全 文 ：书苏丹草－黑麦草轮作制中施氮量对饲草
产量与土壤氮碳积累的影响
李文西１，鲁剑巍１，鲁君明２，李小坤１
（１．华中农业大学资源与环境学院，湖北 武汉４３００７０；２．湖北省荆州市大同湖管理区农技中心，湖北 荆州４３４３００）
摘要：利用４年苏丹草与黑麦草轮作种植定位试验研究氮肥用量对饲草产量、饲草氮碳积累及土壤全氮、有机碳的
影响。结果表明，随着氮肥用量的增加，４个年度的饲草总产量也随之增加，与 Ｎ０处理（不施氮肥）相比，Ｎ１处理
（两季共施Ｎ３３７．５ｋｇ／ｈｍ２）分别增加２４３．５％，２３４．０％，１５３．６％和１２７．０％，Ｎ２处理（两季共施Ｎ６７５ｋｇ／ｈｍ２）分
别增加３１３．１％，３３９．９％，２３１．７％和２２２．８％。增施氮肥可以促进饲草的Ｎ、Ｃ积累，Ｎ１、Ｎ２处理的总Ｎ、Ｃ积累分
别比Ｎ０处理增加１３４．７％，２６１．９％与１１０．２％，１８１．５％。轮作体系下，随着苏丹草、黑麦草不断种植，Ｎ１、Ｎ２处理
的土壤全氮均上升，且显著正相关，而Ｎ０处理基本稳定；Ｎ０、Ｎ１、Ｎ２处理的土壤有机碳均上升，且显著正相关；与
种植前相比，Ｎ１、Ｎ２处理的土壤Ｃ／Ｎ变化不大，而Ｎ０处理的土壤Ｃ／Ｎ明显上升。
关键词：苏丹草－黑麦草轮作；施氮量；产量；碳氮积累
中图分类号：Ｓ８１６．１１；Ｓ３４４．１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１１）０１００５５０７
土壤是陆地生态系统最大的碳库，土壤碳、氮循环是农田生态系统最基本的生态过程，二者也能反映土壤肥
力的变化［１］。施肥能够提高农田生态系统中作物产量及土壤有机碳、氮含量，生态系统中外源氮素投入的变化也
影响土壤－植物系统中碳、氮的积累与分配［２４］。Ｈａｌｖｏｒｓｏｎ等［５］报道了随着氮肥用量的增加，大麦（犎狅狉犱犲狌犿
狏狌犾犵犪狉犲）、小麦（犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）、玉米（犣犲犪犿犪狔狊）的籽粒产量以及作物总残茬也随之增加。Ｈｙｖｏｎｅｎ等［６］、
Ｈｅｅｎａｎ等［７］研究表明，氮投入可减少土壤粗腐殖质中有机碳矿化，有利于土壤有机碳积累，而有机碳的输入又利
于土壤氮积累。适当的氮肥施用对农田生态系统中土壤的碳、氮积累和吸收起到积极的作用［３］。同时农田生态
系统中土壤－植物的碳、氮固定与积累一定程度上也能降低大气中温室气体浓度，因此土壤的碳、氮积累与分配
对农田生态系统的稳定性、生产力的可持续性起着重要的作用［１，８，９］。
草地是我国最大的陆地生态系统类型，草地系统的碳、氮输入与输出对陆地生态系统的气候环境、碳循环都
起着重要的调节作用［１０１２］。施肥、大气氮沉降等人为措施向生态系统输入的氮素越来越多，氮素添加影响草地生
态系统群落植被高度与物种组成［１３１５］。大气氮沉降也可能会对不同种类植物产生不同的影响，进而影响植物群
落的丰富度和稳定性［１６］。颉鹏等［１７］研究指出合理配方施肥、秸秆还田及提高农业产量能够促使河西绿洲农田生
态系统碳增汇、减排。苏丹草（犛狅狉犵犺狌犿狊狌犱犪狀犲狀狊犲）、黑麦草（犔狅犾犻狌犿犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿）是江汉平原地区常用鱼草，且
种植面积不断扩大，苏丹草与黑麦草轮作已成为当地一种新型的种植制度［１８］。苏丹草－黑麦草轮作制度是一种
人工草地系统，２种牧草的收获频度与强度均高于一般的农田作物，地上部分收获的生物量较大，而这一人工草
地系统并不同于天然的草地生态系统［１８，１９］，研究苏丹草－黑麦草轮作系统中牧草、土壤的碳、氮积累与分配对土
壤肥力、草地生态系统稳定性有着重要的意义。本试验在江汉平原大同湖农场开展了苏丹草－黑麦草轮作制中
施氮量对２种饲草产量、氮碳积累及土壤有机碳、氮含量影响的研究，弄清该人工草地系统下土壤－牧草的碳、氮
积累与分配的关系，为合理培肥土壤、改善人工草地系统的生态功能提供依据，同时也为合理改善天然草地生态
系统的碳、氮积累与分配提供一些理论参考。
第２０卷 第１期
Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
５５－６１
２０１１年２月
收稿日期：２０１００１２８；改回日期：２０１００４０１
基金项目：国际植物营养研究所（ＩＰＮＩ）国际合作项目（Ｈｕｂｅｉ２２）资助。
