氮添加对内蒙古不同草原生物量及土壤碳氮变化特征的影响

以内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原3种草原实验区草地植物群落为研究对象, 设置7种氮添加梯度, 分别为CK（0 g N·m^-2·a^-1）、N₁（5 g N·m^-2·a^-1）、N₂（10 g N·m^-2·a^-1）、N₃（15 g N·m^-2·a^-1）、N₄（20 g N·m^-2·a^-1）、N₅（25 g N·m^-2·a^-1）、N₆（30 g N·m^-2·a^-1）,应用单因素方差分析（One-way ANOVA）方法研究不同浓度梯度氮添加下不同草原类型区植被生物量、土壤碳氮差异及其影响因素。结果表明：1）氮添加并未对3种草原类型地下生物量产生显著影响（P>0.05）,但显著提高了草甸草原和荒漠草原地上生物量（P<0.05）,且本研究初步判断在N₃添加时接近饱和阈值, 整体上氮添加使内蒙古草原总生物量平均增加了29.66%,较干旱的荒漠草原对氮添加的响应较为明显。施氮肥使草甸草原的根冠比显著降低（P<0.05）,典型草原根冠比在N₃处理下显著增加（P<0.05）,但对荒漠草原影响不显著（P>0.05）。2）选择不同土层（0~10 cm、10~30 cm）分析氮添加对3种草地类型土壤有机碳、全氮含量的影响, 结果显示氮添加对草甸草原土壤碳氮含量没有显著影响（P>0.05）,对典型草原和荒漠草原土壤碳氮含量存在显著影响（P<0.05）,且0~10 cm土层对施氮的响应更明显。3）施氮条件下地上生物量与土壤C/N、年均降水显著相关（P<0.01）,地下生物量、总生物量均与土壤全氮含量、有机碳含量、土壤C/N、年均温、年均降水显著相关（P<0.01）。总的来说,不同类型的草地生态系统生物量及土壤碳氮含量对施肥的响应存在差异,这意味着草地恢复与管理过程中需要对养分的添加作用进行考虑。     

赖草草地叶片养分、碳组分和防御性化合物对氮添加的响应

本研究依托山西右玉黄土高原赖草(Leymus secalinus)草地2017年建立的氮(Nitrogen, N)添加梯度试验平台(0～32 g·m^-2·a^-1),探究N添加对优势植物赖草叶片养分[N、磷(Phosphorus, P)、钾(Potassium, K)]、非结构性碳水化合物、结构性碳水化合物和防御性化合物含量的影响。结果表明：N素输入显著提高叶片N,K含量和N∶K和N∶P比值,降低叶片P含量和P∶K比值;N素输入显著降低叶片非结构性碳水化合物和结构性碳水化合物含量;N素输入显著增加叶片总酚、单宁和黄酮类化合物含量;PCA分析表明低N(≤8 g·m^-2·a^-1)和高N(>8 g·m^-2·a^-1)输入下赖草叶片性状存在显著差异,土壤无机N含量、土壤有效N∶P和N∶K是其主要影响因子。以上结果表明N素输入改变了盐渍化草地赖草叶片养分-碳组分-防御性化合物的分配策略。     

氮素添加对高寒草甸植物群落多样性和土壤生态化学计量特征的影响

为研究氮素添加对植物多样性与土壤养分含量的影响,本研究以青海省称多县高寒草甸为对象,在添加不同水平氮素（N0（0 gN·m^-2）、N1（15 gN·m^-2）、N2（30 gN·m^-2）、N3（45 gN·m^-2）、N4（60 gN·m^-2））后测定植物表型性状（盖度、高度及生物量）和土壤养分（全氮、硝态氮、铵态氮、有机碳、全磷）含量等相关指标。结果表明：当添加量为60 gN·m^-2时,植物群落多样性指数显著下降（P<0.05）;随着氮素添加水平升高,土壤养分含量变化不同。其中氮素添加下植物群落多样性与土壤因子间存在相关性。土壤有机碳和铵态氮含量是影响植物多样性最大的土壤因子。综上所述,短期氮素添加通过影响高寒草甸土壤碳、氮、磷含量及其计量比,进而影响植物群落多样性。     

