莫凌梓，彭彬，王嘉珊，黃偉斌，陳小花，徐國(guó)良

廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510006

大氣氮沉降是近年來(lái)全球變化研究的焦點(diǎn)問(wèn)題之一（Liu et al.，2011；Bobbink et al.，2010），隨著礦物燃料、汽車產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和土地利用變化的發(fā)展，大氣氮沉降在全球范圍內(nèi)迅速增加。大量而持續(xù)的氮沉降對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)造成了廣泛的影響（賀成武等，2014；Tu et al.，2011）。隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，近年來(lái)中國(guó)大氣氮沉降量也逐年上升。1981—2010年，中國(guó)總氮沉降量以 0.041 g·m-2的速度逐年上升（Liu et al.，2013），2010年中國(guó)氮沉降總量約為7.6×1012g（鄭丹楠等，2014）。氮沉降對(duì)環(huán)境影響的研究成為確?？沙掷m(xù)發(fā)展的一個(gè)戰(zhàn)略需求，逐漸引起國(guó)內(nèi)學(xué)者的重視（Fang et al.，2011；Lu et al.，2010）。

隨著生態(tài)城市概念的提出和發(fā)展，人們?nèi)找孀⒁獾匠鞘芯G地的生態(tài)意義（保護(hù)生物多樣性）和環(huán)境價(jià)值（降溫增濕、固碳釋氧、抗污染、降噪）（蘇泳嫻等，2011）。然而，城市生態(tài)系統(tǒng)是人類活動(dòng)最強(qiáng)烈的區(qū)域，快速的城市化進(jìn)程改造了城市大部分下墊面（周莉等，2015；陶瑋等，2014），且城市建筑緊湊密集，而城市內(nèi)的林地、草地、水體等面積相對(duì)較小，這就影響到城市內(nèi)的水、熱、小循環(huán)和小氣候，整個(gè)城市生態(tài)系統(tǒng)容易被影響和破壞。由于人口密度高、工業(yè)布局密集和交通繁忙等原因，人類生產(chǎn)、生活排放的氮化合物大量存在于城市環(huán)境中，并且城市氮的來(lái)源復(fù)雜。研究發(fā)現(xiàn)，城市內(nèi)部產(chǎn)生的氮氧化物可通過(guò)大氣沉降回到城區(qū)范圍內(nèi)（Russell et al.，1993），這些氮氧化物最終成為城市生態(tài)系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)鹽來(lái)源（Schaefer et al.，2009）。目前已知氮沉降的增加將對(duì)各種生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和過(guò)程產(chǎn)生重要影響。例如，短期的氮沉降增加會(huì)促進(jìn)植物生長(zhǎng)（李德軍等，2005）、降低有機(jī)質(zhì)分解速度并提高生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力（Tonitto et al.，2014），然而過(guò)量的氮沉降會(huì)引起植被衰退、土壤酸化、土壤元素比例失衡等生態(tài)問(wèn)題（Isobe et al.，2012；袁穎紅等，2011；肖輝林，2001）。因此大量而持續(xù)的氮沉降可能對(duì)城市綠地植物和土壤產(chǎn)生影響，并且最終影響城市綠地系統(tǒng)質(zhì)量、功能。然而，目前關(guān)于氮沉降對(duì)城市綠地生態(tài)環(huán)境和生物健康的影響途徑、危害程度仍缺乏足夠的研究，未能深入認(rèn)識(shí)其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

果嶺草（Cynodon dactylon）成坪后草從較密，耐低矮修剪和頻繁刈割，踐踏后易于復(fù)蘇，全年常青，被應(yīng)用于城市綠化。本研究選取果嶺草作為研究對(duì)象，設(shè)置模擬大氣氮沉降梯度控制實(shí)驗(yàn)，探討不同程度氮沉降增加對(duì)城市綠地植物及土壤化學(xué)性質(zhì)的影響。本研究試圖驗(yàn)證以下科學(xué)假設(shè)：（1）與其他生態(tài)系統(tǒng)類似，大氣氮沉降將對(duì)城市綠地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生明顯影響；（2）持續(xù)氮沉降下，城市綠地生態(tài)系統(tǒng)地上、地下部分將產(chǎn)生協(xié)同響應(yīng)。本研究可以進(jìn)一步完善大氣氮沉降對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)影響的研究，揭示氮沉降在城市中可能產(chǎn)生的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

