王云鵬，范 博，張海闊，沈玉葉，張寶剛，陳有超，余 兵，李永夫，蔡延江

（浙江農(nóng)林大學(xué)省部共建亞熱帶森林培育國家重點實驗室 / 浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院、碳中和學(xué)院, 浙江 杭州 311300）

城市化是人類社會發(fā)展的必然趨勢，是21 世紀地球上最強大和最具特色的人類活動之一[1]。隨著城市化進程的不斷加快，我國城市綠地面積在過去的15 年間增長了約150% (數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局，2006—2020)。在城市人口數(shù)量不斷增加的未來情境下，城市化必將會被持續(xù)推進，預(yù)計至2050 年，中國的城鎮(zhèn)化率將會從目前的60%上升至76%[2]。公園綠地、防護綠地、廣場綠地、附屬綠地及區(qū)域綠地等城市綠地生態(tài)系統(tǒng)是城市人為景觀的重要組成部分，不僅為人們提供了景觀和休閑功能，還具有固碳、釋氧及減少氮素流失等生態(tài)服務(wù)功能[3-4]。城市草坪是城市綠地生態(tài)系統(tǒng)的主要植被類型，約占城市綠地總面積的90%以上，在城市綠地生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的經(jīng)濟和社會效益[5-6]。然而，相較于天然草地，城市草坪頻繁受到灌溉和修剪等人為管理措施的強烈干擾，可能與農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)一樣有著巨大的氮損失風(fēng)險，這無疑會降低城市草坪的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[7-8]。

草坪是一種高耗水型植被，灌溉是維持草坪健康的重要措施之一。通常情況下，城市草坪推薦灌溉量為0.37～1.10 m3·(m2·a)-1[9]，總體上與農(nóng)田灌溉量[0.53 m3·(m2·a)-1]相當或高于農(nóng)田灌溉量[10]。然而，由于城市生態(tài)系統(tǒng)面積較小(僅占全球陸地面積的2.4%)，城市草坪長期施氮和過度灌溉所帶來的負面環(huán)境效應(yīng)常被忽視[3,11]。有研究指出，較高的灌溉量會抑制草坪草生長，進而導(dǎo)致草坪草地上生物量(above-ground biomass，AGB)和地下生物量(below-ground biomass，BGB)顯著減少，同時還會增加土壤硝態(tài)氮(NO3--N)淋失量，加劇流域環(huán)境風(fēng)險[12-13]。然而，Wang 等[14]研究發(fā)現(xiàn)灌溉和施肥管理下，土壤氮素淋失量最高僅占2%；灌溉可通過促進草坪草對氮肥的吸收利用，提高草坪草生物量[15]。定期修剪草坪可以減少雜草入侵，并維持草坪良好的生長狀態(tài)，是城市草坪常見的管理措施[16]。Ruess等[17]研究發(fā)現(xiàn)，修剪可刺激草坪草對銨態(tài)氮(NH4+-N)和NO3--N 的吸收，最終增加植物體總氮(TN)的積累。Yang 等[18]研究表明，輕度修剪可提高植物AGB，重度修剪對植物生長有抑制作用，不過，修剪強度(通過留茬高度來控制)并未影響土壤養(yǎng)分含量。但Du 等[19]研究卻發(fā)現(xiàn)3～5 cm 的草地留茬高度減少了植物生物量，降低了土壤有機質(zhì)輸入量和土壤微生物活性，削弱了土壤氮固持潛力。

綜上可知，灌溉和修剪這兩個重要的城市草坪管理措施對草坪草生長和土壤無機氮(Nmin)損失的影響效應(yīng)尚有爭議，研究結(jié)果的差異可能與灌溉水平或留茬高度等因素有關(guān)。根據(jù)土壤氮素盈虧情況進行灌溉和修剪的優(yōu)化管理是一個亟須解決的問題。溝葉結(jié)縷草(Zoysia matrella)是我國南方最受歡迎的暖季型草坪草之一，因其耐旱、耐瘠薄而被廣泛應(yīng)用于城市綠化[20-21]。本研究選取溝葉結(jié)縷草為試驗對象，通過探究施氮背景下不同灌溉和修剪水平對草坪草生長、土壤Nmin殘留以及土壤氮平衡的影響，以期為明晰城市草坪氮素定量損失及優(yōu)化草坪灌溉和修剪管理提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域與試驗材料