放牧、氮添加对荒漠草原植物和土壤碳氮的影响

为了探究放牧和氮添加对内蒙古荒漠草原植物—土壤碳、氮循环的影响,在禁牧(UG,0只羊单位·hm^-2)和重度放牧(HG,1.74只羊单位·hm^-2)样地进行氮添加处理,各处理水平为：对照(CK,0 g·m^-2·a^-1)、低氮(LN,5 g·m^-2·a^-1)、中氮(MN,10 g·m^-2·a^-1)和高氮(HN,20 g·m^-2·a^-1)。通过对短花针茅(Stipa breviflora)叶片和土壤全碳(Total carbon, TC)、全氮(Total nitrogen, TN)、稳定碳同位素(Stable carbon isotopes, δ¹³C)、稳定氮同位素(Stable nitrogen isotopes, δ¹⁵N)及土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、速效氮(Available nitr...     

青藏高原湿草甸土壤氮组分对氮添加浓度的响应

为研究青藏高原湿草甸土壤氮组分对氮添加程度的响应规律,分析氮素大量输入生态系统后可能产生的环境和生态问题,本研究以青藏高原东北边缘碌曲县尕海-则岔国家自然保护区境内的湿草甸土壤为研究对象,设置空白对照(CK,0 g·m^-2)、低浓度(N₅,5 g·m^-2)、中浓度(N₁₀,10 g·m^-2)和高浓度(N₁₅,15 g·m^-2)4种处理,分析不同氮添加下的土壤氮组分含量(铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮)的垂直和季节变化。结果表明:不同氮添加处理均能增加土壤氮组分含量,其增加程度依次为N₅＞N₁₀＞N₁₅＞CK;在土壤垂直剖面上,土壤氮组分含量随土层深度增加而降低;在植物生长季内,氮添加处理后的土壤氮组分含量较高值出现在植物生长末期。本研究表明氮添加对青藏高原湿草甸土壤有效氮的增加具有显著促进作用。     

模拟氮沉降对高寒湿地土壤理化性质和酶活性的影响

为研究氮沉降对土壤酶和土壤理化性质的影响,本研究在青海湖东岸开展野外控制试验,设计4个施氮水平0 g·m^-2,2 g·m^-2,5 g·m^-2和10 g·m^-2（分别为N0,N2,N5和N10）,测定土壤养分和土壤酶活性。结果表明：氮沉降对土壤pH值和全磷含量无显著影响,硝态氮在浅层土中含量随施氮量的增加而逐渐下降,铵态氮在10 g·m^-2浅层土中含量显著高于其它处理,有机碳含量在2 g·m^-2处理下显著高于其它处理;酸性磷酸酶和脲酶随施氮量的增加活性显著升高,氮沉降抑制过氧化氢酶活性,碱性蛋白酶对氮沉降不敏感;相关分析表明,酸性磷酸酶、脲酶活性与铵态氮含量呈显著正相关关系,过氧化氢酶活性与硝态氮含量呈显著正相关关系,碱性蛋白酶活性与有机碳含量呈极显著正相关关系。本研究表明氮沉降影响高寒湿地碳、氮含量及其计量比,进而影响土壤酶活性。     

外源氮素添加对高寒草甸植物-土壤养分月际变化的影响

为了探究氮素添加下植物及土壤养分随月际变化的关系。本研究以玉树州称多县高寒草甸为研究对象,设置0(N0),15 g·Nm^-2(N1),30 g·Nm^-2(N2),45 g·N m^-2(N3),60 g·Nm^-2(N4)5个氮素添加水平,测定土壤及植物中铵态氮、硝态氮、速效氮、有机碳、全氮、全钾、全磷等指标。结果表明：在氮素添加下随月际变化植物地上部分全钾含量、根系全磷、土壤有机碳含量呈增加的趋势;根系硝态氮、速效氮含量,土壤速效氮含量呈先增加后降低的趋势;根系全氮含量,土壤铵态氮、全氮含量呈先降低后增加的趋势;植物地上部分速效氮和全氮含量、根系铵态氮和有机碳含量呈降低的趋势。植物与土壤养分间存在显著正相关及负相关性(P<0.05),但随月际变化规律并不一致。以上结果说明氮素添加下植物养分利用策略及土壤养分供给能力会受到月际变化的影响,且在不同月份变化下植物及土壤养分间的关联性是不同的。     