1　材料與方法

1.1　實(shí)驗(yàn)地概況

實(shí)驗(yàn)地設(shè)置在廣東省廣州市廣州大學(xué)城內(nèi)（113°38′E，23°04′N），由于長(zhǎng)期的人為擾動(dòng)，樣地土壤中含有少量石頭、瓦塊等侵入體。實(shí)驗(yàn)地屬海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候，以溫暖多雨、光熱充足、夏季長(zhǎng)、霜期短為特征。全年平均氣溫20～22 ℃，一年中最熱的月份是 7月，月平均氣溫達(dá) 28.7 ℃。最冷月為1月，月平均氣溫為9～16 ℃。平均相對(duì)濕度77%，4—9月為雨季，全年水熱同期，雨量充沛。Huang et al.（2012）于廣州市白云區(qū)、天河區(qū)、蘿崗區(qū)、從化市設(shè)立觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)得其大氣無(wú)機(jī)氮沉降量分別為 4.33、4.12、3.52 和 3.01 g·m-2·a-1。

1.2　樣地設(shè)計(jì)

2016年4月4日建設(shè)樣地，樣地所有土壤均混勻。實(shí)驗(yàn)分為4個(gè)處理組，包括對(duì)照（0 g·m-2·a-1）、N1（5 g·m-2·a-1），N2（10 g·m-2·a-1），N3（15 g·m-2·a-1），采用區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè) 5 個(gè)區(qū)組，每個(gè)區(qū)組包括 4種處理，即每個(gè)處理有5個(gè)重復(fù)，共有20個(gè)小樣方。每個(gè)小樣方的面積為2 m×2 m=4 m2。不同區(qū)組之間以寬50 cm，深35 cm的溝作為間隔；同一區(qū)組不同處理小樣方之間以長(zhǎng)2 m，寬1 m的地塊作為間隔。為防止不同處理間土壤相互之間產(chǎn)生干擾，小樣方四周均插入有機(jī)塑料擋板（深 60 cm）作為間隔。每個(gè)小區(qū)內(nèi)均勻鋪種50 g果嶺草草籽，草籽鋪植兩周后，每月使用背負(fù)式自動(dòng)噴霧器于不同處理小區(qū)內(nèi)噴灑1次NH4NO3溶液。為保證試驗(yàn)順利進(jìn)行，每月進(jìn)行人工除雜草1～2次。

1.3　樣地土壤性質(zhì)本底調(diào)查

試驗(yàn)開(kāi)始前（2016年4月）對(duì)樣地0～10 cm土層土壤性質(zhì)背景進(jìn)行本底調(diào)查，各項(xiàng)指標(biāo)均無(wú)顯著差異（表1）。

1.4　采樣與測(cè)定

連續(xù)進(jìn)行氮沉降實(shí)驗(yàn)3個(gè)月（2016年7月）、6個(gè)月（2016年10月）和12個(gè)月（2017年5月）后測(cè)定土壤化學(xué)性質(zhì)和果嶺草株高。

土壤樣品采集：采樣時(shí)，采用對(duì)角線法，在每個(gè)小樣方內(nèi)，選取4個(gè)點(diǎn)，在每個(gè)點(diǎn)用直徑為3 cm的取土器分兩個(gè)土層（0～5 cm和5～10 cm）采集土樣，同一個(gè)小樣方的土壤充分混合后作為1份混合樣品，每個(gè)處理共得到5個(gè)重復(fù)樣品。

土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定：土壤硝態(tài)氮采用波長(zhǎng)比色法測(cè)定；銨態(tài)氮采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定；全氮采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定；全碳采用重鉻酸鉀法測(cè)定；全磷采用鉬銻抗（鉬藍(lán)）比色法測(cè)定；土壤pH值采用水浸提酸度計(jì)法，水土質(zhì)量比為2.5∶1。

