侵蚀导致黑钙土生化复合体恶化及其对红羊茅生长的限制作用——合成土壤质量指数与氮肥响应研究

《Soil Systems》：Erosion Deteriorates Chernozem Soil Health and Causes Yield Reduction Not Compensated for by Increased Doses of Nitrogen

　　

摘要

侵蚀影响土壤健康、养分循环和生态系统生产力。尽管侵蚀的物理表现已被熟知，但仍需进一步研究以了解其生化后果如何相互作用以限制土壤功能和植物生产力。我们在捷克受侵蚀威胁的黑钙土地区，利用盆栽实验和合成土壤质量指数（SQI），研究了红羊茅在不同氮肥施用率（0–250 kg N ha^?1）下的响应。侵蚀显著降低了土壤生化质量，使土壤有机碳含量从1.40%降至0.78%（p < 0.001），全氮含量从0.15%降至0.13%。微生物功能严重受损，表现为脱氢酶活性下降57%（p < 0.001）和脲酶活性下降35%（p < 0.001）。从生产角度看，侵蚀在所有处理组中均显著降低了植物生物量（p = 0.004）。虽然氮肥施用显著促进了生物量生产，但仅在中等施用量（50 kg N ha^?1）时效果最佳（p < 0.001），更高施用量则导致产量趋于平台期。结果表明，侵蚀引起的土壤生化复合体恶化是作物生长的主要限制因素，这种限制无法通过增加矿物氮肥施用量来补偿。