作者简介：李文西（１９８３），男，河南南阳人，在读博士。Ｅｍａｉｌ：ｌｗｃ＠ｗｅｂｍａｉｌ．ｈｚａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｌｕｊｉａｎｗｅｉ＠ｍａｉｌ．ｈｚａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
１ 材料与方法
１．１ 试验区概况
试验区位于江汉平原荆州市大同湖农场，属亚热带湿润季风气候，四季分明，光照充足，年降水量１１００～
１３００ｍｍ。供试土壤为长江冲积物发育潮土，供试土壤基本农化性状［２０］：ｐＨ６．９３，有机碳１０．７３ｇ／ｋｇ、全氮
１．０５ｇ／ｋｇ、速效磷１２．０ｍｇ／ｋｇ、速效钾１２１．７ｍｇ／ｋｇ。
１．２ 试验材料
供试牧草品种为“盐池”苏丹草（犛．狊狌犱犪狀犲狀狊犲ｃｖ．Ｙａｎｃｈｉ）和“邦德”一年生黑麦草（犔．犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿ｃｖ．Ａ
ｂｕｎｄａｎｔ），轮作种植。轮作试验从２００５年４月开始，于２００９年５月结束。每季苏丹草于５月初种植，１０月初收
获；黑麦草于１０月中旬种植，次年４月底收获，共进行４个轮作期。轮作体系中，苏丹草、黑麦草以收获营养体为
目的，因此根据牧草的生长状况适时进行刈割，每一轮作期共收获饲草８～９次。每年苏丹草、黑麦草播种量分别
为１１２．５和３７．５ｋｇ／ｈｍ２，均撒播。
１．３ 试验设计
试验设３个处理，即Ｐ、Ｋ肥基础上设３个氮水平：Ｎ０（Ｐ、Ｋ）、Ｎ１（ＰＫ＋Ｎ１）、Ｎ２（ＰＫ＋Ｎ２）。苏丹草试验期
养分用量Ｐ２Ｏ５１８０ｋｇ／ｈｍ２、Ｋ２Ｏ３００ｋｇ／ｈｍ２、Ｎ１为Ｎ２２５ｋｇ／ｈｍ２、Ｎ２为 Ｎ４５０ｋｇ／ｈｍ２，氮肥总量的１／３作基
肥，其余均分３次追施。黑麦草试验期养分用量Ｐ２Ｏ５１３５ｋｇ／ｈｍ２、Ｋ２Ｏ１５０ｋｇ／ｈｍ２、Ｎ１为Ｎ１１２．５ｋｇ／ｈｍ２、Ｎ２
为Ｎ２２５ｋｇ／ｈｍ２，氮肥用量的１／２作基肥，其余均分２次追施。氮、磷、钾肥分别采用尿素、过磷酸钙、氯化钾。
４次重复，随机区组排列，小区面积１５ｍ２（７．５ｍ×２．０ｍ）。
１．４ 测定与计算方法
饲草样品采集：各小区饲草的实收产量记为鲜草产量。２００８－２００９年度各小区每次刈割饲草前随机取２０
ｃｍ×２０ｃｍ样方地上鲜样，称重，置于１０５℃烘箱中杀青３０ｍｉｎ，后调至６０℃烘干至恒重，称重。
饲草氮、碳含量：将２００８－２００９年度采集的饲草干样粉碎，氮采用浓 Ｈ２ＳＯ４－ＨＣｌＯ４消化，流动注射分析仪
测定，碳采用重铬酸钾－外加热法［２０］。
土壤养分测定：２００５－２００９年间每季饲草收获后采用“Ｓ”形取各小区表层土（０～２０ｃｍ）约１ｋｇ，带回实验室
风干、过１００目筛，有机碳采用重铬酸钾－外加热法，全氮采用半微量凯氏法［２０］。
饲草养分积累量（ｋｇ／ｈｍ２）＝饲草干物质（ｋｇ／ｈｍ２）×养分含量（％）÷１００
氮素表观平衡（ｋｇ／ｈｍ２）＝施氮量（ｋｇ／ｈｍ２）－饲草氮吸收量（ｋｇ／ｈｍ２）
氮肥利用率（％）＝（施氮处理饲草吸氮量－不施氮处理饲草吸氮量）÷施氮量×１００
１．５ 数据处理
图１ 氮肥对饲草鲜草产量的影响
犉犻犵．１ 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅狀犳狉犲狊犺狔犻犲犾犱狅犳犳狅狉犪犵犲
不同小写字母表示犘＜０．０５水平上差异显著 Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓ
ｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓａｔ犘＜０．０５ｌｅｖｅｌ
试验数据采用ＳＰＳＳ１５．０、Ｅｘｃｅｌ处理，试验结果
用ＬＳＤ法检验犘＜０．０５水平上的差异显著性。
２ 结果与分析
２．１ 饲草产量
产量结果表明（图１），随着氮肥用量的增加，２００５
－２００６年度、２００６－２００７年度、２００７－２００８年度、
２００８－２００９年度饲草总产量也随之增加，Ｎ２处理的
饲草总产量分别达１６２．７，１１４．８，１４５．６和１２６．０
ｔ／ｈｍ２，说明氮肥可以显著提高苏丹草、黑麦草产量。
与Ｎ０处理相比，４个年度Ｎ１处理的饲草总产量分别
增加２４３．５％，２３４．０％，１５３．６％和１２７．０％，Ｎ２处理