試驗區(qū)位于浙江省杭州市臨安區(qū)浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院試驗基地(30°15′ N，119°44′ E)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季濕熱，冬季干冷。全年平均氣溫16.9 ℃，降水量為1 613.9 mm。供試土壤采集于浙江省杭州市臨安區(qū)牛頭山，取0—15 cm 土層深度土壤，過0.710 mm 篩，以去除植物碎屑和石子等雜物，土壤為林地紅黃壤。供試草皮購自廣州杠上花人造草坪有限公司，品種為暖季型溝葉結(jié)縷草。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用盆栽(35 cm × 25 cm × 20 cm, 聚丙烯材質(zhì))控制試驗，每盆裝入12.5 kg (約15 cm 高)供試土壤。草坪草定植前先將盆栽內(nèi)土壤壓平，再選取長勢相近的草皮鋪設(shè)，定植30 d 后(2021 年7 月2 日)正式開始試驗，溝葉結(jié)縷草自然高度為7～9 cm，同時采集定植30 d 后的土壤和植物樣品測定其理化性質(zhì)(表1)。試驗采用不同灌溉水平和不同留茬高度雙因素設(shè)計。根據(jù)前期試驗結(jié)果和杭州氣象站1951—2020 年降水序列分析結(jié)果，考慮到近70年降水變率為-34.6%～62.5%，以及未來杭州地區(qū)降水量可能出現(xiàn)下降趨勢[22]，參照當?shù)夭萜汗喔裙芾泶胧?，草坪草灌溉量以土層深?0 cm 為宜，根據(jù)前期測試結(jié)果，在一般灌溉量500 mL (每盆灌溉量/盆栽裝置表面積 = 5.71 L·m-2)的基礎(chǔ)上，減少或增加30%，分別設(shè)置I1(350 mL，4.00 L·m-2)、I2(500 mL，5.71 L·m-2)和I3(650 mL，7.43 L·m-2) 3 個灌溉水平，每3 d 于上午灌溉一次，如遇降水，根據(jù)天氣情況及時調(diào)整灌溉頻率，灌溉頻率以I2處理作為參照?？紤]到溝葉結(jié)縷草留茬高度宜為2～6 cm，因此設(shè)置M1(不修剪)、M2(2 cm)和M3(6 cm) 3 個留茬高度，修剪頻率以M3處理為參照，根據(jù)1/3 修剪原則進行修剪。共9 個處理，每個處理4 個重復(fù)，盆栽隨機擺放于試驗基地。根據(jù)土壤理化性質(zhì)背景值以及當?shù)鼐G化管理經(jīng)驗，正式試驗后每盆施加100 kg·hm-2的尿素溶液(含氮46%)，間隔30 d 后以等量尿素追肥一次。試驗期間定期觀察溝葉結(jié)縷草高度以確定修剪時間，于試驗后20 d (第1 次修剪，2021年7 月22 日)和78 d (第2 次修剪，2021 年9 月18 日)分別修剪并收集地上部分，生長末期(試驗后92 d，2021 年10 月2 日，試驗結(jié)束)收集全部地上地下部分(視作第3 次修剪)。于草坪生長旺季(試驗后49 d，2021 年8 月20 日)和生長末期(試驗后92 d)采集土壤。根據(jù)試驗期間的降水情況，收集每次降水后產(chǎn)生的淋溶液，并設(shè)置空盆用以測定降水量。草坪草處理前后狀態(tài)如圖1 所示。

表1 土壤和草皮理化性質(zhì)背景值Table 1 Background values for physical and chemical properties of soil and turfgrass

1.3 樣品采集與指標測定

1.3.1 植物理化性質(zhì)

