不同放牧强度下祁连山东段草地生态系统氮磷计量特征

通过研究青藏高原祁连山东段高寒草甸牧区土草畜氮磷特征,以及高寒草甸放牧区家畜氮磷平衡现状,以期为高寒草地健康评价及家畜管理提供理论及技术支持。依饮水点为中心,由近及远设置3个相对放牧强度,研究地上植物群落特征、牧草及土壤营养成分及家畜氮磷平衡。结果表明:物种多样性和草地生物量轻牧和中牧强度均显著高于重牧强度(P0.05);土壤全磷含量在0~10cm和10~20cm土层中重牧强度显著高于轻牧强度和中牧强度(P0.05),而在20~30cm土层中中牧强度下显著高于轻牧强度和重牧强度(P0.01);土壤全氮含量0~10cm土层中重牧强度显著高于轻牧强度和中牧强度(P0.01),10~20cm土层中中牧强度显著高于轻牧强度(P=0.016),20~30cm土层中不同放牧强度下氮含量无显著性差异(P0.05);随着放牧强度的增加,牧草全磷含量线性下降(P0.001),N/P线性增加(P0.001),而全氮含量对放牧强度的响应不显著(P0.05);此外,高寒草甸泌乳牦牛体内氮沉积量为27.95g/d,呈正平衡,磷沉积量为-1.95g/d,呈负平衡。综上,合理放牧,维持高寒草甸土草畜氮磷流的平衡,对于家畜的健康生长以及草地的可持续利用具有重要作用。     

不同形态氮素配比对高寒草甸生物量及养分的影响

为了探讨不同形态氮素配比对高寒草甸生物量及养分的影响,试验采用随机区组设计在高寒草甸上开展铵态氮肥、硝态氮肥不同配比比较试验,测定了植物生物量及土壤养分等指标。结果表明:当只施用铵态氮时,高寒草甸地上生物量、植物全氮含量均为最大值;在铵态氮、硝态氮之比为30∶70(4组)时,植物全磷为最大值;在只施用硝态氮时,土壤铵态氮为最大值;当铵态氮、硝态氮之比为50∶50(3组)时,土壤硝态氮为最大值,且显著高于1组和对照组(P0.05)。同时,高寒草甸施铵态氮与植物全氮、地上生物量呈极显著正相关(P0.01),硝态氮肥则与植物全钾、土壤全磷和土壤铵态氮呈显著相关(P0.05)。     

刈割施氮对羊草草甸土壤—植物化学计量特征的影响

通过刈割频次和施氮处理研究松嫩羊草草甸土壤、植物化学计量学特征以及功能群植物生物量的变化。结果表明,羊草草甸土壤中速效磷的含量受刈割频次的影响显著,与不刈割处理相比,刈割1次和2次分别增加土壤速效磷含量为50.5%和73.4%。施氮处理没有影响松嫩羊草草甸土壤全氮、全磷含量以及速效氮磷含量。刈割、施氮均提高植物群落总氮磷含量,降低植物群落氮磷比至13.68,但植物功能群较植物群落形成了维持体内营养元素含量相对更稳定的能力,其内稳态在刈割频次、施氮处理和二者交互均无显著影响。地上生物量的变化表明,刈割和施氮显著增加群落生物量,但对功能群植物的生物量的增减程度不同。     

放牧强度对高寒草甸群落碳氮磷化学计量特征的影响

植被生态化学计量特征是高寒草甸生态系统稳定性的基础,但其对放牧管理的响应仍不清楚。为此,以2011年在青海海北高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸建立的不同放牧强度试验地为研究对象,于2014年植物生长季的5月-9月,通过测定禁牧(对照,CK)、轻度放牧(light grazing,LG)、中度放牧(moderate grazing,MG)和重度放牧(heavy grazing,HG)样地的地上植被生产力和植被群落结构及群落叶片碳(carbon,C)、氮(nitrogen,N)、磷(phosphorus,P)含量,研究放牧强度对高寒草甸群落生态化学计量的影响。结果表明,MG能显著提高地上生物量和优良牧草禾草类植物的生物量比例,C含量的变异均在MG处理下最大,此结果支持了中度干扰理论;重牧能显著提高群落叶片的N含量(P0.05);放牧管理对叶片P含量的影响无明显规律;禁牧有利于系统N和P的周转。本研究结果显示,适度的放牧强度有利于高寒草甸生产力的提高,而禁牧可能通过改变群落优势种增强系统的N、P循环强度。     

添加氮肥对高寒嵩草(Kobresia)草甸群落植物N、P生态化学计量特征的影响

为了探讨尿素对高寒嵩草(Kobresia)草甸植物和土壤N、P养分生态化学计量特征及生物量的影响,试验测定了高寒草甸生物量和植物全氮、全磷、全钾及土壤全氮、全磷、全钾、硝态氮含量。结果表明:在施肥量为450 kg/hm2时,牧草鲜重和干重分别为877.87,341.07 g/m2,显著高于其他处理(P0.05);在施肥量为400 kg/hm2时植物全氮含量最高,为56.53 g/kg,与施肥量为450 kg/hm2时相比差异不显著(P0.05),显著高于其他处理(P0.05);对照处理的植物全磷含量最高;在施肥量为400 kg/hm2时土壤硝态氮含量最高,与施肥量为450,350 kg/hm2相比差异不显著(P0.05),显著高于其他处理(P0.05),对照处理的土壤硝态氮含量最低(0.036 g/kg);与对照相比,各施肥处理下植物氮磷比呈不同程度增加的趋势。说明高寒嵩草草甸植被主要受氮限制,施氮肥能促进植被对氮的吸收,抑制对磷的吸收,提高植物氮磷比。     