株高測(cè)定：在每個(gè)樣地內(nèi)分別選擇 50株果嶺草，用直尺測(cè)量其株高，計(jì)算株高平均值，每個(gè)處理得到5個(gè)重復(fù)樣品。

生物量測(cè)定：試驗(yàn)進(jìn)行 12個(gè)月后，將完整的植株連同根系從樣地中取出，洗凈，將地下部分與地上部分分離，采用烘干稱重法（精確到0.01 g）測(cè)定植物地上部分和地下部分的生物量干質(zhì)量，每個(gè)處理得到5個(gè)重復(fù)樣品。

根冠比測(cè)定：根冠比為植物地下部分與地上部分生物量干質(zhì)量（g）的比值。

1.5　數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用SPSS 19.0和Excel 2007軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，采用多因素方差分析（three-way ANOVA）檢驗(yàn)取樣期、土層、不同氮處理組之間是否存在交互作用；采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析不同土層的顯著性差異；采用單因素方差分析（one-way ANOVA）檢驗(yàn)不同取樣期和氮處理組的差異顯著性，并采用最小顯著差異法（LSD）對(duì)不同處理間各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行多重比較。運(yùn)用 Origin 8.5軟件作圖。

表1　苗圃樣地土壤基本化學(xué)性狀（0～10 cm）Table 1　The basis soil chemical properties of the plots (0～10 cm)

2　結(jié)果與分析

方差分析結(jié)果（表 2、表 3）顯示，不同取樣期的果嶺草株高、土壤 pH、全氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、全碳、全磷均存在極顯著差異（P＜0.01）；不同土層的土壤 pH、全氮、銨態(tài)氮和全碳存在極顯著差異（P＜0.01）；不同氮處理下，果嶺草株高、植株密度、根冠比、土壤 pH、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮存在極顯著差異（P＜0.01），地上、地下生物量和全碳存在顯著差異（P＜0.05）。取樣期與土層的交互作用下，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮存在極顯著差異（P＜0.01），pH、硝態(tài)氮和全氮存在顯著差異（P＜0.05）；取樣期與氮處理交互作用下，銨態(tài)氮與硝態(tài)氮存在極顯著差異（P＜0.01）；土層與氮處理交互作用下，pH存在顯著差異（P＜0.05），銨態(tài)氮存在極顯著差異（P＜0.01）；取樣期、土層和氮處理的交互作用下，銨態(tài)氮存在極顯著差異（P＜0.01）。

2.1　氮沉降對(duì)果嶺草的影響

2.1.1氮沉降對(duì)果嶺草株高和密度的影響

試驗(yàn)期間，果嶺草持續(xù)生長(zhǎng)。不同水平氮沉降處理之間果嶺草株高呈現(xiàn)顯著差異（P＜0.05）（圖1）。施氮3個(gè)月和6個(gè)月后，不同處理間果嶺草株高表現(xiàn)為 N1＞N2＞N0＞N3。施氮 3個(gè)月，N1處理和N2處理下果嶺草株高比 N0分別高 19.70%和8.92%，而N3處理果嶺草株高比 N0低17.69%，N1、N2處理與N3處理差異顯著（P＜0.05）。施氮6個(gè)月，N1處理和N2處理下果嶺草株高比N0分別高23.50%和7.58%，而N3處理果嶺草株高比N0低32.34%，N3處理與N1處理差異顯著（P＜0.05）。施氮12個(gè)月后，果嶺草株高表現(xiàn)為N2＞N1＞N3＞N0，N1、N2和 N3 處理下果嶺草株高比N0分別高28.00%、39.45%和14.02%，N2處理與N0處理差異顯著（P＜0.05）。

圖1　不同氮沉降處理對(duì)果嶺草株高的影響Fig. 1　Effects of different nitrogen treatments on the height of the green grass