藏北高寒草原土壤酶活性对氮添加的响应及其影响因素

为阐明藏北高寒草原土壤酶活性对氮沉降响应规律,本研究于2013年开展模拟氮沉降试验(氮添加水平：0,2,5和10 g·m^-2·yr^-1),采用样方法对植物取样,双对角线法对土壤取样,分析土壤酶活性在氮添加5年后的变异特征及影响土壤酶活性的主要环境要素。结果表明：蔗糖酶、纤维素酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶活性在氮添加后显著降低(P<0.01),而脲酶和中性磷酸酶活性在氮添加后显著增加(P<0.01)。通过相关性分析和冗余分析表明：氮添加未显著影响土壤pH,土壤pH对土壤酶不存在显著影响。氮添加增加土壤活性氮含量,提高凋落物量和地下生物量,降低根系木质素含量;氮添加增加土壤中易分解的碳氮资源,降低碳相关水解酶和氧化酶活性,提高脲酶活性;氮添加提高了植物对磷的需求,增强磷酸酶活性。因此,氮添加引起植物特征的变化是影响土壤酶活性的主要因素。     

氮添加对青藏高原高寒草甸土壤磷组分的影响

磷是一种影响草地植物生产力和生态系统功能的重要养分。本文研究了3个氮添加水平下(5，10和15 g ·m^-2)青藏高原海北高寒草甸(海拔3 100 m)土壤磷组分的变化特征及其主要影响因素。研究表明：N5处理下土壤磷的生物有效性增加。N5处理显著提高了活性磷库的含量，其中NaHCO₃-Pi的含量和比例均显著增加。N15处理下植物生物量和地上部含磷量增加，土壤活性磷含量无显著变化，N15处理下仅土壤残余态磷(Residual-P)显著下降。氮添加下影响土壤磷组分变化的关键因素包括土壤pH值、微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和微生物生物量氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)。在高寒草甸氮添加能够通过降低土壤pH值和增加微生物生物量来提高土壤磷的有效性。     

氮添加对不同坡度退化高寒草甸土壤细菌多样性的影响

选取三江源区果洛州不同坡度退化程度相近的高寒草甸,进行氮添加试验,运用Miseq PE250测序技术对土壤细菌16s rDNA进行序列测定和分析,探讨3个氮添加水平低等量氮添加（LN, 2 g N·m^-2）、中等量氮添加（MN, 5 g N·m^-2）、高等量氮添加（HN, 10 g N·m^-2）对不同坡度退化草地土壤细菌多样性的影响。结果表明：放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）是研究区草地土壤中最主要的两大类群。缓坡地与陡坡地土壤细菌个别丰度极低的门以及61.4%以上（包括未鉴定的细菌属）细菌属存在显著差异（P<0.05）。不同施氮水平对退化高寒草地各细菌门以及大部分细菌属影响不显著,对一些丰度较低的属的影响显著（P<0.05）,且在不同坡度所响应的细菌属不同。无论是缓坡地还是陡坡地,氮添加对退化高寒草甸土壤细菌群落结构存在显著差异（P<0.05）,土壤微生物丰富度和多样性整体上呈现出随着施氮量增加先减少后增加的趋势,中等量氮添加显著降低了土壤细菌丰富度和多样性,高水平氮添加显著抑制了土壤细菌的丰富度和多样性的下降（P<0.05）,说明氮添加对细菌多样性的影响具有阈值限制性。     

