全 文 ：陕西林业科技 N o . 2, 1 9 9 3 , p p · 4 7一 4 8
S h a a n x i F o r e s t S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y
按对北美黄杉幼苗根系生长及根际 p H 的影响
周建斌 张建新编译
根系吸收氮的形态 ( N H丈或 N O矛)在很
大程度上决 定着离 子吸收的平衡和根 际的
p H 值 。 试验是在温室条件下观察 N H犷对北
美黄杉幼苗根 系生长和根际 p H 的影响 。
l 试验方法
将 1 年生黄杉幼苗栽植于含砂土的不锈
钢盆钵中 ,每盆栽 l 株 ,重复 4 次 。 每盆均加
入生产 10 9 干物质重所需的养分 , 包括每株
体内所含 的 N ( 1 . s m m o l N H不 ) 。 4 个处理
N
。 、
N
, , 、
N
, ` 。 、 N 3 ; 。 (脚码为每公 顷施入 N 肥的
公斤数 )为不施入 N H不和施入 N H矛分别为
6
、
4 8
、
12 0 m m o l /株 。 施 入 的 N H不、 为
( N H
;
)
2
5 0
; , 在 7 ~ 8 月 , 每周施 l 次 ,共施 5
次 。用张力计测定土壤的含水量 , 使水分张力
保持在 p F I . 6 ,需要时加去离子水 , 以补充蒸
发失水 。 从 9 月份起 , 每 日进行人工光照 14
小时 ,温室温度保持在 20 ℃ 。
翌年元月收获 , 测定地上部分木质部及
针叶的干重 。 .将盆钵在一 20 ℃下冷冻 14 小
时 ,然后将土壤与根系整体倒 出 , 按 1 4 、 10 、
10
、
14 c m 厚度将每盆土壤分为 4 层 ,并采集
每层土壤 以备分析 , 同时测定每层土壤含水
量 。 待解冻后 , 收集每层土壤中的根系 ,置室
温下凉 3 0 分钟 ,然后将其放在盘子上振动以
收集根际土壤 。 同时冲洗根系 ,测量根长 、 根
重和每层土体的 p H 值 。 根际和土体 p H 值测
定的土 : 水比为 l : 5 。 根长用直线交叉法测
量 ;植株干重是在 70 ℃下烘 16 小时后测得 ;
用 1摩尔 K C I浸提 鲜土 , 测定其中的 N O孚、
N H 刃、 A I 、 C a 、 M g 含量 。
2 结果
.2 1 土壤化学性状
对照及低按态氮处理 ( N 。 和 N , : )的土壤
中几乎不含 N H了一 N ,而 N O J 一 N 的含量相
当高 。 N , ; 。和 N “ 。处理的土壤中 N l七一N 和
N O
二一 N 的累积量都很高 。 其中 N 3功处理 中
N H于一 N 含量高于 N , 、 。处理 , 而两个处理中
N O矛一 N 的含量却相近 。 上述各处理下层土
壤中易移动的 N O矛一 N 含量都较高 ,这是其
随水分下移之故 。
土壤中 N H于一 N 和 N O 3 一 N 含量的变
化 , 表明了土壤具有很强的硝化能 力 。 N H不
一 N 供应水平低时 ( N 。 、 N , , ) , 则发 生硝化作
用或被植物 吸收 , 土壤中 累积了 N O J 一 N 。
供 N 水平在 N : 7~ N : ; 。时 , 土壤硝化能力有一
极大值 。 N H广一 N 供应水平高时 ,土壤中的
N O矛一 N 含量则保持不变 。
测定结果表明 ,所有根 际土壤 的 p H 值
都高于土体 , 甚至在 N H矛一 N 供应水平很高
时也是如此 。 N 。 及 N , 7处理根区的 p H 值 ,特
别是盆子底 部根 区 p H 值的增 加幅度最大 ,
盆子下层 N O矛含量丰富 , 而 N H犷一 N 含量
低 。 N , ; 。和 N 3; 。处理 ,上层土壤中含 N H丁一 N
量高 , 根区 p H 增加的幅度很小 。
4 个处理间土体 p H 无明显差异 ,同一盆
的不同层次土体 p H 也无差异 。 当 N H厂一 N
供应水平高时 ,植物吸收的 A I增加 ,而 C a 的
吸收呈下降趋势 , 因此 , 随着 N H 了一 N 供应
·
4 7
·
水平的增加 , 土壤中 A I/ C a 之比值则提高 。
2
.
