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作物根际氮沉积(NdfR)不仅可为当季作物利用,也能为后茬作物提供一定的N源。目前,关于O3浓度升高对作物根际N沉积及其对后茬作物有效性影响的研究涉及较少。O3胁迫可降低作物地上部分生物量和N含量,进而可能降低N对根系的分配和根系N分泌物,对作物根际N沉积产生一定的负效应。本研究以盆栽春小麦和荞麦为研究对象,利用农田开顶式气室(OTCs),通过分根培养法利用15N标记的尿素来研究不同O3浓度(O3浓度分别为:40(CK)、60±5(LO)和110±5(HO) nmolmol-1)及处理时间对春小麦根际沉积N及15N和根际土壤中不同形态N及15N赋存状态的影响,并探讨O3胁迫下春小麦根际沉积15N在后茬荞麦植物-土壤中的周转再利用。主要研究结论如下: 春小麦根际沉积N占植物总N量的16-29%,而根际沉积15N占植物总15N的8-15%,根际沉积N及15N均占地下总N及15N的80%以上,表明春小麦根际沉积N化合物是植物-土壤系统N库中不可忽视的一部分。 O3胁迫均显著降低了春小麦的根际沉积N及15N含量,但O3胁迫对两者在植物总N及15N、地下部分总N及15N中所占比例的影响较小,表明O3胁迫降低春小麦根际N沉积与植株N含量的降低密切相关。 春小麦根际土壤中矿化N含量较低,但有20%左右来自春小麦根际沉积;微生物量N中有4-8%来自根际沉积;固定态铵N含量较高,但仅有1-2%来自根际沉积,表明春小麦根际沉积N化合物活性较高,易被矿化。总体来说,O3胁迫不同程度地降低了土壤中来自根际沉积的NH4+-N含量,对来自根际沉积的NO3--N和微生物量N无显著影响,增加了来自根际沉积的固定态铵N的含量。 春小麦根际沉积15N中,NH4+-15N占2-11%,NO3--15N占9-32%,微生物量15N占3-11%,固定态铵15N占10-30%。O3胁迫使各形态15N在根际沉积15N中的比例不同程度的增加。O3胁迫显著降低土壤NH4+-15N和NO3--15N的含量,对微生物量15N的含量基本没有影响,但O3胁迫增加了固定态铵15N的含量。表明O3胁迫不仅影响作物根际N沉积还影响不同形态根际沉积N化合物的动态转化过程。 春小麦植株穗、茎叶、非标记区根系和根际沉积对施入标记区土壤中的标记尿素15N的回收率为14-31%,且随着生育期的进行略有增加。O3胁迫显著降低了春小麦植株及根际沉积对标记15N的回收。标记区根系和土壤中残留的标记15N约为25-48%,O3胁迫增加了标记15N的损失量。 后茬作物荞麦成熟期时,地上部分和根系中的15N占春小麦根际沉积15N的11-25%,O3胁迫显著降低了荞麦植株对春小麦根际沉积15N的利用率。荞麦土壤中残留的15N占根际沉积15N的60-70%左右,O3胁迫显著降低了土壤总15N、NH4+-15N、NO3--15N和微生物量15N的含量,增加了固定态铵15N含量。 以上结果表明,春小麦根际沉积N是植物-土壤系统中一个重要N库,而O3浓度升高会对作物根际沉积N及其对后茬作物的可利用性带来一定的负效应,进而影响植物-土壤系统中N的转化和循环过程。