黄土丘陵区春小麦水分调控下植物—土壤碳氮磷化学计量学及其稳态性特征

摘要

为探究黄土丘陵区农田生态系统土壤养分限制及其循环规律,明确水分调控下春小麦叶片及根的内稳态特征,以5个灌水量处理(W_(0)、W_(50)、W_(100)、W_(150)、W_(200))下春小麦成熟期叶片、根和0~40 cm土层土壤为研究对象,测定不同灌水处理下春小麦植株叶片、根、土壤有机碳(OC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其化学计量比,揭示春小麦叶片和根随土壤养分变化的稳态性特征。结果表明:不同灌水处理下春小麦土壤OC、TN含量均具有表聚性特征,且在0~40 cm土层含量均随灌水量增加呈现出先增加后降低的趋势,表现出W_(150)灌水量处理最高(1.757 g·kg^(-1)、0.165 g·kg^(-1)),而土壤TP在不同土层及灌水处理下较为稳定,适当灌水(W_(150))有助于提高作物根系OC含量,过度灌水(W_(200))会降低其含量;春小麦土壤、根、叶片化学计量比均值表现为:C∶N(9.56、12.92、15.086),C∶P(11.68、79.66、151.625),N∶P(1.264、7.577、11.903),其中土壤C∶N值在不同土层及灌水处理下较为稳定,同时春小麦叶片C∶N、C∶P值分别低于全球平均值(16.27、595),春小麦N∶P值叶片(11.903)、根(7.577)均小于14(临界值);春小麦与土壤C、N、P及其化学计量比的关系中,叶片、根均具有比较稳定的内稳性。综上所述,春小麦主要受N限制,选择合适灌水处理有助于土壤养分的存留,利于作物生态系统的有效恢复。