全 文 ：书苜蓿草地土壤氮矿化的研究
韩方虎，沈禹颖，王希，周少平，杨晶，耿丽英
（兰州大学草地农业科技学院 农业部草地农业生态系统学重点实验室，甘肃 兰州７３００２０）
摘要：１２周温室培养条件下，研究了淋洗起始矿质氮、施 Ｎ和植被覆盖对庆阳黄土高原５龄和９龄苜蓿草地土壤
氮矿化的影响。结果表明，起始无机氮对土壤 Ｎ矿化有一定的抑制作用，去除起始无机氮后，Ｎ净矿化率提高了
０．０５～０．０７ｍｇ／（ｋｇ·ｄ）。添加外源Ｎ肥使５龄苜蓿草地ＮＯ３－－Ｎ含量增加了５６倍，Ｎ净矿化率提高了２００％；
９龄苜蓿草地ＮＯ３－－Ｎ含量仅增加了２倍，Ｎ净矿化率降低了６２．５％。植被覆盖对土壤 Ｎ净矿化率有显著影
响，Ｎ净矿化率比对照提高了１２～１８倍。施Ｎ肥且覆盖植被使Ｎ净矿化率提高了１８～２５倍。９龄苜蓿土壤的矿
化能力显著高于５龄苜蓿土壤。在草田轮作系统中，苜蓿土壤翻耕后不宜休闲，应立即种植后续作物，可减少雨季
土壤表层氮的淋失，提高氮素有效性。
关键词：黄土高原；淋洗；施Ｎ；植被覆盖；土壤Ｎ净矿化率
中图分类号：Ｓ５５１＋．７０６；Ｓ１５５．４＋７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２００９）０２００１１０７
土壤中的氮是植物氮素营养的直接来源。作物生长过程中吸收的氮素不仅有土壤中原有的无机氮，也包括
作物生长期间土壤矿化的有机氮。因此，土壤氮的矿化过程可认为是土壤氮影响植物生长的关键。紫花苜蓿
（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪）为全球最重要的栽培牧草，被誉为“牧草皇后”［１］。由于其生产力稳定，固氮培肥能力强，在我
国种植结构、粮、经、饲结构调整中发挥着其他牧草无可比拟的作用［２］。我国黄土高原旱作农业区，将苜蓿引入作
物耕作系统中，可以增加土壤氮素和有机质含量，从而增加后茬作物的产量［３～６］。但对轮作系统中苜蓿翻耕后土
壤氮素和肥料Ｎ的有效性［７，８］、土壤矿质氮的变化［９］及植被生长［１０］对土壤Ｎ素矿化的影响了解还很少。本研究
对苜蓿草地土壤起始矿质氮、施Ｎ和植被覆盖对土壤Ｎ矿化的影响进行研究，旨在阐明苜蓿草地土壤供Ｎ特
征，为更好利用苜蓿优良的生产性能和供氮性能，为实现农业产业结构调整和农业可持续发展提供理论指导。
１ 材料与方法
１．１ 试验地概况
试验地位于兰州大学庆阳黄土高原试验站（３５°４０′Ｎ，１０７°５１′Ｅ，海拔１２９８ｍ）。多年平均降水量为５６１
ｍｍ，集中在７，８，９月；年均温为８．０～１０．０℃，极端最低气温－２１．３℃，极端最高气温４０℃；生长期约为２５５ｄ。
土壤为黑垆土，粉粒含量占７０％。有机质含量为１．０７％～１．３５％，全氮含量为０．０６７％～０．０８６％，ｐＨ 值为
８．４７。
１．２ 试验设计
１．２．１ 土样采集 ２００６年８月，分别在５龄（２００２年建植）和９龄（１９９８年建植）陇东紫花苜蓿（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻
狏犪ｃｖ．ｌｏｎｇｄｏｎｇ）草地采集土样。取样深度０～３０ｃｍ。草地面积为２００ｍ×５０ｍ，同一年龄草地多样点取样混
合，新鲜土样剔除根茬，过２ｍｍ筛，４℃下保存备用。
１．２．２ 培养试验 将取回的新鲜土样分为２份，一份用于淋洗去除初始氮，土壤用蒸馏水反复淋洗，直至淋洗液