的饲草总产量分别增加３１３．１％，３３９．９％，２３１．７％和
２２２．８％，且增产效果均显著。
６５ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１
２．２ 饲草的氮、碳积累
２．２．１ 饲草氮、碳含量 在苏丹草－黑麦草轮作制中，整体上随着氮肥用量的增加，苏丹草、黑麦草的氮含量也
增加，说明氮肥可以提高苏丹草、黑麦草的氮含量（表１）。苏丹草与黑麦草的氮含量存在差异，尽管苏丹草季施
氮量高于黑麦草季，整体上苏丹草氮含量低于黑麦草，这可能与苏丹草、黑麦草的氮需求有关。
随着氮肥用量的增加，苏丹草、黑麦草的碳含量变化不大（表１），说明苏丹草、黑麦草碳含量受氮肥的影响较
小。轮作体系下，整体上苏丹草碳含量高于黑麦草，这可能由于苏丹草季施氮量高于黑麦草季进而促进饲草光合
产物的形成，增加饲草的碳积累。
表１ ２００８－２００９年度氮肥对饲草氮、碳含量的影响
犜犪犫犾犲１ 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅狀犖犪狀犱犆犮狅狀狋犲狀狋狅犳犳狅狉犪犵犲犻狀狋犺犲狆犲狉犻狅犱狅犳２００８狋狅２００９
元素
Ｅｌｅｍｅｎｔ
施氮量Ｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ（ｋｇ／ｈｍ２）
苏丹草
犛．狊狌犱犪狀犲狀狊犲
黑麦草
犔．犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿
苏丹草犛．狊狌犱犪狀犲狀狊犲（％）
１ｓｔ ２ｎｄ ３ｒｄ ４ｔｈ ５ｔｈ
黑麦草犔．犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿 （％）
１ｓｔ ２ｎｄ ３ｒｄ ４ｔｈ
Ｎ ０ ０ １．２８ｃ １．３９ｂ １．５０ａ １．９７ａ １．８５ｂ ２．４０ｂ ２．３６ｂ ２．５６ｂ １．９１ｃ
２２５ １１２．５ ２．０１ｂ １．５５ｂ １．８１ａ ２．１１ａ １．９７ｂ ３．２７ａ ３．５７ａ ３．３８ａｂ ２．２７ｂ
４５０ ２２５．０ ２．３９ａ ２．１８ａ １．７０ａ ２．３５ａ ２．４１ａ ３．６１ａ ４．１９ａ ４．１０ａ ３．３６ａ
Ｃ ０ ０ ４２．４３ａ ４０．５８ａ ３９．４６ａ ３９．８４ａ ３９．４０ａ ３６．１５ａ ３３．９９ａ ３７．６９ａ ３５．５３ａ
２２５ １１２．５ ４１．５１ａ ４１．１８ａ ３９．８８ａ ４０．４１ａ ４０．６３ａ ３６．７７ａ ３１．８７ａ ４０．２４ａ ３８．３７ａ
４５０ ２２５．０ ４１．６３ａ ４０．６７ａ ３９．９３ａ ３８．１９ａ ４０．６３ａ ３６．９３ａ ３５．１６ａ ３５．６７ａ ３６．３２ａ
１ｓｔ，２ｎｄ，３ｒｄ，４ｔｈ和５ｔｈ代表收获次数，同列不同小写字母表示犘＜０．０５水平上差异显著，下同。
１ｓｔ，２ｎｄ，３ｒｄ，４ｔｈａｎｄ５ｔｈｍｅａｎｈａｒｖｅｓｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｌｕｍｎｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓａｔ犘＜０．０５ｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅｓａｍｅ
ｂｅｌｏｗ．
２．２．２ 饲草氮、碳积累量 轮作体系中，苏丹草、黑麦草的氮积累量随着氮肥用量的增加而增加（表２）。与不施
氮处理相比，施氮处理苏丹草氮积累量分别增加８７．５％和１６３．９％，黑麦草的氮积累量分别增加２０８．７％和
４１５．２％，说明氮肥可以显著增加苏丹草、黑麦草的氮积累。
苏丹草、黑麦草的碳积累量也随着氮肥用量的增加而增加（表２）。与不施氮处理相比，施氮处理的苏丹草碳
积累量分别增加１１０．１％和１８３．６％，黑麦草碳积累量分别增加１１０．４％和１７７．９％，说明氮肥也明显促进苏丹
草、黑麦草碳积累。同时还看出，苏丹草－黑麦草轮作制中，苏丹草碳积累量明显高于同处理的黑麦草。
表２ ２００８－２００９年度氮肥对饲草氮、碳积累量的影响
犜犪犫犾犲２ 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅狀犖犪狀犱犆犪犮犮狌犿狌犾犪狋犻狅狀狅犳犳狅狉犪犵犲犻狀狋犺犲狆犲狉犻狅犱狅犳２００８狋狅２００９