地上部分用剪刀修剪并收集，試驗結(jié)束時將地下部分(根系)挖出并沖洗干凈。地上部分先在105 ℃殺青0.5 h，而后地上和地下部分均在70 ℃下烘干至恒重。分別將地上部分和地下部分進行稱重，減去地上生物量和地下生物量背景值，得出草坪生長期內(nèi)累積生物量。分別用粉碎機粉碎后過0.150 mm篩，用C/N 元素分析儀(vario MACRO cube, 德國)測定植物總氮。

1.3.2 土壤理化性質(zhì)

使用直徑為3.8 cm 的土鉆鉆取盆栽中0—15 cm的土壤，為了避免采土后留下的小洞影響草坪生長和土壤淋溶，用供試土壤填補采樣小洞并用PVC 棒標記，避免下次重復(fù)采樣。采集的鮮土混勻后過2 mm篩，一部分放入冰盒并迅速送回實驗室存于4 ℃冰箱，另一部分室溫風(fēng)干后保存用于測定土壤基本理化性質(zhì)。

土壤理化指標的測定參考《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[23]：采用烘干法測定土壤含水量；用2 mol·L-1的氯化鉀溶液以1 ∶ 5 土液比浸提5 g 鮮土樣品，分別采用靛酚藍比色法和雙波長比色法測定浸提液中的NH4+-N 和NO3--N 含量。

1.3.3 土壤微生物生物量和胞外酶活性

土壤微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)、氮(microbial biomass nitrogen, MBN)使用氯仿熏蒸浸提法測定，轉(zhuǎn)換系數(shù)分別為0.45 和0.54[24]。土壤碳獲取相關(guān)的β-葡糖苷酶(β-Glucosidase,BG)，氮獲取相關(guān)的β-乙酰氨基葡糖苷酶(β-Acetylaminoglucosidase, NAG)和亮氨酸氨基肽酶(leucine aminopeptidase, LAP)活性采用改進后的微孔板熒光法測定[25-26]。

1.3.4 淋溶液理化性質(zhì)

試驗期間共有6 次較大規(guī)模降水，分別為2021年7 月23 日(125.71 L·m-2)、2021 年7 月26 日(100.40 L·m-2)、 2021 年 7 月 28 日 (51.31 L·m-2)、 2021 年8 月12 日(154.17 L·m-2)、2021 年8 月16 日(162.86 L·m-2)和2021 年9 月15 日(67.20 L·m-2)。連續(xù)降水則待降水結(jié)束后統(tǒng)一收集淋溶液。每次降水結(jié)束24 h后采集土壤淋溶液，接取淋溶液時先用量筒量出淋溶液和空盆中雨水的體積(用以測定降水氮輸入)，并分別取100 mL 裝入塑料瓶，帶回實驗室于24 h內(nèi)過0.45 μm 濾膜后，采用靛酚藍比色法和雙波長比色法分別測定NH4+-N 和NO3--N 濃度。

1.4 相關(guān)指標計算和統(tǒng)計分析

1.4.1 相關(guān)指標計算

參照文獻[27-29]進行氮平衡的計算。氮素輸入項(Nin)為尿素氮、降水輸入氮、土壤起始Nmin(包括NH4+-N 和NO3--N)，氮素輸出項(Nout)為土壤殘留Nmin(RNmin)、淋溶損失Nmin(LNmin，包括NH4+-N和NO3--N，試驗期間共6 次較為明顯的降水過程)、草坪草吸收氮(Nturf)，相關(guān)計算如下：

式中：(Nmin)2表示試驗結(jié)束時土壤無機氮含量(mg·kg-1)；BD表示土壤容重(g·cm-3)；D表示土壤深度(cm)；Vi表示淋溶液體積(L)；S表示盆栽面積(m2)；AG-N表 示 地 上 部 分 氮 素 吸 收 量(kg·hm-2)；AGBi表示修剪地上部分生物量(kg·hm-2)；(NAGB)i表示修剪地上部分氮含量(kg·hm-2)； AGB0表示地上部分生物量背景值(kg·hm-2)；(NAGB)0表示地上部分氮含量背景值(g·kg-1)；BG-N表示地下部分氮素吸收量(kg·hm-2)；BGB表示地下部分生物量(kg·hm-2)；NBGB表示地下部分氮含量(kg·hm-2)； BGB0表示地下部分生物量背景值(kg·hm-2)；(NBGB)0表示地下部分 氮 含 量 背 景 值(g·kg-1)；Nsurp表 示 氮 盈 余 量(kg·hm-2)；Nbala表示氮平衡量(kg·hm-2)，Nfert表示兩次施氮量之和。