与格利斯试剂反应不产生颜色为止［１１］；未淋洗土壤同时加水至饱和，使其与淋洗土壤水分条件一致，避免二者在
通气性和水分方面的差异。
矿化培养设６个处理：１）对照；新鲜土样未做任何处理（ＣＫ）；２）淋洗新鲜土壤处理（Ｌ）；３）新鲜土壤添加外源
第１８卷 第２期
Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．２
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
１１－１７
２００９年４月
收稿日期：２００８０３３１；改回日期：２００８０５１９
基金项目：９７３项目（２００７ＣＢ１０６８０４），澳大利亚国际农业中心项目（ＬＷＲ２／１９９９／０９４），中澳政府间科技合作项目（２００５ＤＦＡ３００３０６）和农业
部草地农业生态系统学重点实验室资助。
作者简介：韩方虎（１９８２），男，江苏沛县人，硕士。Ｅｍａｉｌ：ｈａｎｆｈ０５＠ｌｚｕ．ｃｎ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｙｙ．ｓｈｅｎ＠ｌｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
氮处理（Ｎ）；４）新鲜土壤种植黑麦草处理（Ｒｙｅ）；５）新鲜土壤淋洗起始氮后种植黑麦草处理（Ｌ＋Ｒｙｅ）；６）新鲜土
壤施氮肥后种植黑麦草处理（Ｎ＋Ｒｙｅ）。
淋洗后土样放置１周，待水分合适后装入高２０ｃｍ，口径１６ｃｍ的盆内（装入量相当于２．０ｋｇ干土）。每盆加
１００ｍＬ无氮营养液（０．００２ｍｏｌ／ＬＣａＳＯ４·２Ｈ２Ｏ，０．００２ｍｏｌ／ＬＭｇＳＯ４，０．００５ｍｏｌ／ＬＣａ（Ｈ２ＰＯ４）２，０．００２５
ｍｏｌ／ＬＫ２ＳＯ４），以避免因淋洗引起除氮素以外养分的亏缺。
外加氮处理为每盆施尿素１５０ｇ，相当于施氮３２．２ｍｇ／ｋｇ干土；黑麦草处理每盆中播种１０粒多年生黑麦草
（犔狅犾犻狌犿狆犲狉犲狀狀犲），株高５ｃｍ时定苗至５株。
盆栽培养试验置于温室中，温度变化范围为（２０±７）℃，完全随机排列，每个处理４个重复。蒸馏水浇水，使
土壤水分保持在７０％的田间持水量左右。培养１２周（８５ｄ），黑麦草收获后，在８０℃烘干，称重，粉碎。
１．３ 土壤、植物样品分析与相关计算
１．３．１ 测定项目与方法 淋洗前后、培养试验后的土样测定硝态氮和铵态氮含量，土壤全氮、植株含氮量和土壤
微生物量氮。土壤硝态氮用紫外分光光度法测定，铵态氮用靛酚蓝比色法测定；土壤全氮和植株含氮量用凯氏定
氮法测定；土壤微生物量氮用氯仿熏蒸提取法测定［１２］。
１．３．２ 计算 矿质氮含量等于硝态氮和铵态氮之和。
净矿化氮量（ｎｅｔＮｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｎｅｔＮｍｉｎ，ｍｇ／ｋｇ）［１３］＝（培养前后土壤矿质氮差值＋植物吸氮量－施肥
量）／土壤干重。
Ｎ净矿化率 （Ｎｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅ，Ｎｍｉｎｒａｔｅ，ｍｇ／ｋｇ·ｄ）＝土壤净矿化氮量／８５ｄ。
培养前后不同氮组分变化量（ΔＮｆｒａｃｔｉｏｎｓ）＝培养前后各氮组分的差值。
１．４ 统计分析
用ＳＰＳＳ１３．０软件进行一维方差分析，最小显著差数法（ｌｅａｓｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，犔．犛．犇．）在０．０５水平