氮磷添加对唐古特白刺叶绿素含量和光合活性的影响

本文采用叶绿素荧光成像和叶绿素荧光动力学相结合的方法研究外源氮（nitrogen，N）、磷（phosphorus，P）对荒漠植物唐古特白刺（Nitraria tangutorum）叶绿素含量、叶绿素荧光参数、荧光比R_fd的影响。结果表明：在添加P为3 gP·m^-2下，添加N为5 gN·m^-2，10 gN·m^-2和15 gN·m^-2时白刺的叶绿素含量显著下降（P < 0.05）；随着P的添加，叶绿素含量呈先增加后减小趋势，P3时（3 gN·m^-2+6 gP·m^-2）最大；外源N、P对白刺的F_m，F_v，F_v/F_m和R_fd的影响不显著，说明外源N、P未损害PSⅡ反应中心；单施P时，白刺的R_fd最大，荧光强度最强，而P3时的光化学效率较好，叶柄以上至中部的荧光较强。因此，本研究得出外源N、P对白刺叶绿素含量和荧光活性的影响具有耦合效应，N添加为3 gN·m^-2下配施6 gP·m^-2能够改善白刺的叶绿素含量和荧光活性；叶绿素荧光成像技术可直观地看出白刺的叶绿素荧光分布特征，为及时发现荒漠植物的胁迫症状提供了方法。     

外源氮素添加对长江源区高寒沼泽草甸土壤养分及植物群落生物量的影响

为探讨氮沉降对高寒沼泽草甸土壤养分及其群落生物量的影响,本研究对风火山地区3种氮添加处理下（0,5和10 g N·m^-2·a^-1）土壤养分及植物群落生物量展开研究。结果显示：外源氮素添加使得沼泽草甸土壤趋向酸化、土壤有机碳及全氮含量发生改变,显著影响了植物对土壤养分的吸收利用,除繁殖期土壤有效氮显著增加外,其他时期显著降低;外源氮素添加使得群落地上生物量增加,总生物量与地下生物量除返青期显著增加外,其他时期明显减少;整个生长季地下生物量的分配比例随施氮的增加而下降;土壤有效氮含量与植物群落生物量及其分配均显著相关（P<0.01）。综上所述,长江源区高寒沼泽草甸土壤有效氮和植物群落生物量对土壤氮素状况的变化反应敏感,在有效养分匮乏的高寒沼泽草甸添加氮素能够促进植物地上部分的增长,从而改变其自身光合产物的分配模式。     

微生物菌肥对退化高寒草甸地上生物量和土壤理化性质的影响

本研究以青海省贵南县退化高寒草甸为对象,评估了富含乳酸菌和醋酸杆菌的微生物菌肥在不同的添加梯度（150 mL·m^-2,200 mL·m^-2和250 mL·m^-2）下对高寒退化草甸地上植被生物量和土壤理化性质的影响。研究发现：地上植被的生物量随着微生物菌肥施用量和施用时间的增加整体上呈增加趋势,最大值均出现在施用量为200 mL·m^-2的处理,分别为192.32 g·m^-2（2017年）,191.76 g·m^-2（2018年）和202.68 g·m^-2（2019年）,菌肥施用处理第三年的地上植被生物量比对照高184.24%;土壤有机碳（Total organic carbon,TOC）和全氮（Total nitrogen,TN）含量在0~10 cm土壤表层中均在施用量为200 mL·m^-2处理达到最大,在10~20 cm土层中,TOC和TN在菌肥施用量为250 mL·m^-2时增加至37.49 g·kg^-1和3.32 g·kg^-1;土壤铵态氮含量在微生物菌肥施用前两年显著增加而后下降,而硝态氮含量在施用第三年显著增加。土壤有效磷含量随施用量和施用时间的增加整体上呈增加趋势。结果表明富含乳酸菌和醋酸杆菌的微生物菌肥在退化高寒草地修复中具有改善土壤理化性质的潜力。     

