壤活性有机碳是不同水平氮添加处理后紫花苜蓿根
区土壤养分变化的敏感指标。此外，通过不同水平氮
添加处理后紫花苜蓿根区土壤各养分的均值及标准
误差计算可得，氮添加处理下土壤有效养分变异系数
较高，说明氮添加对土壤有效养分的空间变异影响
较大。
２．３　氮添加对紫花苜蓿根区土壤微生物量的影响
由图３可知，氮添加对紫花苜蓿根区土壤微生物
量的影响与土壤养分保持一致，也即随氮素含量的增
加土壤微生物量呈先上升后下降趋势，总体表现为
ＭＮ＞ＨＮ＞ＬＮ＞ＣＫ，并且不同水平的氮添加处理下
土壤微生物量均与 ＣＫ 达到差异显著水平（Ｐ＜
０．０５），说明氮添加能够增加紫花苜蓿根区土壤微生
物量，对土壤微生物量具有显著增加效应，以中度水
平的氮添加对紫花苜蓿根区土壤微生物量增加效应
最为明显。与对照相比，不同水平氮添加（ＬＮ，ＭＮ，
ＨＮ）土壤微生物量碳分别增加了６２．８０％，７９．９９％，
６２．８５％；微生物量氮分别增加了６９．２３％，９０．５９％，
７５．２１％；微生物量磷分别增加了８６．９６％，９８．９１％，
７９．３５％。
７３第６期 　　　　　　赵莉：氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分及土壤微生物量的影响
图２　氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分的影响
图３　氮添加对紫花苜蓿根区土壤微生物量的影响
２．４　紫花苜蓿根区土壤理化性质与土壤养分的相关关
紫花苜蓿根区土壤理化性质与土壤养分和土壤
微生物量的Ｐｅａｒｓｏｎ相关关系如表１所示，由表１的
结果可知：土壤含水量与有机碳、活性有机碳、全氮、
全磷、有效磷、微生物量碳和微生物量磷呈极显著正
相关（Ｐ＜０．０１），与碱解氮和微生物量氮呈显著正相
关（Ｐ＜０．０５）；土壤容重有机碳、活性有机碳、有效
磷、和微生物量碳呈极显著负相关（Ｐ＜０．０１），与全
氮和微生物量氮呈显著负相关（Ｐ＜０．０５）；土壤ｐＨ
与活性有机碳和微生物量碳呈极显著负相关（Ｐ＜
０．０１），与有机碳、全氮、有效磷、微生物量氮呈显著负
相关（Ｐ＜０．０５）；土壤电导率与活性有机碳呈极显著
正相关（Ｐ＜０．０１），与有机碳、全氮、有效磷、微生物
量碳和微生物量磷呈显著正相关（Ｐ＜０．０５）。
表１　紫花苜蓿根区土壤理化性质与土壤养分的相关关系
指标 有机碳 活性有机碳 全氮 全磷 有效磷 碱解氮 微生物量碳 微生物量氮 微生物量磷
含水量 　０．９３７＊＊ ０．９９２＊＊ 　０．８５３＊＊ 　０．８８９＊＊ 　０．９１５＊＊ ０．７１６＊ ０．９１３＊＊ ０．５２３＊ 　０．７５６＊＊
容重 －０．７８２＊＊ －０．８５３＊＊　 －０．５２７＊　－０．２１７　 －０．６５２＊＊ －０．２３５　 －０．７４５＊＊　 －０．５５６＊　 －０．３１７　
ｐＨ －０．４７０＊　 －０．７８７＊＊　 －０．４９７＊　－０．２０６　 －０．５５１＊　 ０．１２５ －０．７７５＊＊　 －０．４７２＊　 －０．２３９　
电导率 ０．６２３＊ ０．７８９＊＊ ０．４９２＊ ０．３７６　 ０．４５３＊ ０．２３５　 ０．６６１＊　 ０．３８７＊ ０．２５７
＊＊相关性在０．０１水平上显著（双尾），＊相关性在０．０５水平上显著（双尾）。
３　讨论与结论
氮添加对紫花苜蓿根区土壤理化性质、土壤养分
和土壤微生物量均具有一定的影响（图１，２，３），由此
表明紫花苜蓿根区微环境对于氮添加较为敏感。图１
的结果表明氮素促进了紫花苜蓿根系的大量生长和
繁殖，增加了根区土壤的孔隙，从而导致根区土壤容
重的降低［１７－１９］；并且紫花苜蓿通过降低根区ｐＨ，增加
根区土壤养分的溶解而提高土壤养分和有效养分含
量［１０，２０－２３］；结合表１的结果来看，氮素添加增加紫花苜
蓿根区土壤养分和微生物量主要是由于增加了根区土
壤含水量和降低了根区土壤ｐＨ的共同作用结果。
８３ 　　　　　　　　　　　　 　　　　　水 土 保 持 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第２１卷
综合图２和３可知，氮添加对紫花苜蓿根区土壤
养分及微生物量的影响表现为正效应，不同水平的氮
添加均能显著提高紫花苜蓿根区土壤养分和微生物
量，随氮素的添加土壤养分和微生物量均呈先增加后
降低趋势，表现为 ＭＮ＞ＨＮ＞ＬＮ＞ＣＫ，对紫花苜蓿
根区土壤全氮含量的影响不显著（Ｐ＞０．０５），但土壤
全氮含量均高于对照，说明氮添加有利于紫花苜蓿根