下检验不同处理下土壤矿化率、吸氮量等的差异。
２ 结果与分析
２．１ 培养前后土壤硝态氮和铵态氮含量的变化
５龄苜蓿土壤ＮＯ３－－Ｎ含量为５．３１ｍｇ／ｋｇ，淋洗后降低为０．９６ｍｇ／ｋｇ，意味着８１．９％的ＮＯ３－－Ｎ可被
淋洗移走，而淋洗仅减少了７．６％的 ＮＨ４＋ －Ｎ；经１２周培养，对照ＣＫ的 ＮＯ３－ －Ｎ含量略有增加，Ｌ处理下
ＮＯ３－－Ｎ含量增加到４．３６ｍｇ／ｋｇ，比培养前提高了３．１倍，ＮＨ４＋－Ｎ增加９１％（表１和２）。
表１ 淋洗前、淋洗后５和９龄苜蓿土壤硝态氮、铵态氮含量
犜犪犫犾犲１ 犖犗３－－犖犪狀犱犖犎４＋－犖犮狅狀狋犲狀狋狊犫犲犳狅狉犲犪狀犱犪犳狋犲狉犾犲犪犮犺犻狀犵狊狅犻犾狊狅犳５犪狀犱９狔犲犪狉犪犾犳犪犾犳犪狊狋犪狀犱狊 ｍｇ／ｋｇ
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
５龄苜蓿５ｙｅａｒａｌｆａｌｆａ
硝态氮 ＮＯ３－－Ｎ 铵态氮 ＮＨ４＋－Ｎ
９龄苜蓿９ｙｅａｒａｌｆａｌｆａ
硝态氮ＮＯ３－－Ｎ 铵态氮 ＮＨ４＋－Ｎ
淋洗前ＣＫ ５．３１±０．２２ ３．１５±０．１４ ６．１９±０．１２ ３．６６±０．１４
淋洗后Ｌ ０．９６±０．１７ ２．９１±０．１４ ０．９４±０．１４ ３．２４±０．１５
犔．犛．犇．（０．０５） ０．７８ ０．４１ ０．７０ ０．４０
９龄苜蓿土壤ＮＯ３－－Ｎ含量为６．１９ｍｇ／ｋｇ，淋洗后降低为０．９４ｍｇ／ｋｇ，减少了８４．８％。１２周培养后，Ｌ
处理下ＮＯ３－－Ｎ增加了１６．１８ｍｇ／ｋｇ，高于５龄苜蓿土壤，ＮＨ４＋－Ｎ增加９５％，与５龄苜蓿土壤的ＮＨ４＋－Ｎ
变化没有显著差别（犘＞０．０５。表１和２）。外源氮素添加下（Ｎ），苜蓿土壤 ＮＯ３－－Ｎ含量显著增加（犘＜０．０１），
增加量高达３３．８～３４．９ｍｇ／ｋｇ，增加了５．５～６．５倍。黑麦草生长处理下，２个年龄苜蓿土壤ＮＯ３－－Ｎ含量均
低于１．０ｍｇ／ｋｇ，ＮＨ４＋－Ｎ含量却显著增加了１．３３～１．７４倍（犘＜０．０５）。
２．２ 土壤Ｎ净矿化率
经１２周培养，５龄苜蓿土壤Ｎ净矿化率在０．０２～０．５７ｍｇ／（ｋｇ·ｄ），各处理下该值均比ＣＫ有所提高，淋洗
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去除初始氮（Ｌ）和施加外源氮（Ｎ）均显著提高了土壤Ｎ净矿化率，约为ＣＫ的３倍（犘＜０．００１）；黑麦草生长促进
了土壤Ｎ的矿化，Ｒｙｅ、Ｌ＋Ｒｙｅ和Ｎ＋Ｒｙｅ处理下的Ｎ净矿化率分别是ＣＫ的１３．０，１６．０和２８．５倍（表２）。
９龄苜蓿土壤Ｎ净矿化率在０．０６～０．５９ｍｇ／（ｋｇ·ｄ）。与对照相比，去除起始氮使９龄苜蓿土壤Ｎ净矿化
率增加了０．０７ｍｇ／（ｋｇ·ｄ），而施加外源氮则使Ｎ净矿化率降低了０．１０ｍｇ／（ｋｇ·ｄ）。黑麦草覆盖对９龄苜蓿
土壤Ｎ净矿化率也有显著影响（犘＜０．０５），外加氮源＋黑麦草处理下Ｎ净矿化率增至０．５９ｍｇ／（ｋｇ·ｄ），比仅
施加外加氮源处理提高了８．８倍。９龄苜蓿土壤的Ｎ净矿化率均高于５龄苜蓿，在外加氮源处理下２年龄间差
异不显著（犘＞０．０５。表２）。
２．３ 黑麦草吸氮量
５龄苜蓿土壤在Ｌ＋Ｒｙｅ处理中黑麦草吸氮量与Ｒｙｅ处理接近，约为４２～４３ｍｇ／盆，说明矿化过程与植物生