施氮量Ｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ（ｋｇ／ｈｍ２）
苏丹草
犛．狊狌犱犪狀犲狀狊犲
黑麦草
犔．犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿
氮积累Ｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ（ｋｇ／ｈｍ２）
苏丹草
犛．狊狌犱犪狀犲狀狊犲
黑麦草
犔．犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿
合计
Ｔｏｔａｌ
碳积累Ｃａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ（ｔ／ｈｍ２）
苏丹草
犛．狊狌犱犪狀犲狀狊犲
黑麦草
犔．犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿
合计
Ｔｏｔａｌ
０ ０ ７２ｃ ４６ｃ １１８ｃ １．２８ｃ ０．７７ｃ ２．０５ｃ
２２５ １１２．５ １３５ｂ １４２ｂ ２７７ｂ ２．６９ｂ １．６２ｂ ４．３１ｂ
４５０ ２２５．０ １９０ａ ２３７ａ ４２７ａ ３．６３ａ ２．１４ａ ５．７７ａ
２．２．３ 轮作中氮素表观平衡及利用率 施氮处理苏丹草季土壤Ｎ素盈余，而黑麦草季的土壤Ｎ素均亏缺。随
着氮肥用量的增加，苏丹草季、黑麦草季的氮肥利用率略有降低，且苏丹草季的氮肥利用率明显低于黑麦草季，整
个轮作期施氮处理的氮肥利用率分别达４７．１％和４５．８％（表３）。
７５第２０卷第１期 草业学报２０１１年
表３ ２００８－２００９年度轮作体系中氮素表观平衡及利用率
犜犪犫犾犲３ 犖犪狆狆犪狉犲狀狋犫犪犾犪狀犮犲犪狀犱狌狊犲犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔犻狀狋犺犲狉狅狋犪狋犻狅狀犻狀狋犺犲狆犲狉犻狅犱狅犳２００８狋狅２００９
施氮量Ｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ（ｋｇ／ｈｍ２）
苏丹草
犛．狊狌犱犪狀犲狀狊犲
黑麦草
犔．犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿
氮表观平衡Ｎａｐｐａｒｅｎｔｂａｌａｎｃｅ（ｋｇ／ｈｍ２）
苏丹草
犛．狊狌犱犪狀犲狀狊犲
黑麦草
犔．犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿
合计
Ｔｏｔａｌ
氮表观利用率Ｎａｐｐａｒｅｎｔｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ（％）
苏丹草
犛．狊狌犱犪狀犲狀狊犲
黑麦草
犔．犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿
合计
Ｔｏｔａｌ
０ ０ －７２．０ －４６．０ －１１８．０ ０ ０ ０
２２５ １１２．５ ９０．０ －２９．５ ６０．５ ２８．０ ８５．３ ４７．１
４５０ ２２５．０ ２６０．０ －１２．０ ２４８．０ ２６．２ ８４．８ ４５．８
２．３ 土壤全氮、有机碳
图２ 土壤全氮的变化
犉犻犵．２ 犞犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳狋狅狋犪犾犖犻狀狊狅犻犾
随着苏丹草、黑麦草不断种植，Ｎ１、Ｎ２处理的土
壤全氮呈上升趋势（图２），且显著相关（狉＝０．９４７）
（表４），而Ｎ０处理的土壤全氮基本稳定。２００８－２００９
年度黑麦草季后，Ｎ１、Ｎ２处理的全氮分别为１．３５和
１．２８ｇ／ｋｇ，分别比Ｎ０处理高２１．９％和２８．６％，且差
异显著，说明增施氮肥有利于提高轮作体系中土壤氮
素。
随着苏丹草、黑麦草不断种植，Ｎ０、Ｎ１、Ｎ２处理
的土壤有机碳均呈上升趋势（图３），且３个处理间达
到显著相关（狉＝０．９１８、狉＝０．９０８、狉＝０．８３４）（表
４），Ｎ０、Ｎ１、Ｎ２ 处理分别比种植前增加 ２８．８％，
２９．７％，２９．８％，说明苏丹草－黑麦草轮作种植有利
于促进土壤有机碳的积累，改善土壤肥力。
随着苏丹草、黑麦草不断种植，氮肥处理的Ｃ／Ｎ