区土壤氮素的积累。从整体上来看，氮添加对紫花苜
蓿根区土壤全氮影响也表现为正效应，主要是由于紫
花苜蓿具有固氮作用，有利于提高土壤氮素含量，随
着生长的发育其根部形成大量的根瘤菌，固氮功能增
强，将空气中的氮素固定到土壤中，同时根系产生一
些有机分泌物和部分腐烂根系，增加土壤中的养
分［２１，２４－２５］。通过进一步的分析可知，氮添加对紫花苜
蓿根区土壤微生物量的增加幅度明显高于土壤养分，
也即土壤微生物量对于氮添加的敏感性高于土壤养
分，说明紫花苜蓿根区土壤系统内部因子处于动态变
化和平衡中，而不同水平的氮添加影响紫花苜蓿根区
微生态环境［１８，２５］。由表１的结果可知，土壤微生物量
和土壤养分与土壤含水量之间具有较强的正相关，二
者与土壤ｐＨ有较强的负相关，表明了氮添加处理下
紫花苜蓿根区土壤理化因子、养分和微生物量等地下
生态系统各指标之间的统一性及相互作用和影响。
氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分影响的过程较
为复杂，受施氮量、频率、方式、时间、土壤特性以及环
境因子等综合影响［１８，２２－２４］，本研究区保证了相同的土
壤基质和环境条件，结果表明中水平的氮添加［２０
ｇ／（ｍ２·ａ）］对紫花苜蓿根区土壤养分各指标的增加
效应达到最大，ｐＨ也达到最低，促进了根区土壤养分
的吸收和利用，而高水平的氮添加则导致紫花苜蓿根
区土壤养分的微弱减小，降低了土壤容重和土壤养
分。氮添加处理下紫花苜蓿在生长繁殖过程中，势必
会加大对土壤中有效养分的吸收利用［２１，２４－２６］。因此
氮素添加越多，紫花苜蓿对土壤有效养分的吸收越剧
烈，但这种吸收作用在一定的氮素控制范围内，高水
平的氮添加［３０ｇ／（ｍ２·ａ）］可能会引起紫花苜蓿营
养单一而生长受阻，超出了紫花苜蓿根区吸收养分的
的阈限，导致土壤养分及理化性状开始退化，造成其
产量和品质的降低，也有可能造成试验区土壤氮素饱
和，引起土壤酸化等多种负面效应［１０，１８，２１，２７］。综合来
看，中水平氮添加［２０ｇ／（ｍ２·ａ）］对紫花苜蓿根区土
壤养分影响最大，而土壤活性有机碳增加幅度最大，
是氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分表现最为敏感的
指标。本研究添加氮素后，紫花苜蓿根区土壤养分、
理化性质及微生物量均显著优于对照，表明了氮添加
有利于紫花苜蓿根区土壤系统营养物质的循环和腐
殖质的形成等，促进土壤有效养分的增加。
紫花苜蓿在生长过程中需要大量营养元素和水
分，虽然其根系发达，耐干旱，保水固土效果显著，但
多年种植会引起土壤深层干燥化，最终导致紫花苜蓿
的严重衰退，有报道称多年种植紫花苜蓿会导致土壤
干燥化和不可持续利用［１９，２２－２３，２７］，结合本试验的研究
结果，我们未来应在氮添加的基础上长期研究紫花苜
蓿种植年限及种植密度对其根区土壤养分的影响。
综上而言，氮添加对紫花苜蓿根区土壤生态学性质会
造成一定影响，但关于其内在作用机制还不清楚，因
此，关于此方面我们还需深入展开研究，重点研究氮
添加对紫花苜蓿根区土壤养分、水分的需求动态、光
合作用产物、根系分泌物的分配等方面的影响。
参考文献：
［１］　Ｊａｎｓｓｅｎｓ　Ｉ　Ａ，Ｄｉｅｌｅｍａｎ　Ｗ，Ｌｕｙｓｓａｅｒｔ　Ｓ，ｅｔ　ａｌ．Ｒｅｄｕｃ－
ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｏｒｅｓｔ　ｓｏｉｌ　ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｏ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｄｅｐ－
ｏｓｉｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ　Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ，２０１０，３（５）：３１５－３２２．
［２］　Ｈｏｌｔｇｒｉｅｖｅ　Ｇ　Ｗ，Ｓｃｈｉｎｄｌｅｒ　Ｄ　Ｅ，Ｈｏｂｂｓ　Ｗ　Ｏ，ｅｔ　ａｌ．Ａ
ｃｏｈｅｒｅｎｔ　ｓｉｇｎａｔｕｒｅ　ｏｆ　ａｎｔｈｒｏｐｏｇｅｎｉｃ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｔｏ　ｒｅｍｏｔｅ　ｗａｔｅｒｓｈｅｄｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｏｒｔｈｅｒｎ　ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ［Ｊ］．