1.4.2 統(tǒng)計分析

利用Excel 2019 整理數(shù)據(jù)，分別采用SPSS 26.0和Origin 2021 軟件進行統(tǒng)計分析和繪圖。采用單因素方差分析法分析不同處理各指標間的差異；采用雙因素方差分析法分析不同灌溉和修剪水平對各指標的交互影響，多重比較均采用Duncan 法。采用Pearson 相關(guān)系數(shù)分析草坪草生長末期土壤性質(zhì)、無機氮累積淋失量、草坪生長狀況以及氮平衡之間的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 草坪草累積生物量和氮素含量

灌溉水平、修剪水平均極顯著影響草坪草AGB 和BGB (P＜ 0.01)，但兩者的交互作用對AGB無顯著影響(P＞ 0.05) (表2)。相同灌溉水平下，M2處理AGB 和BGB 較M1、M3處理均顯著降低(BGB 的I1水平除外)；相同修剪水平下，草坪草AGB 隨灌溉量增加逐漸上升。3 個灌溉水平下草坪草總生物量隨留茬高度的升高而顯著提高，相同修剪水平下草坪草總體生物量均以I3處理最高，灌溉水平和修剪水平的交互作用極顯著影響草坪草總生物量(P＜ 0.01)。

表2 溝葉結(jié)縷草生長期內(nèi)累積生物量Table 2 Cumulative Zoysia matrella biomass during the growth period

灌溉水平、修剪水平及兩者的交互作用均極顯著影響草坪草地上部分氮含量(P＜ 0.01) (圖2a)。隨灌溉水平增加，地上部分氮含量逐漸增加，I3處理地上部分氮含量比I1處理高49.6%～88.9%，且兩者差異顯著(P＜ 0.05)；相同灌溉水平下，M1處理地上部分氮含量均顯著低于M2處理。灌溉水平、修剪水平及兩者的交互作用均極顯著影響草坪草地下部分氮含量(P＜ 0.01) (圖2b)。相同灌溉水平下，M2處理地下部分氮含量均顯著高于M1和M3處理(I2水平除外)；相同修剪水平下，I1處理地下部分氮含量均顯著高于I3處理(M1水平除外)。

圖2 溝葉結(jié)縷草生長末期(試驗后92 d)地上部分(a)和地下部分(b)氮含量Figure 2 Plant nitrogen concentration of above-ground (a) and below-ground (b) part at the end of Zoysia matrella growth (92 d after the experiment)

2.2 土壤及淋溶液無機氮含量

2.2.1 土壤無機氮含量

生長旺季(試驗后49 d)灌溉水平、修剪水平及兩者的交互作用均顯著或極顯著影響土壤NH4+-N和NO3--N 含 量(P＜ 0.05) (圖3)。I2水 平 下，M3處理NH4+-N 含量顯著高于M1、M2處理(P＜ 0.05)，分別高出17.4%、17.0%；I1水平下，M2處理NO3--N 含量顯著低于M1、M3處理(P＜ 0.05)。M3水平下，I2處理NH4+-N 含量顯著高于I1、I3處理(P＜ 0.05)；I2處理NO3--N含量均顯著高于I1、I3處理(M1水平除外) (P＜ 0.05)。

圖3 土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量Figure 3 Soil ammonium nitrogen concentration and nitrate nitrogen concentration