表2　各因子及其交互作用對(duì)樣地植株的影響Table 2　Main and interaction effects of sampling data and nitrogen treatments on plant in sample plot (A three-way ANOVA results were showed)

表3　各因子及其交互作用對(duì)樣地土壤化學(xué)性質(zhì)的影響Table 3　Main and interaction effects of sampling data, soil layer and nitrogen treatments on soil chemical properties in sample plot(A three-way ANOVA results were showed)

施氮 12個(gè)月后，不同氮處理的果嶺草植株密度差異極顯著（P＜0.01），不同處理間果嶺草植株密度表現(xiàn)為N1＞N2＞N0＞N3，N1處理植株密度極顯著大于N0、N2和N3處理（圖2）。

圖2　12個(gè)月后不同氮沉降處理對(duì)果嶺草植株密度的影響Fig. 2　Effects of different nitrogen treatments on the density of the green grass after 12 months

2.1.2氮沉降對(duì)果嶺草生物量及根冠比的影響

施氮 12個(gè)月后，不同氮處理對(duì)果嶺草地上、地下生物量和根冠比產(chǎn)生顯著影響（P＜0.05）（表2），地上生物量表現(xiàn)為 N1＞N2＞N0＞N3（圖 3），N1與N0、N3地上生物量差異極顯著（P＜0.01）；地下生物量表現(xiàn)為 N1＞N2＞N3＞N0（圖 4），其中 N1與N0、N2地下生物量差異顯著（P＜0.05），與N3差異極顯著（P＜0.01）。根冠比表現(xiàn)為 N0＞N1＞N3＞N2（圖 5），N0與 N2、N3根冠比具有極顯著差異（P＜0.01），與 N1 具有顯著差異（P＜0.05）。

圖3　12個(gè)月后不同氮沉降處理對(duì)果嶺草地上生物量的影響Fig. 3　Effects of different nitrogen treatments on the above biomass of the green grass after 12 months

圖4　12個(gè)月后不同氮沉降處理對(duì)果嶺草地下生物量的影響Fig. 4　Effects of different nitrogen treatments on the underground biomass of the green grass after 12 months

圖5　12個(gè)月后不同氮沉降處理對(duì)果嶺草根冠比的影響Fig. 5　Effects of different nitrogen treatments on the Root/Shoot ratio of the green grass after 12 months

2.2　氮沉降對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.2.1氮沉降對(duì)土壤pH值的影響

施氮處理前，苗圃各個(gè)樣地土壤pH值近似，均呈弱堿性（表1）。N處理水平和時(shí)長(zhǎng)對(duì)土壤pH值均產(chǎn)生了顯著影響（表3）。氮沉降處理3個(gè)月后，苗圃土壤pH值有所下降，但總體下降幅度較小，不同濃度氮沉降處理之間的土壤pH值差異并不顯著（圖6）。6個(gè)月氮處理后，土壤表層pH值受到氮處理明顯影響，0～5 cm土層pH值顯著低于5～10 cm土層（P＜0.05），同時(shí)0～5 cm土層不同處理水平之間也存在顯著差異（P＜0.05），處理強(qiáng)度越大，土壤pH值越低，N1、N2、N3的pH值分別比N0低8.81%、17.11%、21.23%，其中N0與N2、N3之間存在顯著性差異（P＜0.05）。12個(gè)月氮處理后，土壤pH值進(jìn)一步下降，0～5 cm土層pH值低于5～10 cm土層，且兩個(gè)土層間存在極顯著差異（P＜0.01），0～5 cm 土層不同處理水平之間存在極顯著差異（P＜0.01），N1、N2、N3的pH值分別比N0低9.11%、20.00%、26.39%，其中 N0與 N2差異顯著（P＜0.05）、與N3差異極顯著（P＜0.01）；5～10 cm土層不同處理水平之間存在顯著差異（P＜0.05），N1、N2、N3的pH值分別比N0低2.91%、6.39%、8.27%，其中N0與N2、N3存在顯著性差異（P＜0.05）。