放牧和氮添加对半干旱沙质草地优势种糙隐子草及群落功能性状的影响

为探究氮沉降背景下放牧对半干旱沙质草地植物功能性状的影响,本试验探究了放牧和短期氮添加(20 g·m^-2·a^-1)对半干旱沙质草地优势种糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和群落功能性状的影响。结果表明：放牧和氮添加增加了糙隐子草的重要值,放牧降低了糙隐子草叶面积,氮添加显著降低了围封草地中糙隐子草叶干物质含量,增加了围封和放牧草地中糙隐子草叶氮含量(P<0.05);相同氮素水平下放牧降低了植物群落高度,氮添加增加了围封样地植物叶面积和叶氮含量,增加了放牧样地植物比叶面积和叶氮含量,降低了叶干物质含量(P<0.05);回归分析表明,糙隐子草叶面积和叶氮含量能较好地解释群落水平植物叶面积和叶氮含量的变化。半干旱沙质草地植物群落通过改变植株大小和主要叶性状来响应放牧和氮沉降,对预测未来草地生态系统结构与功能具有重要意义。     

蒙古冰草非结构性碳水化合物及碳氮磷化学计量特征对氮添加的响应

为揭示蒙古冰草对氮添加的响应机制,设置5个氮添加水平（0,0.8,1.6,2.4,4.0 g N·m^-2·a^-1）对蒙古冰草进行为期2个月处理后,测定根系、叶片中可溶性糖、淀粉、碳（C）、氮（N）、磷（P）的含量,分析氮添加对蒙古冰草叶片、根系非结构性碳水化合物（NSCs）与C、N、P含量及其化学计量特征关系的影响。结果表明：2.4 g N·m^-2·a^-1的氮素添加显著提高了蒙古冰草叶片、根系NSCs含量与C、N、P含量,且不同器官的响应有显著差异性（P<0.05）。叶片NSCs含量与叶片N、可溶性糖、淀粉含量、C/P及N/P呈显著正相关关系,与叶片P含量、C/N呈显著负相关关系（P<0.05）;根系NSCs含量与根系C、N、C/P、N/P、可溶性糖和淀粉含量呈显著正相关（P<0.05）。叶片与根系N/P是影响蒙古冰草体内可溶性糖积累的主要因子;根系N含量与叶片P含量共同影响淀粉含量;叶片P含量、根系N含量及根系N/P综合影响NSCs含量。综上,适量的氮添加会缓解研究区蒙古冰草的N限制,促进NSCs合成,而大量氮添加会导致N、P比例失衡,加剧P限制。因此,未来气候变化背景下蒙古冰草人工草地种植或退化草地恢复管理过程中需要考虑优化氮肥施用量与适当的磷添加。     

灌溉和修剪对沟叶结缕草生长、土壤无机氮及氮平衡的影响

作为城市绿地生态系统中的主要景观类型，城市草坪频繁受到人为管理措施的强烈干扰。本研究以沟叶结缕草(Zoysia matrella)为对象，通过控制3个灌溉水平(I₁:4.00 L·m^-2、I₂:5.71 L·m^-2、I₃:7.43 L·m^-2)和3个修剪水平(M₁：不修剪、M₂：留茬2 cm、M₃：留茬6 cm)的盆栽试验，探究不同灌溉和修剪水平对草坪草生长、土壤无机氮及氮素表观平衡的影响。结果表明：相同灌溉水平下，M₂处理草坪草地上生物量显著低于M₁和M₃处理，但M₂处理草坪草地上部分和地下部分氮含量均显著高于M₁处理(P <0.05)。在草坪草生长末期，相同灌溉水平下M₂处理土壤无机氮(Nmin)含量较M₁、M₃     

氮添加和刈割对内蒙古典型草原植被碳氮库的影响

外源氮输入和割草是影响草地植被碳、氮库的两个重要因素,外源氮能否补充因割草带走的养分使得植被和土壤碳、氮库保持平衡尚不明确。为了解刈割和氮输入对植被碳、氮库的影响,本研究在内蒙古典型草原设置刈割和5水平氮添加交互试验。结果表明：刈割显著降低了植物生物量和碳、氮库(P < 0.05),氮添加可促进刈割后的生长补偿;氮添加显著提高了植物生物量及碳、氮库(P < 0.05),同时改变了地上、地下部分生物量和碳、氮库的分配;不同水平的氮添加影响植被碳、氮库,当氮添加水平为10 g·m^-2·a^-1时,植被碳、氮库最高。以上结果表明,刈割与10 g· m^-2·a^-1氮输入相结合可支持内蒙古典型草原的可持续利用。     