基本稳定（图４），且２个处理的Ｃ、Ｎ变化均显著相关
（狉＝０．７０６、狉＝０．８９５），说明在苏丹草－黑麦草轮
作制中土壤全氮、有机碳的变化趋势基本一致，说明氮
肥用量的增加对土壤Ｃ／Ｎ的影响较小。与种植前相
比，不施氮肥处理的Ｃ／Ｎ升高，２００８－２００９年度黑麦
草季后土壤Ｃ／Ｎ增加了２９．４％，且高于同期的氮肥处
理。
３ 讨论
作物能够利用太阳光照进行光合作用，将大气中
ＣＯ２ 转化为植物体内的有机营养，这是生物圈碳循环
的一个重要过程，合理施肥能够改善作物的光合作用，
表４ 土壤全氮、有机碳间的相关性
犜犪犫犾犲４ 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犫犲狋狑犲犲狀狋狅狋犪犾犖犪狀犱狅狉犵犪狀犻犮犆犻狀狊狅犻犾
变量 Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｎ０Ｃ Ｎ１Ｃ Ｎ２Ｃ Ｎ０Ｎ Ｎ１Ｎ
Ｎ１Ｃ ０．９１８
Ｎ２Ｃ ０．９０８ ０．８３４
Ｎ０Ｎ －０．０１９ ０．１６２ ０．０４９
Ｎ１Ｎ ０．７３６ ０．７０６ ０．７６７ ０．３２３
Ｎ２Ｎ ０．８６４ ０．８０４ ０．８９５ ０．２２１ ０．９４７
表示犘＜０．０５水平上Ｐｅａｒｓｏｎ显著相关。Ｎ０Ｃ，Ｎ１Ｃ，Ｎ２Ｃ分别
为Ｎ０，Ｎ１，Ｎ２处理的有机碳含量，Ｎ０Ｎ，Ｎ１Ｎ，Ｎ２Ｎ分别为 Ｎ０，Ｎ１，
Ｎ２处理的土壤全氮含量。Ｐｅａｒｓｏｎｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔ犘＜
０．０５ｌｅｖｅｌ．Ｎ０Ｃ，Ｎ１Ｃ，Ｎ２Ｃｍｅａｎｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔｉｎｓｏｉｌｉｎ
Ｎ０，Ｎ１，Ｎ２ｔｒｅａｔｍｅｎｔｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄＮ０Ｎ，Ｎ１Ｎ，Ｎ２Ｎｍｅａｎｔｏｔａｌ
ｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｉｎｓｏｉｌｉｎＮ０，Ｎ１，Ｎ２ｔｒｅａｔｍｅｎｔｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
促进光合产物的形成，从而有利于作物产量的提高［２１２４］。试验发现，苏丹草－黑麦草轮作制中，随着氮肥用量的
增加，２００５－２００６年度、２００６－２００７年度、２００７－２００８年度、２００８－２００９年度的苏丹草、黑麦草产量均增加，氮肥
的增产率也随之增加，４个年度 Ｎ１、Ｎ２处理的氮肥增产率分别达２４３．５％，２３４．０％，１５３．６％，１２７．０％和
３１３．１％，３３９．９％，２３１．７％，２２２．８％，而且苏丹草、黑麦草的氮、碳积累也随氮肥用量的增加而增加。说明增施氮
肥明显改善苏丹草、黑麦草的氮素吸收及碳积累，促进光合产物的形成，从而提高２种饲草的产量。因此，若在我
国草地上采用合理的养分管理措施，将会促进草地的碳库固定，有效降低温室气体ＣＯ２ 浓度，有利于发挥草地生
态系统的调节功能。试验中也看到，４个年度的饲草产量存在差异，可能由于光照、降水等气候因素以及管理措
施的年际波动影响产量的稳定性［２５，２６］。
８５ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１
图３ 土壤有机碳的变化
犉犻犵．３ 犞犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳狅狉犵犪狀犻犮犆犻狀狊狅犻犾
图４ 土壤碳／氮的变化
犉犻犵．４ 犞犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳犆／犖犻狀狊狅犻犾
土壤碳、氮库的积累与固定一部分来源于农田生态系统中作物残茬，合理施肥能够增加土壤碳、氮库，从而改
善土壤肥力［２７３０］。试验条件下，Ｎ１、Ｎ２处理中氮肥的投入提高了苏丹草－黑麦草轮作制中土壤全氮的含量，改
善土壤氮素水平，然而Ｎ０处理即磷钾肥施用的土壤全氮处于亏缺，但土壤全氮含量较种植前变化不大。在开放
的农田生态系统中，大气降水、根茬等进入土壤，可以补充土壤氮素的部分亏缺［３１］。Ｎ０、Ｎ１、Ｎ２处理的土壤有机
碳均升高，但处理间未达到显著水平，说明氮肥用量的增加对土壤有机碳的影响较小。在苏丹草－黑麦草轮作这