圖6　氮沉降處理對(duì)土壤pH的影響Fig. 6　Effects of different nitrogen treatments on soil pH

2.2.2氮沉降對(duì)土壤全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的影響

不同取樣期土壤全氮存在極顯著差異（P＜0.01）（表 3），氮沉降增加處理對(duì)土壤全氮含量產(chǎn)生了一定影響（圖7）。氮處理3個(gè)月后，不同處理間土壤全氮含量并未出現(xiàn)顯著差異。施氮處理6個(gè)月后，兩個(gè)土層的土壤全氮含量表現(xiàn)為 N3＞N2＞N1＞N0。施氮處理12個(gè)月后，0～5 cm土層的土壤全氮含量表現(xiàn)為 N3＞N2＞N1＞N0；5～10 cm 土壤全氮含量表現(xiàn)為 N3＞N1＞N2＞N0，其中 N3與 N0、N1存在顯著差異（P＜0.05）。

氮沉降增加對(duì)土壤銨態(tài)氮影響顯著，土壤銨態(tài)氮含量隨施氮水平增加和施氮時(shí)間延長(zhǎng)而增加（圖8）。氮沉降處理6個(gè)月后，0～5 cm土層的銨態(tài)氮含量極顯著高于 5～10 cm 土層（P＜0.01），同時(shí) 0～5 cm土層銨態(tài)氮含量隨處理水平的增加而顯著遞增，呈現(xiàn)明顯的N3＞N2＞N1＞N0梯度變化。氮沉降處理12個(gè)月后，土壤銨態(tài)氮含量持續(xù)增加，0～5 cm土層銨態(tài)氮含量極顯著高于5～10 cm土層（P＜0.01），兩個(gè)土層均呈N3＞N2＞N1＞N0梯度變化，不同氮處理之間的差異極顯著（P＜0.01）。

圖7　氮沉降處理對(duì)土壤全氮含量的影響Fig. 7　Effects of different nitrogen treatments on soi ltotal nitrogen

不同取樣期及不同氮沉降處理下硝態(tài)氮的差異極顯著（P＜0.01）（表3）。施氮 3個(gè)月后，不同氮沉降處理土壤硝態(tài)氮含量差異并不顯著（圖9），0～5 cm土層土壤硝態(tài)氮含量均低于5～10 cm土層；施氮6個(gè)月后，硝態(tài)氮含量反而比3個(gè)月時(shí)低，0～5 cm 土層硝態(tài)氮含量極顯著高于 5～10 cm 土層（P＜0.01），兩個(gè)土層不同氮沉降處理下呈現(xiàn)N3＞N2＞N1＞N0梯度變化，0～5 cm 土層不同氮處理之間土壤硝態(tài)氮存在極顯著差異（P＜0.01）。施氮12個(gè)月后，硝態(tài)氮含量比施氮6個(gè)月時(shí)高，0～5 cm土層硝態(tài)氮含量高于5～10 cm土層，但兩個(gè)土層差異不顯著，不同氮沉降處理均呈現(xiàn) N3＞N2＞N1＞N0梯度變化，兩個(gè)土層不同氮處理之間土壤硝態(tài)氮含量存在極顯著差異（P＜0.01）。

圖8　氮沉降處理對(duì)土壤銨態(tài)氮含量的影響Fig. 8　Effects of different nitrogen treatments on soilN

圖9　氮沉降處理對(duì)土壤硝態(tài)氮含量的影響Fig. 9　Effects of different nitrogen treatments on soil N

2.2.3氮沉降對(duì)土壤全碳、全磷的影響

不同取樣期全碳與全磷含量均有極顯著差異（P＜0.01）（表3），但不同氮沉降增加處理間的全碳和全磷含量并未出現(xiàn)顯著差異（圖10，圖11），氮沉降并未對(duì)土壤全碳和全磷含量產(chǎn)生顯著影響。