长同步。外加氮源下的黑麦草吸氮量（Ｎ＋Ｒｙｅ）比Ｒｙｅ高１１９．３５ｍｇ／盆；９龄苜蓿土壤Ｌ＋Ｒｙｅ处理的黑麦草吸
氮量略低于Ｒｙｅ处理，两者差异不显著（犘＞０．０５），约为５０～６２ｍｇ／盆，Ｎ＋Ｒｙｅ处理下的黑麦草吸氮量比Ｒｙｅ
处理高１０４．０５ｍｇ／盆（表２）。
２．４ 培养前后土壤微生物量氮
结果显示（图１），在培养开始时，９龄苜蓿的土壤微生物量氮（ＳＭＢＮ）显著高于５龄苜蓿土壤 （犘＜０．０１）。
培养１２周后，黑麦草覆盖处理下的５和９龄苜蓿ＳＭＢＮ显著低于无黑麦草覆盖的处理。淋洗（Ｌ）和施氮（Ｎ）处
理对５龄苜蓿ＳＭＢＮ无显著影响；与之相反，９龄苜蓿ＳＭＢＮ去除起始氮后增加，而在施氮后减少。
２．５ 各氮组分与净矿化氮量和植物吸氮量的关系
培养前的各氮组分中，仅９龄苜蓿土壤的起始ＮＯ３－－Ｎ与黑麦草吸氮量显著相关（犘＜０．０５），其他起始氮
组分与土壤净矿化氮量和黑麦草吸氮量之间无显著相关性（犘＞０．０５。表３）。
１２周培养期间的ＮＯ３－－Ｎ、ＮＨ４＋－Ｎ和ＳＭＢＮ的变化量与培养期间产生的净矿化氮量之间显著相关（犘
＜０．０５）。ＮＯ３－－Ｎ的变化量及９龄苜蓿ＳＭＢＮ的变化量与黑麦草吸氮量显著相关（犘＜０．０５），培养期间的净
矿化氮量与黑麦草吸氮量极显著相关（犘＜０．０１），表明植物生长期间吸收的氮素主要来自土壤中矿化的氮，且
ＮＯ３－－Ｎ是植物生长中的主要氮素给源，ＮＯ３－－Ｎ、ＮＨ４＋－Ｎ和ＳＭＢＮ含量均对土壤氮的矿化有影响（表４）。
表２ １２周培养期间的土壤硝态氮、铵态氮变化量、黑麦草吸氮量和犖净矿化率（犖犿犻狀狉犪狋犲）
犜犪犫犾犲２ 犞犪狉犻犪狋犻狅狀狊狅犳犖犗３－－犖犪狀犱犖犎４＋－犖，犖狌狆狋犪犽犲犫狔狉狔犲犵狉犪狊狊犪狀犱犿犻狀犲狉犪犾犻狕犪狋犻狅狀
狉犪狋犲狅犳５犪狀犱９狔犲犪狉犪犾犳犪犾犳犪狊狋犪狀犱狊犱狌狉犻狀犵１２狑犲犲犽狊犻狀犮狌犫犪狋犻狅狀
苜蓿年龄
Ａｌｆａｌｆａａｇｅ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
硝态氮变化量
ΔＮＯ３－－Ｎ（ｍｇ／ｋｇ）
铵态氮变化量
ΔＮＨ４＋－Ｎ（ｍｇ／ｋｇ）
黑麦草吸氮量
Ｎｕｐｔａｋｅ（ｍｇ／盆Ｐｏｔ）
Ｎ净矿化率
Ｎｍｉｎｒａｔｅ（ｍｇ／ｋｇ·ｄ）
５龄苜蓿
５ｙｅａｒａｌｆａｌｆａ
ＣＫ ０．５９±０．２３ １．２３±０．１７ ０．０２±０．０１
Ｌ ２．９６±０．５０ ２．６４±０．２２ ０．０７±０．０１
Ｎ ３４．９１±０．３７ ２．０５±０．３９ ０．０６±０．０１
Ｒｙｅ －３．８１±０．０８ ５．１６±０．３０ ４２．１９±１．２５ ０．２６±０．０１
Ｌ＋Ｒｙｅ －０．０９±０．０６ ５．４７±０．０９ ４３．３７±１．６２ ０．３２±０．０１
Ｎ＋Ｒｙｅ －４．９４±０．０８ ５．０３±０．５８ １６１．５４±２．６７ ０．５７±０．０２
犔．犛．犇．（０．０５） １１．５７ ２．７７ ６．２０ ０．０３
９龄苜蓿
９ｙｅａｒａｌｆａｌｆａ
ＣＫ １０．７６±０．８４ ２．４６±０．２７ ０．１６±０．０２
Ｌ １６．１８±１．７３ ３．０７±０．４５ ０．２３±０．０２
Ｎ ３３．７８±０．５７ ３．３９±０．４１ ０．０６±０．０１
Ｒｙｅ －５．０２±０．１４ ４．９５±０．２４ ６２．５１±５．９５ ０．３７±０．０４
Ｌ＋Ｒｙｅ －０．３１±０．２１ ５．０４±０．４９ ５０．２２±１．８５ ０．３５±０．０２