高施氮量对高寒矮嵩草甸主要类群和多样性及质量的影响

研究高寒矮嵩草草甸高强度施氮试验（150和300kgN/hm^2)对不同在群的影响。结果表明，昌类植物的反应较大，其综合优势比呈明显增大趋势，非豆科杂草次之，莎草类和豆科杂草的反应不显著。增施氮肥能明显降低矮嵩草草甸的植物多样性，其草甸质量指数以施氮150kg/hm^2最高，过量施氮（300/hm^2)并不再提高草甸质量。其地上生物量对施氮的反应比多样性和草甸质量指数的变化滞后，地上生物总量在施氮后明显增加，其中禾草类明显增加，杂类草则明显降低。7月的降水量及其分布对施氮的效果影响较大。土壤水分状况对施肥效果十分重要。     

祁连山国家公园不同退化高寒草甸植物与土壤特性研究

本研究以祁连山国家公园内不同退化程度高寒草甸为研究对象，通过测定植被特征及土壤养分指标，结合相关性分析和冗余分析(Redundance analysis, RDA)探究植物群落和土壤理化性质及其内在关系。结果表明：未退化草甸植被以莎草科、禾本科为主，随退化程度的加重，禾本科植物逐渐被豆科、杂类草(如菊科)所取代，植物群落的高度、盖度、地上生物量和植物群落的多样性指数均呈下降趋势，土壤含水量、总孔隙度、速效氮含量、速效磷含量、速效钾含量、全氮含量、全磷含量、全钾含量和有机质含量逐渐降低，而土壤容重、pH值逐渐增加，与未退化高寒草甸相比，重度退化高寒草甸土壤含水量和有机质含量分别下降了61.3%,43.8%,土壤容重上升了37.8%;相关性分析表明，植物特征与土壤因子之间存在显著相关性，其中植被盖度和地上生物量受到土壤容重、含水量、总孔隙度、速效磷含量的影响较大。本研究可为全面了解高寒草甸的退化机制以及退化预测、管理和恢复研究提供一定理论依据。     

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。     

青藏高原高寒草甸的植被退化与土壤退化特征研究

对青藏高原典型高寒草甸在不同退化程度下植物群落、生物量和土壤特征的研究结果表明,随着高寒草甸退化程度加大,植被盖度、草地质量指数和优良牧草地上生物量比例逐渐下降,草地间的相似性指数减小,而植物群落多样性指数和均匀度指数在中度退化阶段最高,随着退化程度加大,呈单峰式曲线变化规律.地上总生物量在轻度退化阶段最高,在极度退化阶段最低,随着退化加剧,杂草生物量显著增加,而莎草和禾草生物量显著减少.地下总生物量(0～40 cm)、莎草和禾草地下生物量随着草地退化程度的加重而递减,杂类草地下生物量的变化则是逐渐上升,至极度退化阶段有所降低.随着退化程度加剧,分布在各层的植物根系量越来越少,地下根系具有浅层化特点.各类群地上、地下生物量之间均为正相关,达到显著水平.随着草地退化程度的加大,土壤有机质、速效磷、速效钾和交换性锰的含量以及土壤坚实度、湿度都减小,土壤容重增加.土壤速效氮含量在极度退化阶段不能满足植物生长的需要.随高寒草甸退化程度加大,有机质含量在表层土壤中流失严重.在各个退化阶段,有效锌和交换性锰的含量均能满足植物生长的需求,而有效铜含量偏低,对牧草生长不利.随着植被的退化演替,土壤退化越来越严重,土壤越来越贫瘠化.     

放牧强度对青藏高原东部高寒草甸植物群落特征的影响

通过对青藏高原东部玛曲高寒嵩草草甸植物群落在3个放牧梯度下的特征比较,分析了该类草甸主要群落特征对放牧强度差异的响应。结果表明,随着放牧强度的增加,草甸群落的高度、盖度和地上生物量都呈现显著降低的趋势;草甸群落中优势种群的莎草科和禾本科物种的优势度逐渐降低,被一些杂草类物种(黄帚橐吾和火绒草)所取代。放牧强度的增加,导致了禾草类和莎草类功能群生物量比例的显著降低,及豆科类、毒草类和杂草类功能群生物量比例的显著增加。中度放牧下的草甸群落表现出了最高的物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数,排序为中牧草甸>重牧草甸>禁牧草甸。随着放牧干扰强度的增加,高寒草甸群落将经历一个由上层的莎禾草类为主的草甸群落→上层莎禾草类＋中层杂草类共存的草甸群落→中下层杂草类为主的草甸群落的演替过程。     