3　討論

3.1　氮沉降對(duì)城市綠地植物生長(zhǎng)的影響

株高是表征植物獲取空間和光照資源能力的重要指標(biāo)，也是衡量植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要指標(biāo)（李文達(dá)等，2016）。本研究中，增加外源氮總體上促進(jìn)了果嶺草的生長(zhǎng)。氮沉降處理3個(gè)月和6個(gè)月后，低氮、中氮處理組的果嶺草株高均高于對(duì)照組。值得注意的是，3個(gè)月時(shí)低氮處理組果嶺草株高最大，而6個(gè)月時(shí)中氮處理組株高最大；高氮處理組的果嶺草株高在處理3個(gè)月和6個(gè)月時(shí)低于對(duì)照組，表明受到氮處理的負(fù)效應(yīng)影響，但在處理12個(gè)月后，高氮處理組的果嶺草株高高于對(duì)照組。氮增加的負(fù)效應(yīng)沒(méi)有體現(xiàn)時(shí)間累積作用，卻表現(xiàn)出高氮處理的正效應(yīng)，可能是受到了水分條件變化的影響（徐國(guó)良等，2005）。因?yàn)榻邓募竟?jié)變化影響了植物對(duì)氮的吸收利用。氮沉降處理后3～6個(gè)月廣州正值雨季，尤其是7月、8月降水較多，植物對(duì)氮的利用率較高，而處理 12個(gè)月時(shí)廣州正值干季，降水較少，植物對(duì)氮的利用率較低，因此高氮處理可對(duì)果嶺草株高產(chǎn)生正效應(yīng)。相關(guān)研究表明，水分能夠影響氮對(duì)植物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，充足的水分供給能保證氮發(fā)揮最大的效應(yīng)，反之，水分缺乏時(shí)氮對(duì)植物生長(zhǎng)的作用會(huì)受到限制（周曉兵，2010）；Mcculley et al.（2009）對(duì)半干旱矮草草原和半濕潤(rùn)高桿草草原進(jìn)行研究，指出植物對(duì)氮素的利用效率隨降水增加而增加；Giese et al.（2011）發(fā)現(xiàn)可利用無(wú)機(jī)氮和植物生產(chǎn)力與植物氮吸收量之間存在正相關(guān)關(guān)系，植物生產(chǎn)力和氮的可利用性具有同步變化規(guī)律。不過(guò)，由于本實(shí)驗(yàn)研究時(shí)間較短，關(guān)于降水變化影響城市草本植物對(duì)氮素吸收利用的作用機(jī)制，還有待進(jìn)一步研究。

圖10　氮沉降處理對(duì)土壤全碳含量的影響Fig. 10　Effects of different nitrogen treatments on soil total carbon

圖11　氮沉降處理對(duì)土壤全磷含量的影響Fig. 11　Effects of different nitrogen treatments on soil total phosphor

生物量可有效反映植物的生長(zhǎng)狀況（楊鑫等，2014），而根冠比可表征植物地上和地下生物量之間分配比例的關(guān)系，也可反映植物對(duì)自身資源的空間配置狀況（潘慶民等，2004）。相關(guān)研究表明，隨著土壤中氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，植物根系的養(yǎng)分吸收能力逐漸過(guò)剩，植株會(huì)將更多的資源分配給地上部分，使得地上部分變得高大，地上生物量相應(yīng)增加，以利于獲得更多的光照（李盼盼等，2017）；同時(shí)，當(dāng)土壤中養(yǎng)分充足時(shí)，植物生長(zhǎng)由養(yǎng)分限制轉(zhuǎn)變?yōu)楣庀拗?，為了使自身獲得充足的光照，減輕植物受遮陰的影響，相較于根系，植株需分配更多的生物量到地上碳同化器官，使植物地上部分得到最快生長(zhǎng)，在土壤養(yǎng)分過(guò)于充足時(shí)，根冠比反而較低（祁瑜等，2011；唐華等，2011）。因此，植物根冠比通常隨著施氮量的增加而減小（王忠強(qiáng)等，2007）。Pan et al.（2005）發(fā)現(xiàn)氮添加顯著増加了羊草（Leymus chinensis）的地上、地下生物量，并且顯著降低了植株的根冠比。本研究中，低氮和中氮處理的地上、地下生物量均高于對(duì)照，而高氮處理的地上、地下生物量則略低于對(duì)照；同時(shí)果嶺草根冠比隨著施氮量的增加呈減小趨勢(shì)，這說(shuō)明氮沉降影響了果嶺草生物量的積累，同時(shí)也影響了其生物量在地下、地下之間的分配，這與Pan et al.（2005）的研究結(jié)果是一致的。