Ｎ＋Ｒｙｅ －５．４１±０．０３ ４．９０±０．１６ １６６．５６±７．１６ ０．５９±０．０４
犔．犛．犇．（０．０５） ２．８７ １．２０ １７．５２ ０．０８
３１第１８卷第２期 草业学报２００９年
图１ 培养前后５和９龄苜蓿土壤微生物生物量氮
犉犻犵．１ 犕犻犮狉狅犫犲犫犻狅犿犪狊狊犖犮狅狀狋犲狀狋犫犲犳狅狉犲犪狀犱犪犳狋犲狉犻狀犮狌犫犪狋犻狅狀狅犳５犪狀犱９狔犲犪狉犪犾犳犪犾犳犪狊狋犪狀犱狊
表３ 土壤净矿化氮量（犖犲狋犖犿犻狀）、黑麦草吸氮量（犖狌狆狋犪犽犲）与培养前不同氮组分（犖犳狉犪犮狋犻狅狀狊）的相关系数
犜犪犫犾犲３ 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狊犫犲狋狑犲犲狀狀犲狋犖犿犻狀犲狉犪犾犻狕犪狋犻狅狀，犖狌狆狋犪犽犲犫狔狉狔犲犵狉犪狊狊犪狀犱狋犺犲犱犻犳犳犲狉犲狀狋犖犳狉犪犮狋犻狅狀狊犫犲犳狅狉犲犻狀犮狌犫犪狋犻狅狀
不同氮组分
Ｎｆｒａｃｔｉｏｎｓ
５龄苜蓿５ｙｅａｒａｌｆａｌｆａ
土壤净矿化氮量ＮｅｔＮｍｉｎ 黑麦草吸氮量Ｎｕｐｔａｋｅ
９龄苜蓿９ｙｅａｒａｌｆａｌｆａ
土壤净矿化氮量ＮｅｔＮｍｉｎ 黑麦草吸氮量Ｎｕｐｔａｋｅ
硝态氮 ＮＯ３－－Ｎ －０．００８ ０．１９７ ０．０５５ ０．７６９
铵态氮 ＮＨ４＋－Ｎ －０．１５２ －０．１２３ －０．２９６ －０．３７６
土壤微生物量氮ＳＭＢＮ ０．０３２ ０．０１０ ０．００１ －０．０３５
表示犘＜０．０５。ｍｅａｎｓ犘＜０．０５．
表４ 土壤净矿化氮量（犖犲狋犖犿犻狀）、黑麦草吸氮量（犖狌狆狋犪犽犲）与培养前后不同氮组分变化量（Δ犖犳狉犪犮狋犻狅狀狊）的相关系数
犜犪犫犾犲４ 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狊犫犲狋狑犲犲狀狀犲狋犖犿犻狀犲狉犪犾犻狕犪狋犻狅狀，犖狌狆狋犪犽犲犫狔狉狔犲犵狉犪狊狊犪狀犱狏犪狉犻犪狋犻狅狀狊
狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犖犳狉犪犮狋犻狅狀狊犫犲犳狅狉犲犪狀犱犪犳狋犲狉犻狀犮狌犫犪狋犻狅狀
不同氮组分变化量
ΔＮｆｒａｃｔｉｏｎｓ
５龄苜蓿５ｙｅａｒａｌｆａｌｆａ
土壤净矿化氮量ＮｅｔＮｍｉｎ 黑麦草吸氮量Ｎｕｐｔａｋｅ
９龄苜蓿９ｙｅａｒａｌｆａｌｆａ
土壤净矿化氮量ＮｅｔＮｍｉｎ 黑麦草吸氮量Ｎｕｐｔａｋｅ
硝态氮变化量ΔＮＯ３－－Ｎ ０．５０４ ０．６４８ ０．８３７ ０．７５５
铵态氮变化量ΔＮＨ４＋－Ｎ －０．７８８ ０．１８０ －０．６９０ ０．０１０
土壤微生物量氮变化量ΔＳＭＢＮ ０．５９４ ０．２４９ ０．７６２ ０．７１２
土壤净矿化氮量 ＮｅｔＮｍｉｎ ０．９８１ ０．９３１
表示犘＜０．０１，表示犘＜０．０５。ｍｅａｎｓ犘＜０．０１，ｍｅａｎｓ犘＜０．０５．
３ 讨论
叶优良和李生秀［１４］对陕西石灰性土壤研究表明，可矿化Ｎ反映土壤供Ｎ能力不佳是因为受起始ＮＯ３－－Ｎ
的干扰和影响。本试验中采用淋洗处理的目的在于去除土壤中已有的无机氮对Ｎ矿化的干扰，以保证培养中产
生的矿化氮能充分的反映土壤的可矿化氮量。研究发现，去除土壤中已有的无机氮，Ｎ净矿化率明显高于未淋洗
土壤，表明起始无机氮对土壤净矿化确有一定的抑制作用。虽然从表观上看，Ｌ处理的含量显著低于ＣＫ，但Ｌ
处理的ＮＯ３－－Ｎ含量是排除起始ＮＯ３－ －Ｎ后的净矿化量，在这个意义上，Ｌ处理产生的净 ＮＯ３－ －Ｎ高于