生長末期(試驗后92 d)灌溉水平、修剪水平均極顯著影響土壤NH4+-N (圖3b)和NO3--N (圖3d)含量(P＜ 0.01)，但交互作用對土壤NH4+-N 含量影響不顯著(P＞ 0.05)。相同灌溉水平下，M2處理土壤NH4+-N 含量顯著低于M1和M3處理(I2水平除外) (P＜ 0.05)；M2處理土壤NO3--N 含量顯著低于M1處理(I1水平除外) (P＜ 0.05)。相同修剪水平下(M1水 平 除 外)，I3處 理 土 壤NO3--N 含 量 顯 著 低 于I1和I2處理(P＜ 0.05)。

2.2.2 淋溶液無機氮含量

各處理淋溶液Nmin變化趨勢相似，均為前期有所上升、后期逐漸下降，不同處理持續(xù)上升時間和淋溶損失量均不相同(圖4)。在研究期內(nèi)，NH4+-N淋溶損失量占淋溶液Nmin比例為64.5%～93.2%，淋溶液中Nmin主要以NH4+-N 的形式存在。

圖4 無機氮淋失量動態(tài)變化Figure 4 Dynamic changes in mineral nitrogen leaching

灌溉水平、修剪水平及兩者的交互作用均顯著或極顯著影響草坪NH4+-N、NO3--N 和Nmin累 積 淋失量(P＜ 0.05) (圖5)。I3水平下，M2處理NH4+-N、NO3--N 和Nmin累積淋失量顯著高于M1和M3處理，I2水 平 下，M2處 理NO3--N 累 積 淋 失 量 顯 著 低 于M1、M3處理。相同修剪水平下(M1水平除外)，I2處理NH4+-N 和NO3--N 累積淋失量顯著低于I1和I3處理。

圖5 銨態(tài)氮(a)、硝態(tài)氮(b)和無機氮(c)累積淋失量Figure 5 The accumulated leaching of ammonium nitrogen (a), nitrate nitrogen (b), and mineral nitrogen (c)

2.3 不同處理的氮素表觀平衡

本研究土壤供氮水平較低，僅為9.1 kg·hm-2，主要氮輸入為尿素氮，占氮素總輸入的92.7%；草坪草吸收是最主要的氮素輸出形式，而Nmin淋溶損失僅占氮輸出總量的0.4%～1.3% (表3)。灌溉水平，修剪水平及兩者的交互作用均極顯著影響草坪草地上部分氮素吸收量、氮盈余和表觀氮平衡(P＜ 0.01)。相同灌溉水平下，M2處理草坪草地上部分氮素吸收量顯著低于M1、M3處理(P＜ 0.05) (I3除外)；M2處理氮盈余顯著高于M1、M3處理(P＜ 0.05)。相同修剪水平下，草坪草地上部分氮素吸收量以I3處理最高，I2處理次之，I1處理最低(M1除外)；氮盈余恰好與之相反。氮素表觀平衡為-24.33～107.56 kg·hm-2，相同灌溉水平下M2處理均表現(xiàn)出較高的氮素損失風(fēng)險；M1、M3修剪水平下氮素隨灌溉量增高而逐漸趨于平基本衡狀態(tài)。

表3 不同處理的氮素表觀平衡Table 3 Apparent balance of nitrogen under different treatments

2.4 相關(guān)性分析

通過對生長末期土壤、無機氮累積淋失量和整個試驗期內(nèi)植物生長狀況相關(guān)指標進行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)(圖6)，土壤NH4+-N 與土壤NO3--N、Nmin、MBC、MBN、BG、AGB 顯著正相關(guān)，與淋溶液NO3--N、Nmin累積淋失量顯著負相關(guān)。AGB 與土壤MBN、BG、AG-N 顯著正相關(guān)。土壤氮平衡與淋溶液NH4+-N、Nmin累積淋失量顯著正相關(guān)，與土壤NAG + LAP、BG、AGB、BGB、AG-N、BG-N 顯著負相關(guān)。

圖6 土壤性質(zhì)、氮累積淋失量、植物生長特征和氮平衡的相關(guān)性Figure 6 Correlation among soil properties, accumulated leaching of nitrogen, plant characteristics, and nitrogen balance

