氮磷添加对黄土高原小麦土壤养分含量及生态化学计量特征的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0365

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (10): 95-102.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0365

所属专题：小麦

• 资源·环境·生态·土壤·气象 • 上一篇下一篇

氮磷添加对黄土高原小麦土壤养分含量及生态化学计量特征的影响

李志强¹(), 齐鹏¹^,²^,³(), 王雅芝¹, 王晓娇⁴, 甘润¹, 薛江龙¹, 李国山⁵

¹ 甘肃农业大学资源与环境学院，兰州 730070
² 甘肃农业大学甘肃省干旱生境作物学重点实验室，兰州 730070
³ 甘肃省畜禽废弃物资源化利用工程研究中心，兰州 730070
⁴ 甘肃农业大学管理学院，兰州 730070
⁵ 甘肃省武威市农业技术推广中心，甘肃武威 733000

收稿日期:2023-05-08 修回日期:2023-11-06 出版日期:2024-04-05 发布日期:2024-04-01
通讯作者:
齐鹏，男，1979年出生，甘肃武威人，副教授，博士，研究方向：土壤生态。通信地址：730070 甘肃省兰州市安宁区营门村1号甘肃农业大学，E-mail：gsauqip@163.com。
作者简介:
李志强，男，1997年出生，甘肃陇西人，硕士研究生，研究方向：农田土壤碳循环。通信地址：730070 甘肃省兰州市安宁区营门村1号甘肃农业大学，E-mail：2470526460@qq.com。
基金资助:
甘肃省高校创新基金项目“不同氮磷配施对陇中黄土高原旱作农田土壤磷形态的影响研究”(2020B-135); 甘肃农业大学青年导师扶持基金项目“磷添加对旱作农田温室气体排放的酶学机制”(GAU-QDFC-2021-20); 重点研发计划-农业领域“武威市沿沙灌区盐碱地土壤改良及耕地质量提升技术体系研究”(23YFNH0003)

Effect of Nitrogen and Phosphorus Addition on Nutrient Content and Ecological Stoichiometry Characteristics of Wheat Soils in Loess Plateau

LI Zhiqiang¹(), QI Peng¹^,²^,³(), WANG Yazhi¹, WANG Xiaojiao⁴, GAN Run¹, XUE Jianglong¹, LI Guoshan⁵

¹ College of Resources and Environmental Sciences, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070
² Gansu Provincial Key Laboratory of Arid Land Crop Science, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070
³ Engineering Research Center for the Resource Utilization of Livestock and Poultry Wastes in Gansu Province, Lanzhou 730070
⁴ College of Management, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070
⁵ Wuwei Agricultural Technology Extension Center, Wuwei, Gansu 733000

Received:2023-05-08 Revised:2023-11-06 Published:2024-04-05 Online:2024-04-01

摘要/Abstract

摘要：

为探究不同施氮和施磷水平对农田土壤全量养分、速效养分含量及其生态化学计量的影响，分析土壤环境因子和碳、氮、磷含量与全量养分生态化学计量和速效养分生态化学计量相关关系，阐明不同施肥水平对农田土壤养分动态平衡的影响。以黄土高原春小麦农田土壤为研究对象，于2017年布设N、P添加试验，试验处理包括对照(CK)、低氮(LN)、中氮(MN)、高氮(HN)、低磷(LP)、中磷(MP)、高磷(HP)共7个处理。结果表明：（1）氮添加显著增加了土壤氨态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)含量，磷添加显著降低了土壤NH₄⁺-N、NO₃^--N含量(P<0.05)；氮、磷养分添加对全氮(TN)含量均无显著影响(P>0.05)。（2）N添加显著增加了土壤C/N、C/P、N/P、C/AP、AN/AP，显著降低了土壤C/AN(P<0.05)；P添加显著降低了土壤C/N、C/P、N/P、C/AP、AN/AP，显著增加了土壤C/AN(P<0.05)。（3）土壤C/N和C/AN呈显著负相关关系(P<0.05)，C/P和C/AP、N/P和AN/AP呈显著正相关关系。综上，黄土高原地区农田土壤速效养分和速效生态化学计量能够更加灵敏地响应N、P养分添加。

