论文总字数：16076字

目 录

1.引言 5

1.1.研究目的及意义 5

1.2国内外研究进展 5

2.材料和方法 6

2.1.研究区概况 6

2.2试验设计与方法 6

2.2.1土壤全氮的测定 6

2.2.2土壤铵态氮和硝态氮的测定 6

2.2.3大豆叶片全氮的测定 6

2.3.数据处理 7

3.结果与分析 7

3.1.增温与降水改变对土壤全氮的影响 7

3.1.1冬小麦土壤全氮 7

3.1.2 大豆土壤全氮 8

3.2增温与降水改变对土壤铵态氮和硝态氮的影响 9

3.2.1冬小麦土壤有效氮 9

3.2.2大豆土壤有效氮含量 11

3.3增温与降水改变对大豆叶片全氮的影响 13

4．讨论 14

4.1．增温与降水改变对土壤全氮的影响 14

4.2．增温与降水改变对土壤铵态氮和硝态氮的影响 14

4.3. 增温与降水改变对大豆叶片全氮的影响 15

5结论 15

参考文献 16

致谢 18

增温与降水减少对大豆农田土壤和叶片氮素含量的影响

任彦霖

（, China

Abstract：Nitrogen is one of the important elements in the process of plant growth and development, In this paper, the effects of simulated warming and precipitation reduction on soil nitrogen and nitrogen content in soybean farmland were studied. The contents of total nitrogen and available nitrogen in soil and nitrogen content of soybean leaves were determined by Kjeldahl method and acid hydrolysis method and alkaline hydrolysis method. The results showed that the total nitrogen content of soils in different crops was different from that of meteorological factors. Compared with winter wheat and soybean, the soil total nitrogen content was not significantly affected by the increase of temperature and precipitation. The effects of temperature and precipitation on soil ammonium The effect of nitrogen content was less than that on nitrate nitrogen content. On the other hand, the content of available nitrogen in soil was affected by soil total nitrogen. The increase of temperature and precipitation decreased significantly increased the total nitrogen content of soybean during the whole growing season.

Key words：Soil total nitrogen; available nitrogen; soybean leaf; warming; precipitation reduction

1.引言

1.1.研究目的及意义

氮素(N)在全球众多生态系统中都起着十分重要的作用，其也是许多作物生长发育所需的必要元素。相关研究表明，在植物生长发育期间所吸收的所有氮素中，有50%~70%均来自土壤^[1]。全球变暖是当今重大的环境问题，而由于全球变暖引发的降水条件改变同样对全球环境造成巨大影响，在此情景下，农田土壤碳氮循环及对作物自身含氮量的研究需考虑全球气候变化带来的温度升高与降水条件改变可能带来的影响^[2]。土壤全氮即为土壤中氮素所有形态的总量，包括了有机氮与无机氮。而土壤中有效氮的主要存在的形态又分为铵态氮与硝态氮，它们的来源主要为土壤中微生物的分解作用，是土壤中可以直接提供植物吸收利用的主要两种氮素形态。但是在以往的研究中，关于增温或关于降水减少对农田生态系统的影响有许多，但对这两种气象因子的综合影响，以及对农田系统中除土壤外同样重要的作物的影响尚不多见。

在大豆整个生长发育过程中，叶片是氮素主要的分布与储存部位^[3]。我们通过介入大豆的生长发育过程，找到影响大豆叶片全氮含量的气象因子，对将来研究如何能充分发挥大豆根瘤的固氮能力和提高农业施肥利用率都具有十分重要的意义。

鉴于冬小麦-大豆间种套作为一种极为常见的农业耕作模式，为了更好的了解增温与降水减少对大豆农田土壤和叶片氮素含量的影响，我们对冬小麦与大豆同时进行了相应的田间试验，分别测量了冬小麦与大豆在其生长期期间的农田土壤全氮含量，土壤铵态氮与硝态氮含量，以及大豆叶片的全氮含量。所得到的结果使我们对农田生态系统中气候变化对土壤氮含量的影响产生更深层次的理解，并对未来应对全球气候变化提供参考。