2 植物生长
N
。 、
N
: ,及 Nl ` 。处理植株根系的总长及分
布情况近似 ; 而 aN `。处理植株的根长较短 ,特
别是在 N H才一 N 含量较高的 I 、 I 土 层 。
根长 /根重之比 (S R L )由 N 。 处理的 1 4 . l m / g
减少到 N 3` 。处理的 8 . 3 m / g 。 由此看来 , N 3 . 。处
理对根重仅有微弱影响 。 它减小 S R L 的作用
主要是因为根长变短之故 。 I 层土壤 中 S R L
低 ,是因为在该层中细根 ( < Zm m 直径 )的比
例很大 ; N 层中 S R L 低 , 是由于土壤较紧实 。
N H亡一 N 浓度越高 , S R L 比值越小 。
N 素供应水平越高 ,地上部分干重越大 。
地 上部分干重的增加 , 导致高 N (Ns 4。 )处理
茎 、根比增大 ,大约为对照 ( N 。 )的 2 倍 。
3 讨论
3
.
1 硝化作用和土壤化学性状
在试验期间 , N 。 及 Nl ,处理的土壤中几
乎所有的 N H亡都被吸收或硝化 为 N O牙一
N, 使得试验结束时土壤中的 N 主要以 NO ;
一 N 形式存在 。 N 、 ;。和 N 3。。处理土壤的硝化
率最高 .
试验结束后所有处理的 p H值都 由原始
土样的 4 . 7下降至 4 . 0左右 。 这是 由于硝化
过程中产生 H十离子所致 。 从土壤滴定曲线
推断 , N I `。和 N 34 。处 理产生 的 H + 离子 多于
p H 下降所需的 H + 。 过量的 H 十引起了 lA 离
子的活化 ,并进入土壤溶液中 。 因此 ,这两个
处理土 壤中 lA 的浓度显著高于低 N 处理
(N
。 和 N l , ) ; N H亡离子 供应量增加 , 土壤 中
C a 的含量下降 ,使土壤中 A ! / C a 一 5 , 达到了
危害根系生长的水平 。
.3 2 氮素的吸收
就 两 种氮 素形态 而 言 , 黄 杉更喜 吸收
N H才一 N 。 K e l t je n s 等 ( 1 9 8 9 ) 研 究发现 ,在 ·
N H才一 N 溶液中 , 植物吸收的氮有 “ %是
N H亡形式 。 本试验中 ,根际 p H 显著高于土
体 p H ,表明黄杉吸收的 N 以 N O牙一 N 为主 。
由于 硝化 作用 及移 动性 的差 异 , 导 致了
不同处理 及 同 一 处 理 不 同 层 次 土 壤 中
N H才一 N / N O矛一 N 之比值不同 。 N 。 及 N 。处
理 , 由于 N 素主要形态为 N O矛一 N , 因此根
际 p H 值很高 。 N l ,0和 N 34 。处理 , 尽管 N 素以
N H亡一 N 和 N O歹一 N 两种形式存在 ,但根际
的 p H 值仍高于土体 。
3
.
3 对根系生长的影响
当 N H之一 N 供应量过高时 ,根系的生长
受到严重 的抑制 。 N 3 ; ,、与 N , ` 。处理 , 土壤中
lA / C
a之 比相近 , 但前者 中的 N H户/ C a 之比
( 8
.
6 1 ) 明显高于后者 ( 1 . 6 2 ) 。 与对照 ( N 。 )相
比 , 含 N H丁一 N 水平 ( N 3 4。处理 的 I 、 I 、 -
层 ) 较高的土壤 , S R L 很低 。 当植物根尖伸入
土壤后 , 它可以吸收土壤 中的 N H亡一 N , 因
此 , 根际 p H 将会下降 ,这会对根 系的生长产
生负作用 . 只有当根际 N H丈稀释后 , 这种影
响才会减弱 。 G i js m a n ( 1 9 9 0 ) 新近研究发现 ,
黄杉根尖附近的根际 一 p H 值通常较根尖上部
根际的 p H 值高 。 如果根尖吸收养分的特性
不同 , 那么在 N H亡一 N 含量较高的情况下 ,
这种作用将有利于根系的生长 。 另一方面 ,若
N H亡一 N 的吸收发生在根系伸长区 ,那么在
酸性土壤上 , 高水平的 N H才一N 将会抑制根
尖的生长 。故其指出 ,为了保持黄杉根系在酸
性土壤上的正常生长 , N O了一 N 的存在是必
要的 。 ③②