一人工草地系统中，大气氮沉降、作物根系维持或改善了系统中土壤的碳、氮含量，该草地系统有利于土壤的碳、
氮积累与固定，且氮肥的增施改善了系统中地上部分的碳、氮积累以及土壤碳、氮固定，有利于系统碳、氮的积累。
苏丹草－黑麦草轮作是一种新型的人工种植制度，与一般的农田作物系统、天然草地不同，因此三者之间的碳、氮
积累与固定的差异仍需要进一步研究。土壤碳氮比反映土壤碳、氮的耦合关系，也是评价土壤质量水平的一个重
要指标［３２］。刘畅等［３］、Ｚｈａｎｇ和Ｈｅ［３３］报道长期定位试验中土壤碳氮比基本稳定在１０左右，本试验条件下，Ｎ１、
Ｎ２处理的土壤Ｃ／Ｎ较种植前变化不大，且各处理碳、氮达到显著正相关，说明氮肥增加土壤全氮的同时，土壤有
机碳也在升高，且二者趋势一致，同时也暗示了土壤碳氮比可能经过较长时间后趋于稳定。
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犮狌犿犿犪狓犻犿狌犿，犘犪狀犻犮狌犿犿犻犾犻狅犻犱犲狊ａｎｄｔａｌｆｅｓｃｕｅ（犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪）ｔｏｎｉｔｒｏｇｅｎｎｕｔｒｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，１９８０，
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０６ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１
犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅狀狔犻犲犾犱狅犳犳狅狉犪犵犲犵狉犪狊狊犪狀犱狋犺犲犪犮犮狌犿狌犾犪狋犻狅狀
狅犳犖犪狀犱犆狌狀犱犲狉犪狊狌犱犪狀犵狉犪狊狊／狉狔犲犵狉犪狊狊狉狅狋犪狋犻狅狀
ＬＩＷｅｎｘｉ１，ＬＵＪｉａｎｗｅｉ１，ＬＵＪｕｎｍｉｎｇ２，ＬＩＸｉａｏｋｕｎ１
（１．ＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＨｕａｚｈｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ；
２．ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＤａｔｏｎｇｈｕＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎＤｉｓｔｒｉｃｔｏｆ
ＪｉｎｇｚｈｏｕＣｉｔｙ，Ｊｉｎｇｚｈｏｕ４３４３００，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：ＳｕｄａｎｇｒａｓｓａｎｄｒｙｅｇｒａｓｓｒｏｔａｔｉｏｎｉｓａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｃｒｏｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎＪｉａｎｇｈａｎＰｌａｉｎ，ｗｈｉｃｈｈａｓｄｅ
ｖｅｌｏｐｅｄｖｅｒｙｆａｓｔｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＮａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎｙｉｅｌｄａｎｄａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＮａｎｄＣｉｎｆｏｒａｇｅｇｒａｓｓ
ａｎｄｏｆｔｏｔａｌＮａｎｄｏｒｇａｎｉｃＣｉｎｓｏｉｌｕｎｄｅｒａｓｕｄａｎｇｒａｓｓ／ｒｙｅｇｒａｓｓｒｏｔａｔｉｏｎｒｅｇｉｍｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｆｏｒｆｏｕｒｙｅａｒｓｉｎ
ａｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎＪｉａｎｇｈａｎＰｌａｉｎ．ＷｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇＮａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅ，ｔｏｔａｌｙｉｅｌｄｏｆｆｏｒａｇｅｇｒａｓｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｉｎ
ｔｈｅｓｅａｓｏｎｓ２００５－２００６，２００６－２００７，２００７－２００８，ａｎｄ２００８－２００９．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＮ０（ｎｏＮａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅｙｉｅｌｄｉｎＮ１ （ｔｏｔａｌ３３７．５ｋｇＮ／ｈａｉｎｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎ）ｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｄ２４３．５％，２３４．０％，
１５３．６％，ａｎｄ１２７．０％ｉｎｔｈｅｆｏｕｒｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅｓｅａｓｏｎｓｗｈｉｌｅｙｉｅｌｄｉｎＮ２（ｔｏｔａｌ６７５ｋｇＮ／ｈａｉｎｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎ）ｔｒｅａｔ
ｍｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ３１３．１％，３３９．９％，２３１．７％ａｎｄ２２２．８％．ＩｎｃｒｅａｓｉｎｇＮａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａ
ｔｉｏｎｏｆＮａｎｄＣｆｏｒｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎ．ＴｏｔａｌａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆＮａｎｄＣｉｎＮ１ａｎｄＮ２ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｅｒｅ１３４．７％，
２６１．９％ａｎｄ１１０．２％，１８１．５％ ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅＮ０ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｗｉｔｈｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆｔｈｅｓｕｄａｎｇｒａｓｓ／
ｒｙｅｇｒａｓｓｒｏｔａｔｉｏｎ，ｓｏｉｌｔｏｔａｌＮｉｎｔｈｅＮ１ａｎｄＮ２ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｕｔｔｈｉｓｗａｓｓｌｉｇｈｔｉｎｔｈｅＮ０ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．
ＳｏｉｌｏｒｇａｎｉｃＣｉｎＮ０，Ｎ１，ａｎｄＮ２ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｌｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒｅａｔ
ｍｅｎｔ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｓｏｉｌ，ｓｏｉｌＣ／ＮｒａｔｉｏｓｉｎｔｈｅＮ１ａｎｄＮ２ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｃｈａｎｇｅｄｏｎｌｙｓｌｉｇｈｔｌｙｗｈｉｌｅ
ｔｈａｔｉｎｔｈｅＮ０ｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｓｕｄａｎｇｒａｓｓａｎｄｒｙｅｇｒａｓｓｒｏｔａｔｉｏｎ；Ｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔ；ｙｉｅｌｄ；ＮａｎｄＣａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ
１６第２０卷第１期 草业学报２０１１年