1.2国内外研究进展

通过国内外学者的研究表明，增温与降水对改变大豆和冬小麦农田土壤氮素具有显著影响。王成等^[4]通过在新疆杨凌中等肥力的红油土中进行田间试验，研究土壤生物体氮的变化趋势及其影响因子，其研究结果表明不同季节中的土壤生物体氮含量不同，在秋季和春季较高，初冬居中，在严冬时达到最低，而这些变化与土壤温度与水分的变化趋势相一致。郭红玉^[5]对高寒草甸草地的研究表明，增温能加快土壤矿化作用速率。许振柱等^[6]研究表明，水分减少会减弱植物的氮素利用率，导致土壤氮素转化与循环过程发生改变。胡正华等^[7]研究表明，增温增加了土壤硝态氮含量，但对土壤全氮含量并没有显著影响。刘艳等^[2]通过设置了包含增温和对照两个随机区组试验，采用气压过程分离技术（BaPS）测定土壤中多项碳氮含量指标，其研究结果表明，当温度升高时，冬小麦-大豆农田的土壤硝化与反硝化速率加快，在夏季增温对速率的影响最为明显。

由于大豆特殊的固氮作用，对于大豆植物含氮量，白岩等^[8]从太阳辐射对叶片干物质转换效率的影响着手研究大豆植株叶片含氮量的变化。

2.材料和方法

2.1.研究区概况

田间试验于2016年在江苏省南京市浦口区生态与农业气象试验站（32.16°N，118.86°E）进行，试验田土壤为潴育型水稻土，灰马干土属，耕层土壤质地为壤质黏土。

2.2试验设计与方法

该试验为研究增温与降水减少对大豆农田土壤和叶片氮素含量的影响规律通过田间控制性试验，共设置4种处理：（1）对照(简称CK，即不做任何处理)；（2）增温(简称T，即叶面温度增加2℃)；（3）降水减少 (简称P，即人工减少降水30%)；（4）增温 降水减少(简称TP，即叶面温度增加2℃和降水减少30%)。每种处理有3个试验小区，共12个小区，小区采用随机方式排列。每个小区面积为2m×2m，相邻小区之间相隔0.5m并挖40cm深的排水沟，以防止各小区之间的物质产生互换从而影响试验结果。模拟增温和降水减少处理时间从出苗到收获。

2.2.1土壤全氮的测定

本试验采用凯氏定氮法测定土壤全氮含量。即在使用催化剂的条件下，用浓硫酸消煮，使各种含氮有机化合物转化为铵态氮，在碱性条件下将由铵盐转化成的氨蒸馏出来，用过量硼酸吸收，再以酸标准溶液滴定，从而求出土壤全氮含量。以此研究增温与降水减少对土壤全氮的影响。

2.2.2土壤铵态氮和硝态氮的测定

铵态氮与硝态氮是土壤中易于被植物吸收的氮素类型。其测定方法有酸解法和碱解法。通过酸解法测得的土壤有效氮我们称为酸解有效氮，而通过碱解法测得的土壤有效氮我们称为碱解有效氮。两种测定方法得出的数据虽然绝对值不同，但呈高度正相关，均是土壤肥力的重要参数。通过测定土壤铵态氮和硝态氮的含量来研究增温与降水减少对土壤铵态氮和硝态氮的影响。

2.2.3大豆叶片全氮的测定

同样采用凯氏定氮法测定叶片全氮含量。即叶片样品在使用催化剂的条件下，用浓硫酸消煮，各种含氮有机化合物转化为铵态氮，碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收，以酸标准溶液滴定，求出叶片样品全氮含量。以此研究增温与降水减少对对大豆叶片全氮的影响。

2.3.数据处理

通过野外采集、样方调查和实验室测定数据的方法获取实验数据，并使用Microsoft Excel 2010 对数据进行计算，再采用统计软件SPSS17.0对不同的处理组进行单因素方差分析，检验各处理组间是否存在显著差异，显著性差异为P ＜ 0. 05，最后使用Excel 2010绘制柱状图。

3.结果与分析

3.1.增温与降水改变对土壤全氮的影响

3.1.1冬小麦土壤全氮

如表1与图1所示，在冬小麦返青期，与CK组相比较，T组、P组与TP组的土壤全氮含量均有所减少，分别减少了26.22%（P=0.000）、8.46%（P=0.000）、21.08%（P=0.000），三种处理均具有显著差异。

在冬小麦拔节期，与CK组相比较，T组、P组与TP组的土壤全氮含量均有所减少，分别减少了19.32%（P=0.000）、2.26%（P=0.120）、20.26%（P=0.000），其中T组与TP具有显著差异，P组与CK组无显著差异。

在冬小麦孕穗抽穗期， 与CK组相比较，T组土壤全氮含量减少了0.93%（P=0.871），P组土壤全氮含量增加了2.07%（P=0.719），TP组土壤全氮含量减少了0.52%（P=0.928），三种处理与CK间均无显著差异。

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