3 討論

3.1 不同灌溉和修剪水平對溝葉結(jié)縷草生長和氮素吸收利用的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，相同修剪水平下，草坪草AGB (表3)和氮含量(圖2a)均隨著灌溉量的增大而逐漸提高，這與Candogan 等[15]的研究結(jié)果一致。增加灌溉可促進尿素的水解進而增加土壤的NH4+-N 含量，更有利于植物對氮素的吸收利用，從而增加植物生物量及其氮素積累[30]，試驗結(jié)束時土壤NH4+-N 含量與AGB 顯著正相關(guān)也從側(cè)面印證了這一推論(圖6)。

3 個灌溉水平下，M2處理AGB 均顯著低于M1和M3處理(表2)，這與Lee[31]的研究結(jié)果一致。一方面，重度修剪去除了大部分葉片組織和頂端分生組織，葉片的生長依賴于葉片基部的老葉，而基部的老葉光合作用和生命力較弱，其光合作用所積累的能量不足以補償呼吸消耗，導(dǎo)致草坪草生長在很長一段時間內(nèi)處于欠補償狀態(tài)[32-34]。此外，本研究結(jié)果還顯示相同灌溉水平下Nmin累積淋失量均以M2處理最高(I2水平除外，圖5c)，AGB 與淋溶液Nmin含量呈負相關(guān)關(guān)系(圖6)。因此，重度修剪后灌溉還可能是因為加劇了土壤氮素的淋溶損失進而對草坪草生長造成了負面影響。有趣的是，本研究發(fā)現(xiàn)重度修剪(M2處理)顯著提高了草坪草氮含量(圖2a)，且生長末期土壤NH4+-N 和NO3--N 含量 均以M2處理最低(圖3b, d)。除氮素淋溶損失外，草坪養(yǎng)分含量隨修剪強度增加而增加可能是因為修剪促進植物向地上部分進行養(yǎng)分轉(zhuǎn)移[35-36]；也有可能是修剪在去除了大量葉片，消除了頂端優(yōu)勢的同時，也去除枯死的地上部分，植物傾向于將更多的氮素分配給再生的嫩葉，進而顯著提高了植物氮含量[37-38]。

3.2 不同灌溉和修剪水平對土壤無機氮殘留及淋溶液無機氮累積淋失量的影響

在本研究前期，由于尿素由酰胺態(tài)逐漸水解釋放出了大量NH4+使得土壤NH4+-N 含量遠高于NO3--N[39](圖3a, b)。與此同時，淋溶液動態(tài)損失結(jié)果表明，NH4+-N 是淋溶液中主要的Nmin形式，且本研究前期有較高的氮素淋失量(圖4)，這與Qin 等[40]研究發(fā)現(xiàn)草坪土壤淋溶液中NO3--N 為Nmin的主要形式不同。本研究結(jié)果可能是因為草坪生長前期，對氮素需求低，夏季氣候溫暖濕潤，降水相較于灌溉是土壤氮素淋溶的主要驅(qū)動因素，且使得土壤具有較高的含水量，硝化作用較弱，而酸性土壤也會抑制土壤中的硝化作用，尿素在水解過程中產(chǎn)生的NH4+-N 是淋失氮的主要形態(tài)[41]。另外，試驗結(jié)束時I3處理土壤NO3--N 含量顯著低于I1處理(M1水平除外，圖3d)，這表明增加灌溉量顯著提高了土壤Nmin損失，因為氮素淋失受到了土壤中水分運動的驅(qū)動，增加灌溉量促進了土壤中重力水對Nmin的向下運移[42]。

相同灌溉水平下(生長末期，92 d)，M2處理土壤NH4+-N 含量顯著低于M1和M3處理(I2、I3水平除外，圖3b)；M2處理土壤NO3--N 含 量 低 于M1處理(圖3d)，這表明土壤Nmin對M2處理響應(yīng)最為敏感。然而，陳積山等[43]研究發(fā)現(xiàn)，短期刈割可能不足以對羊草(Leymus chinensis)草甸土壤Nmin含量產(chǎn)生影響，與本研究結(jié)果相反。本研究中，重度修剪顯著降低了草坪草的覆蓋度，增加了土壤氮素淋失；同時重度修剪刺激了草坪草對氮素的吸收，最終使得土壤Nmin含量顯著降低。