不同施肥处理对高寒矿区渣山改良土酶活性和理化性质的影响

本试验以青海木里江仓矿区渣山表层基质作为研究对象，采用有机肥、硫酸亚铁配施的双因素试验设计方法，探讨了渣土中碱性磷酸酶、脱氢酶、蛋白酶、脲酶、纤维素酶、过氧化氢酶活性的变化特征，旨在为高寒矿区渣山土壤和植被恢复提供理论参考。结果表明：施用有机肥2 kg·m^-2能显著提高土壤酶活性，尤其是蛋白酶、脲酶、纤维素酶活性；施用有机肥3 kg·m^-2和硫酸亚铁100 g·m^-2能显著增加改良土中的碱解氮、速效磷、有机质含量（P<0.05）；由RDA分析结果可知，渣山改良土壤中全氮、有机质含量、pH、容重是影响渣山表层土壤酶活性的环境因子，有机质含量和土壤容重呈正相关关系，pH和土壤含水量呈正相关关系。以上结果表明，在高寒矿区渣山土壤改良中，施用2 kg·m^-2左右的有机肥即可使煤矿区渣山改良土养分含量和酶活性增加。     

高寒草甸植物叶片生态化学计量特征对长期氮肥添加的响应

氮（N）是植物生长发育所需的基本元素，人为N添加已成为陆地生态系统N输入的主要形式。施N作为改善土壤养分条件的重要途径，可改变土壤理化性质，也会对植物叶片生态化学计量特征产生影响。本研究在2012年5月设置0（CK）、10（N₁₀）、20（N₂₀）、30（N₃₀） g·m^-2·a^-1的N添加试验，并于2018年8月采集禾本科、莎草科、豆科和杂类草叶片，测定其碳（C）、N、磷（P）含量，分析不同水平N添加下植物叶片生态化学计量特征的差异，探索长期N添加下植物叶片生态化学计量特征变化的影响因素。结果表明：1）N添加显著提高了禾本科叶片碳（LC）含量而显著降低了豆科LC含量（P<0.05），莎草科和杂类草LC含量变化不显著（P>0.05）。随施N量增加，4种功能群叶片氮（LN）含量均显著增加（P<0.05），而叶片磷（LP）含量变化趋势不一致。2）N添加下4种功能群植物叶片碳氮比（LC/N）整体呈下降趋势，叶片氮磷比（LN/P）和叶片碳磷比（LC/P）呈上升趋势。3）土壤含水量（SMC）与植物叶片各项指标均显著相关（P<0.05），SMC对植物叶片生态化学计量特征变化的贡献率最高（10.28%，P<0.001）。4种功能群中，杂类草对SMC变化的响应最敏感，表现为杂类草LN、LN/P和LC/P随SMC增加显著降低而LC/N和LP显著升高。综上所述，4种功能群植物叶片生态化学计量特征对N添加的响应存在差异，N添加下影响植物叶片生态化学计量特征变化的重要因子是SMC。     

藏北高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性对增氮的响应

土壤线虫在高寒草甸生态系统物质循环和能量传递过程中起重要作用。高寒草甸植物对氮沉降极为敏感，但增氮对土壤线虫群落结构和多样性的影响仍不明确。本研究在西藏那曲高寒草甸开展模拟氮沉降试验，设置0、7、20、40 kg N·hm^-2·a^-14个增氮水平(硝酸铵)，研究增氮对高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性的影响。结果表明：1)增氮显著改变了高寒草甸土壤线虫的群落组成，并且降低了线虫多样性和均匀度；2)N₂₀、N₄₀显著提高了食细菌线虫(Ba)类群的相对丰度，较对照组分别提高了30.4%和31.7%;3)线虫多样性指数(H’)和均匀度指数(J)均表现为N_ck>N₄₀>N₂₀>N₇，不同处理间植物寄生线虫指数(plant parasite index,PPI)、自由线虫成熟度指数(maturity index,MI)、瓦斯乐思卡指数(wasilewska index,WI)无显著差异。在不同增氮条件下，线...