ＣＫ。土壤中存在对氮矿化的反馈机制，即较高的无机氮初始值会限制土壤氮的矿化，且这一机制与土壤微环境
中的“矿化－固定”过程有关，所以土壤无机氮含量一般与培养期间产生的矿化氮量呈负相关［１５］。
轮作制中种植豆科作物是供应作物氮素的主要途径之一。已有的研究表明，施加外源Ｎ会对土壤Ｎ库产生
“激发效应”，刺激Ｎ的净矿化作用［１６］。吕殿青等［１７］认为，外加氮能促进土壤氮的矿化、固定与激发效应，且外源
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Ｎ对土壤矿化的影响总是低肥力土壤高于高肥力土壤，这与本试验的结果类似。在本研究中，无植被覆盖处理
下，施加外源Ｎ肥对５龄苜蓿土壤产生“激发效应”，而９龄苜蓿土壤Ｎ的净矿化反而受到抑制。这可能是由于
９龄苜蓿土壤微生物活性受到施氮影响被抑制。施加外源Ｎ并有植被覆盖的情况下，５和９龄苜蓿均表现出较
高的土壤Ｎ净矿化率，在有植被覆盖情况下，不仅微生物自身在影响土壤Ｎ矿化，植物生长及其与微生物之间的
交互效应也起了关键作用［１８，１９］。植被对土壤氮矿化的影响主要是通过对微生物的影响来完成的［２０］，植物通过
吸收土壤中营养物质，增加了土壤中，特别是根际区营养物质的释放［２１］。植物根系的生长会与微生物竞争根际
区的营养，同时会从根际区分泌出特殊的能源，刺激了微生物活性，促进了Ｎ的矿化［２１～２４］。而植物生长过程中
大量吸收土壤中矿化的ＮＯ３－－Ｎ，导致ＮＯ３－－Ｎ在土壤中积累减少。
对草地生态系统来说，不同年龄草地的Ｃ／Ｎ相近，其氮矿化和固持状态却不尽相同［２５］。Ｈａｔｃｈ等［２６］发现以
黑麦草为主的草地净矿化速率随着年龄和有机质含量的增加而增加。在此，９龄苜蓿土壤氮净矿化率高于５龄
苜蓿土壤，亦证明了这一点。但苜蓿土壤氮的净矿化率不同年龄间的差异会由于植被覆盖而缩小，这可能是由于
植被生长对土壤Ｎ矿化的影响更大，从而消弱了年龄带来的差异。
李生秀和李和生［２７］研究认为，土壤起始ＮＯ３－－Ｎ含量是较好的旱地土壤供氮指标，而ＮＨ４＋－Ｎ亦作为供
氮指标在水稻（犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪）土上应用广泛［２８］。本研究发现，起始ＮＯ３－－Ｎ和ＮＨ４＋－Ｎ含量不能完全反映
土壤的氮矿化能力，而作物生长期间产生的可矿化氮作为土壤供氮能力指标效果更好。土壤微生物态氮作为土
壤活性氮库中的重要组成部分，是否可以作为土壤有机质矿化的指标尚有争议，焦点在于微生物量可以供给作物
对氮需求的绝大部分，但并没有明确微生物氮库的大小是否可以作为土壤有机质矿化的指标［２９，３０］。Ｏｌｆｓ［３１］认
为，微生物量的大小可以用来预测矿化率。本研究亦显示，培养期间土壤微生物量氮的变化量可作为反映土壤氮
素矿化能力的指标之一。但有关植物生长期间土壤微生物量氮在土壤氮素转化中的作用及其对植物的有效性方
面尚需作进一步的研究。
４ 结论
５龄苜蓿土壤去除起始氮后 ＮＯ３－ －Ｎ含量可增加３．５４倍，Ｎ净矿化率增加２．５倍，外源氮素添加下，
ＮＯ３－－Ｎ含量显著增加５６倍；去除初始氮和施加外源氮均显著提高了Ｎ净矿化率；种植黑麦草、淋溶后种植黑
麦草和添加外源氮素下的净矿化率分别是对照的９．４，１１．３和２０．３倍，植被覆盖促进了土壤Ｎ的矿化。
去除起始氮使９龄苜蓿土壤的 Ｎ 净矿化率增加了０．０７ｍｇ／（ｋｇ·ｄ），施加外源氮则使其降低了０．１