关键词: 土壤养分, 生态化学计量, 黄土高原, 主成分分析

Abstract:

To investigate the effects of different nitrogen and phosphorus levels on total nutrient content, available nutrient content and ecological stoichiometry in agricultural soils, the authors analyzed the relationships between soil environmental factors, carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) content, and the ecological stoichiometry of total and available nutrients to elucidate the impact of different fertilizer levels on the dynamic balance of soil nutrients in agricultural fields. We selected spring wheat farmland soils in Loess Plateau as our research subject and conducted N and P addition experiments in 2017. The experimental treatments included a control group (CK), low nitrogen (LN), medium nitrogen (MN), high nitrogen (HN), low phosphorus (LP), medium phosphorus (MP) and high phosphorus (HP), totaling seven treatments. The results showed that: (1) nitrogen addition significantly increased the content of ammonium nitrogen (NH₄⁺-N) and nitrate nitrogen (NO₃^--N) in the soil, while phosphorus addition significantly decreased the NH₄⁺-N and NO₃^--N content (P<0.05). The addition of nitrogen and phosphorus nutrients had no significant effect on total nitrogen (TN) content (P>0.05). (2) N addition significantly increased soil C/N, C/P, N/P, C/AP and AN/AP ratios, and significantly decreased soil C/AN ratio (P<0.05). P addition significantly decreased soil C/N, C/P, N/P, C/AP and AN/AP ratios, and increased soil C/AN ratio (P<0.05). (3) Soil C/N and C/AN showed a significant negative correlation (P<0.05), while C/P and C/AP, N/P and AN/AP showed a significant positive correlation. In conclusion, available nutrient content and available ecological stoichiometry in agricultural soils in loess plateau region are more sensitive to N and P nutrient additions.

Key words: soil nutrients, ecological stoichiometry, loess plateau, principal component analysis

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图/表 5

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土壤因子	PC₁	PC₂	公因子方差	因子权重/%
AN/AP	0.99	0.079	0.987	8.14
C/AP	0.993	0.015	0.986	8.13
TN	-0.175	0.977	0.985	8.12
AP	0.984	0.109	0.980	8.08
NO₃^--N	0.981	0.129	0.979	8.08
C/TP	0.982	0.007	0.965	7.96
C/AN	-0.963	0.013	0.928	7.65
SOC	0.946	0.179	0.927	7.65
C/TN	0.955	-0.106	0.924	7.62
TN/TP	0.936	0.074	0.881	7.27
TP	-0.919	0.182	0.878	7.24
AN	-0.917	0.165	0.868	7.16
NH₄⁺-N	0.913	0.033	0.835	6.89
初始特征值	11.024	1.10
贡献率/%	84.801	8.48
累计贡献率/%	84.801	96.546

土壤因子	PC₁	PC₂	公因子方差	因子权重/%
AN/AP	0.99	0.079	0.987	8.14
C/AP	0.993	0.015	0.986	8.13
TN	-0.175	0.977	0.985	8.12
AP	0.984	0.109	0.980	8.08
NO₃^--N	0.981	0.129	0.979	8.08
C/TP	0.982	0.007	0.965	7.96
C/AN	-0.963	0.013	0.928	7.65
SOC	0.946	0.179	0.927	7.65
C/TN	0.955	-0.106	0.924	7.62
TN/TP	0.936	0.074	0.881	7.27
TP	-0.919	0.182	0.878	7.24
AN	-0.917	0.165	0.868	7.16
NH₄⁺-N	0.913	0.033	0.835	6.89
初始特征值	11.024	1.10
贡献率/%	84.801	8.48
累计贡献率/%	84.801	96.546

氮磷添加对黄土高原小麦土壤养分含量及生态化学计量特征的影响

Effect of Nitrogen and Phosphorus Addition on Nutrient Content and Ecological Stoichiometry Characteristics of Wheat Soils in Loess Plateau

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