3.3 不同灌溉和修剪水平對土壤氮平衡的影響

本研究中，氮肥施用和草坪草吸收利用分別是土壤氮素輸入和氮素輸出的最主要形式(表3)，對氮素盈余及氮平衡起著主導(dǎo)作用。不同修剪和灌溉水平導(dǎo)致草坪草氮素需求的差異，從而顯著影響土壤氮平衡特征。此外，微生物生物量以及活性亦是影響土壤氮平衡的重要因素。M3處理相較于M1和M2處理顯著提高了土壤MBN 含量和碳(BG)氮(NAG、LAP)獲取酶活性(P＜ 0.05)，秦燕等[44]的研究也呈現(xiàn)類似的結(jié)果。這可能是因為輕度(M3處理)修剪相較于M1處理可增加輻射從而提高土溫[43]；相較于M2處理提高了草坪草留茬高度，增加了植物殘體量(草坪正常生長中衰敗、枯死的老葉等)從而提高了土壤有機質(zhì)輸入(P＜ 0.05)。兩種方式最終均可提高微生物生物量以及活性，進一步提高土壤氮固持能力[19]。土壤MBN 含量與草坪草AGB、土壤NH4+-N、碳氮獲取酶活顯著正相關(guān)也從側(cè)面印證了這一推論。

本研究中，氮肥主要有兩大去向：植物利用(直接效益)和土壤固存(間接效益，但具有潛在環(huán)境風(fēng)險)。評估管理措施合理性的方法之一是估算植物吸收，損失和殘留Nmin之間的氮平衡[45-46]。以植物—土壤系統(tǒng)為對象，氮素平衡反映了氮素的輸入和輸出，尤其是氮肥對土壤氮庫的影響。本研究表明，相同修剪水平下(M2水平除外)，I1處理氮平衡均顯著高于I2和I3處理(表3)。黨廷輝和郝明德[47]在長期定位試驗中發(fā)現(xiàn)，豐水時應(yīng)增大氮素投入量，而在欠水條件下應(yīng)減少氮肥投入量，以避免氮素不足或盈余，與本研究結(jié)果一致。隨著灌溉水平和留茬高度的增加，氮素平衡由盈余向平衡甚至虧缺轉(zhuǎn)變。草坪草吸氮量越高，土壤殘留Nmin越低，氮平衡越低，氮素損失越小，氮素利用效率越高[48]。魯如坤等[49]指出，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)氮平衡盈余率大于20%就有可能對環(huán)境造成負面影響。本研究中，土壤氮平衡盈余率變化范圍為-10.1%～98.5%，留茬高度為6 cm 時，I2和I3處理氮平衡盈余率分別為-10.1%、5.4%，更趨于氮平衡狀態(tài)。土壤氮庫不會不斷增大，氮肥超過植物吸收量后，持續(xù)進行重度修剪和不合理的灌溉，很快就會超過土壤閾值，增加環(huán)境污染風(fēng)險。從本研究結(jié)果來看，灌溉量略高于一般灌溉水平(5.71～7.43 L·m-2)，留茬6 cm，可使得草坪草土壤氮平衡介于-24.33～14.10 kg·hm-2，是實現(xiàn)草坪草良好生長和土壤氮素收支平衡的雙贏策略。

4 結(jié)論

不同灌溉和修剪水平下，草坪生長狀況、土壤無機氮含量、土壤氮素盈余量和氮平衡差異顯著。本研究中，I2、I3灌溉水平下，留茬高度2 cm 相較于留茬高度6 cm 和不修剪處理顯著降低了草坪地上生物量，破壞草坪正常生長，但卻顯著提高了草坪氮素吸收量，氮素表觀平衡顯著提高。溝葉結(jié)縷草留茬6 cm、灌溉量介于5.71～7.43 L·m-2，不僅能保證草坪草長勢良好，也不會使得土壤產(chǎn)生過高的無機氮殘留，從而使得土壤氮素收支基本平衡，實現(xiàn)草坪持續(xù)管理和降低環(huán)境風(fēng)險目標。