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［３］　Ｍａｓｋｅｌ　Ｌ　Ｃ，Ｓｍａｒｔ　Ｓ　Ｍ，Ｂｕｌｏｃｋ　Ｊ　Ｍ，ｅｔ　ａｌ．Ｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｃａｕｓｅｓ　ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ　ｌｏｓｓ　ｏｆ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ｒｉｃｈｎｅｓｓ　ｉｎ
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［４］　Ｋａｍｍａｎｎ　Ｃ　Ｉ，Ｌｉｎｓｅｌ　Ｓ，Ｇｌｉｎｇ　Ｊ　Ｗ，ｅｔ　ａｌ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ
ｏｆ　ｂｉｏｃｈａｒ　ｏｎ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｔｏｌｅｒａｎｃｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｎｏｐｏｄｉｕｍ　ｑｕｉｎｏａ
Ｗｉｌｄ　ａｎｄ　ｏｎ　ｓｏｉｌ－ｐｌａｎｔ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ　ａｎｄ　Ｓｏｉｌ，
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ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｓｔ　Ｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ－
ｐｌａｎｔ－ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｓｉｎｇ　１５　Ｎ　ｔｒａｃｅｒ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ　ａｎｄ
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［６］　Ｌｕ　Ｙ，Ｚｈｏｕ　Ｙ，Ｎａｋａｉ　Ｓ，ｅｔ　ａｌ．Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｒｅｍｏｖａｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ　ｏｆ　ａｑｕａｔｉｃ　ｄｕｃｋｗｅｅｄ　ｂｙ　ｒｏｏｔ
ｅｘｕｄａｔｅ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔａ，２０１４，２３９（３）：５９１－６０３．
［７］　Ｎａｒｄｉ　Ｐ，Ａｋｕｔｓｕ　Ｍ，Ｐａｒｉａｓｃａ－Ｔａｎａｋａ　Ｊ，ｅｔ　ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ
ｍｅｔｈｙｌ３－４－ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ　ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ，ａ　Ｓｏｒｇｈｕｍ　ｒｏｏｔ
ｅｘｕｄａｔｅ，ｏｎ　Ｎ　ｄｙｎａｍｉｃ，ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｃｔｉｖｉｔｙ
ａｎｄ　ａｂｕｎｄａｎｃｅ　ｏｆ　ａｍｍｏｎｉａ－ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ　ｂａｃｔｅｒｉａ　ａｎｄ　ａｒｃｈａｅａ
［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ　ａｎｄ　Ｓｏｉｌ，２０１３，３６７（１／２）：６２７－６３７．
［８］　Ａｒａｎｊｕｅｌｏ　Ｉ，Ｍｏｌｅｒｏ　Ｇ，Ｅｒｉｃｅ　Ｇ，ｅｔ　ａｌ．Ｐｌａｎｔ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ
ａｎｄ　ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ　ｒｅｖｅａｌｓ　ｔｈｅ　ｌｅａｆ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｏ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｉｎ　ａｌ－
ｆａｌｆａ（Ｍｅｄｉｃａｇｏ　ｓａｔｉｖａ　Ｌ．）［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
Ｂｏｔａｎｙ，２０１１，６２（１）：１１１－１２３．
９３第６期 　　　　　　赵莉：氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分及土壤微生物量的影响
［９］　Ｇａｌｅｇｏ－Ｇｉｒａｌｄｏ　Ｌ，Ｊｉｋｕｍａｒｕ　Ｙ，Ｋａｍｉｙａ　Ｙ，ｅｔ　ａｌ．Ｓｅｌｅｃ－
ｔｉｖｅ　ｌｉｇｎｉｎ　ｄｏｗｎｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｌｅａｄｓ　ｔｏ　ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ　ｄｅｆｅｎｓｅ
ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｉｎ　ａｌｆａｌｆａ（Ｍｅｄｉｃａｇｏ　ｓａｔｉｖａ　Ｌ．）［Ｊ］．
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ｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｃａｐａｃｉｔｙ，ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｓ－
ｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｎｏｄｕｌｅ　ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ　ｉｎ　ａｌｆａｌｆａ（Ｍｅｄｉｃａｇｏ
ｓａｔｉｖａ）ｇｒｏｗｎ　ｗｉｔｈ　ｓｅｗａｇｅ　ｓｌｕｄｇｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈａｚ－
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ｆｅｒｅｎｔ　ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｏｕｔｐｕｔ　ａｎｄ　ｐｌａｎｔ　ｈｅｉｇｈｔ　ｏｆ　Ａｌｆａｌｆａ
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ｄｉｒｅｃｔ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｂｉｏｍａｓｓ
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ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ　ａｓ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｒｏｏｔ－ｉｎｄｕｃｅｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｈａｎ－
ｇｅｓ：ａ　ｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ　ａｎｄ　Ｓｏｉｌ，２００１，２３７（２）：１７３－
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［２７］　刘沛松，贾志宽，李军，等．宁南旱区紫花苜蓿土壤干层
水分特征及时空动态［Ｊ］．自然资源学报，２００９，２４（４）：
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０４ 　　　　　　　　　　　　 　　　　　水 土 保 持 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第２１卷