已有研究表明，一定量的氮沉降雖然可以提高植物的生產(chǎn)力，但當(dāng)沉降量超過(guò)了植物和微生物對(duì)氮的需求時(shí)，也就是氮積累到一定程度出現(xiàn)氮飽和現(xiàn)象時(shí)，植物的生產(chǎn)力反而降低，這是由于高氮量會(huì)導(dǎo)致土壤酸化、營(yíng)養(yǎng)元素不平衡，不利于植物的生長(zhǎng)（李德軍等，2005；樊后保等，2006；Bauer et al.，2004；Lu et al.，2014），即氮沉降增加對(duì)植物生長(zhǎng)的作用存在著閾值效應(yīng)。城市綠化草種對(duì)氮沉降也有相同的響應(yīng)。從本研究結(jié)果看，氮沉降處理對(duì)果嶺草株高具有顯著影響（P＜0.05），施氮3個(gè)月后，低氮處理N1、中氮處理N2顯著高于高氮處理N3（P＜0.05）；6個(gè)月后，低氮處理N1顯著高于高氮處理N3（P＜0.05）。不同處理間果嶺草植株密度、地上生物量、地下生物量都表現(xiàn)為典型的單峰曲線，低氮處理處于最高峰，高氮處理一般處于最低值，表現(xiàn)出低氮處理的正效應(yīng)及高氮處理的負(fù)效應(yīng)。因此一定量的氮輸入雖然可能提高果嶺草的生產(chǎn)力，促進(jìn)其生長(zhǎng)，但是應(yīng)該密切關(guān)注區(qū)域的氮沉降量變化，并找出氮沉降對(duì)城市綠地植物生長(zhǎng)及相關(guān)生理指標(biāo)造成負(fù)面影響的臨界值。

3.2　氮沉降對(duì)城市綠地土壤養(yǎng)分的影響

城市土壤是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是城市綠色植物的生長(zhǎng)介質(zhì)和養(yǎng)分的供應(yīng)者（張甘霖等，2007）。由于受到人為擾動(dòng)，城市土壤與自然土壤有一定的差異，許多城市土壤存在土壤酸堿度變化較大、有效態(tài)養(yǎng)分匱乏或營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩以及土壤肥力下降等問(wèn)題（Stroganova et al.，1998；張甘霖，2005）。另外，大部分城市新建綠地土壤均是客土，許多綠地土壤質(zhì)量較差是自綠化施工之時(shí)就存在的（伍海兵，2013）。據(jù)報(bào)道，廣州市綠地土壤pH為強(qiáng)酸性（pH＜4.5）至微堿性（pH 7.5～8.5），并以中性至堿性為主（卓文珊等，2007），且部分存在堿化現(xiàn)象（朱純等，2010）。本研究中，雖然土壤背景值明顯呈弱堿性（表1），但是氮沉降增加造成了土壤pH值降低，變化最為明顯的是0～5 cm土層，其經(jīng)過(guò)6個(gè)月的氮沉降后，不同氮處理組間的 pH值具有一定差異，這是因?yàn)楸狙芯克┘拥牡礊槎寄軐?dǎo)致土壤發(fā)生酸化。袁穎紅等（2011）在施加NH4NO3的處理中發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照相比，土壤中的濃度有明顯提高；胡波等（2015）研究表明，土壤pH隨著氮沉降量的增加而降低。本研究中的苗圃樣地土壤原為弱堿性土壤，試驗(yàn)期間低氮和中氮輸入使表層土壤趨于中性，而高氮輸入則使表層土壤呈酸性。換言之，低度適量的氮沉降作用于堿性土壤中可以中和土壤酸堿度，調(diào)節(jié)土壤pH值，但是過(guò)量的氮沉降則會(huì)使土壤發(fā)生酸化。