ｍｇ／（ｋｇ·ｄ）。外加氮源＋黑麦草处理下Ｎ净矿化率增至０．５９ｍｇ／（ｋｇ·ｄ），是仅施加外加氮源处理的９．８倍。
９龄苜蓿土壤的净矿化率高于５龄苜蓿，表明９龄苜蓿的土壤供氮潜力高于５龄苜蓿。
建议在草田轮作系统中，紫花苜蓿土壤翻耕后不宜休闲，应立即种植后续作物，可减少雨季土壤表层氮的淋
失，提高氮素有效性。
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ＨＡＮＦａｎｇｈｕ，ＳＨＥＮＹｕｙｉｎｇ，ＷＡＮＧＸｉ，ＺＨＯＵＳｈａｏｐｉｎｇ，ＹＡＮＧＪｉｎｇ，ＧＥＮＧＬｉｙｉｎｇ
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犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｉｎｃｕｂａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ（１２ｗｅｅｋｓ）ｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｌｅａｃｈｉｎｇｉｎｉｔｉａｌ
ｍｉｎｅｒａｌＮ，Ｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ，ａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｏｖｅｒａｇｅｏｎｓｏｉｌｎｉｔｒｏｇｅｎｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆ５ａｎｄ９ｙｅａｒａｌｆａｌｆａ（犕犲犱犻
犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪）ｇｒａｓｓｌａｎｄｓｉｎｔｈｅＱｉｎｇｙａｎｇＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ．ＴｈｅｉｎｉｔｉａｌｍｉｎｅｒａｌＮａｆｆｅｃｔｅｄＮｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅ
ｎｅｔＮｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ０．０５－０．０７ｍｇ／（ｋｇ·ｄ）ａｆｔｅｒｔｈｅｉｎｉｔｉａｌＮｗａｓｔａｋｅｎａｗａｙ．ＷｈｅｎＮｆｅｒ
ｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｗａｓａｄｏｐｔｅｄ，ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＮＯ３－－Ｎｉｎ５ａｎｄ９ｙｅａｒａｌｆａｌｆａｇｒａｓｓｌａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ５６ａｎｄ２ｔｉｍｅｓ
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄｎｅｔＮ ｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ２００％ｉｎ５ｙｅａｒａｌｆａｌｆａｇｒａｓｓｌａｎｄ，ｂｕｔｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ
６２．５％ｉｎ９ｙｅａｒａｌｆａｌｆａｇｒａｓｓｌａｎｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｐｌａｎｔｉｎｇｒｙｅｇｒａｓｓ（犔狅犾犻狌犿狆犲狉犲狀狀犲）ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｅｄＮｍｉｎ
ｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅ．Ｆｏｒｉｎｓｔａｎｃｅ，ｎｅｔＮｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｓｉｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｉｔｈｒｙｅｇｒａｓｓｗｅｒｅ１２ｔｏ１８ｔｉｍｅｓｈｉｇｈｅｒ
ｔｈａｎｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｖａｌｕｅｓｉｎｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔＮ＋Ｒｙｅ，ｗｈｅｒｅｔｈｅｙｗｅｒｅ１８ｔｏ２５ｔｉｍｅｓ
ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓ．Ｎｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｎ９ｙｅａｒａｌｆａｌｆａｓｔａｎｄｓｗａｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｉｎ５ｙｅａｒａｌｆａｌｆａ．
ＩｎｇｒａｓｓｃｒｏｐｒｏｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｏｎｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ，ｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｐｌａｎｔｓｓｈｏｕｌｄｂｅｓｏｗｅｄｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙａｆｔｅｒａｌｆａｌｆａ
ｉｓｒｅｍｏｖｅｄａｓｄｅｎｓｅｐｌａｎｔｃｏｖｅｒａｇｅｓｈｏｕｌｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｒｉｓｋｏｆｌｏｓｉｎｇＮＯ３－ａｎｄｔｈｕｓｅｎｈａｎｃｅＮａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｉｎｔｈｅ
ｒａｉｎｙｓｅａｓｏｎ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ；ｌｅａｃｈｉｎｇ；Ｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ；ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｏｖｅｒａｇｅ；ｎｅｔＮｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅ
７１第１８卷第２期 草业学报２００９年