氮素是植物生長(zhǎng)需要的重要元素之一，土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮?jiǎng)t是土壤有效氮的普遍存在形式，最易被植物吸收（莫江明等，2001；孟盈等，2001）。本研究中，土壤銨態(tài)氮的含量隨著氮沉降水平升高，施氮時(shí)間延長(zhǎng)，其增長(zhǎng)趨勢(shì)趨于明顯；硝態(tài)氮含量雖然有顯著的季節(jié)效應(yīng)，但在試驗(yàn)6個(gè)月和12個(gè)月后，兩個(gè)土壤層硝態(tài)氮含量都隨著氮處理水平增加而明顯增加。相關(guān)研究表明，銨態(tài)氮可被土壤吸附而不易造成淋失，因此施氮后銨態(tài)氮較多集中在上層土壤，并使上下層土壤中含量差異加大（奚振邦，2011）；但是，硝態(tài)氮?jiǎng)t較易于淋溶，當(dāng)土壤濕潤(rùn)時(shí)，硝態(tài)氮會(huì)隨水分下滲而下移，在飽和水流條件下引起氮的淋失，因此雨季是硝態(tài)氮淋溶發(fā)生的重要時(shí)期（蔡乾坤等，2016；串麗敏等，2010）。硝態(tài)氮易隨向下水流移動(dòng)并分布至中下層土壤，一方面，有利于植物不斷伸展的深層根系吸收氮，另一方面也可能增加氮素的淋失（奚振邦，2011）。林蘭穩(wěn)等（2013）對(duì)廣州東北郊大氣氮濕沉降進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)各種形態(tài)氮的濕沉降量與降雨量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，降雨量越大的月份，該月份的氮沉降量占年度總沉降量的比例也越大。本研究時(shí)間為2016年4月—2017年4月，在試驗(yàn)進(jìn)行3個(gè)月時(shí)，正值廣州夏季而有較高的降水量，降水輸入使得土壤硝態(tài)氮含量較高，土壤硝態(tài)氮隨著降水下滲，因此試驗(yàn) 3個(gè)月時(shí)，5～10 cm土層硝態(tài)氮含量高于0～5 cm土層。試驗(yàn)處理6個(gè)月后和12個(gè)月后銨態(tài)氮在0～5 cm土層累積，這主要是由于銨態(tài)氮比硝態(tài)氮更易被固持。從氮沉降對(duì)土壤有效氮綜合影響來(lái)看，施氮使得綠地土壤硝態(tài)氮與銨態(tài)氮含量有所增加，一方面硝態(tài)氮與銨態(tài)氮的增加提高了城市綠地的生產(chǎn)力，而另一方面也可能提高氮素從城市綠地流失的風(fēng)險(xiǎn)。

4　結(jié)論

本文以城市綠地典型植物——果嶺草為研究對(duì)象，進(jìn)行了為期 12個(gè)月的模擬大氣氮沉降梯度控制試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

（1）氮沉降量為5 g·m-2·a-1時(shí)，果嶺草地上、地下生物量以及植株密度最大；氮沉降量為 10 g·m-2·a-1時(shí)，株高最高；根冠比隨著施氮量的增加呈減小趨勢(shì)。由此表明，適量氮沉降處理有利于植株的生長(zhǎng)及生物量的積累，但應(yīng)該密切關(guān)注區(qū)域的氮沉降量變化，并找出氮沉降對(duì)城市綠地植物生長(zhǎng)及相關(guān)生理指標(biāo)造成負(fù)面影響的臨界值。

（2）城市綠地土壤pH值隨著施氮量的增加呈減少趨勢(shì)，低度適量的氮沉降作用于城市堿性土壤中可以中和土壤酸堿度，調(diào)節(jié)土壤pH值。

（3）施氮處理使得綠地土壤中的有效氮含量得到一定程度的提高，一定程度有利于提高城市綠地的生產(chǎn)力。

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