AMF及短期增温增雨互作对植物吸收氮磷功能的影响

为研究气候变化是否影响植物-真菌共生关系及植物的吸收功能,本试验以青藏草原优势植物垂穗披碱草（Elymus nutans）和草地早熟禾（Poa pratensis）为研究对象,选取管柄囊霉属（Funneliformis）丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrizal fungi,AMF）进行室内控制试验。结果表明：增温促进了AMF和植物的共生,接种AMF及短期增温增雨互作对植物吸收氮磷功能的影响并不一致。对垂穗披碱草而言,增温增雨对其生长的土壤pH、全氮和有效磷含量均无显著影响,增雨促进了植物磷吸收（P<0.05）,增温处理下接种AMF提高了植物氮磷含量（P<0.05）;对草地早熟禾而言,增温增雨提高了植物氮磷含量和土壤电导率、降低了土壤全氮含量（P<0.05）,增温提高了土壤有效磷含量（P<0.05）,增雨处理下接种AMF后降低了植物氮磷含量（P<0.05）。     

高原鼢鼠扰动对高寒草甸土壤理化特性及植物生物量的影响

为揭示高原鼢鼠（Eospalax baileyi）种群密度对高寒草甸土壤理化性质和植物生物量的影响，本研究选择祁连山东缘高原鼢鼠3个不同种群密度（高、中、低）干扰下高寒草甸样地，分析了土壤理化特性、植物生物量变化及干扰强度和土层间的互作效应。结果发现：随种群密度增多，土壤含水量、容重、有机碳、全氮含量和全磷含量均呈增加趋势，而全钾含量和根冠比降低，土壤碳氮比先减后增，总生物量及地下生物量逐渐降低，地上生物量先增后减；同一干扰强度下，土壤土层深度对其pH值、全氮含量和全磷含量有显著影响（P<0.05），对地下生物量和土壤水分有极显著性影响（P<0.01）。干扰强度和土层的互作对全钾、全磷和水分有显著性影响（P<0.05），对pH值和地下生物量有极显著影响（P<0.01）。可见，高原鼢鼠扰动显著改变了土壤理化性质和植物生物量，并与土层深度有互作效应。     

祁连山东缘高寒草甸植物及各部位对氮素添加的响应

为探究氮添加处理下高寒草甸草原植物的氮吸收和分配模式,本研究以祁连山东段高寒草甸草原为研究对象,分别施入0,10,20,30,40 g·m^-2的尿素,测定不同施氮水平下不同经济类群和优势种植物的生物量、整个植株及各部位氮含量等。结果表明：相比于豆科和杂类草,禾本科和莎草科植物对于氮素的利用率更为高效;施氮与扁蓿豆（Trigonella ruthenica L.）、矮生嵩草（Kobresia humilis）、垂穗披碱草（Elymus nutans）植物氮含量显著相关,与赖草（Leymus secalinus）和球花蒿（Artemisia smithii）的相关性较弱;施氮后植物叶片氮含量最高,其次是穗/花,茎的氮含量最低,且施氮对于植物叶片的氮含量有显著影响,对茎和穗/花的影响不显著。     

封育和放牧对高寒草甸植被群落特征和土壤特性的影响

为探究封育和放牧对高寒草甸植被群落和土壤特性的影响,本研究以封育13年和连续放牧高寒草甸为研究对象,采用野外群落调查和室内土壤分析相结合的方法,探究封育和放牧对植被群落状况和土壤特性的影响。结果表明：封育显著提高了群落的盖度和地上生物量（P<0.01）;封育显著提高了0~30 cm土壤总氮（Total nitrogen,TN）、速效氮（Available nitrogen,AN）、速效磷（Available phosphorus,AP）和速效钾（Available potassium,AK）（P<0.01）;封育显著降低了群落密度、物种丰富度指数、香农-维纳多样性指数和均匀度指数（P<0.01）。总之,封育虽增加了高寒草甸植物群落生物量和土壤养分,但在一定程度上导致草地植物群落多样性的下降,研究建议针对封育13年的高寒草甸进行适当的放牧以增加群落物种多样性和丰富度。     

模拟增温和添加氮素对高寒草甸草地生产力影响的初步研究

为探索高寒草地植被对模拟增温和添加氮素的响应机制,通过在野外对高寒草甸进行模拟增温和硝态氮、铵态氮的氮素添加试验,研究模拟增温和添加氮素对高寒草地群落物种组成、生产力及土壤水含量的影响.结果表明:增温和添加氮素可显著增加植物地上总生物量、优良牧草地上生物量和植被平均高度(P <0.05).增温处理能增加植物种类,且有利于杂类草生物量的增加;对几种主要植物来说,增温施氮互作下植株高度高于其他处理,土壤0～15和15～30 cm水分均先减少后增加,且都为不增温不施肥处理最高.可见增温施氮互作处理能够促进植被的生长,但不利于土壤水分的增加.     

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。     

高寒草甸土壤团聚体碳氮磷对退化的响应及其影响因素

植物和土壤微生物是土壤团聚体黏合物和养分的重要来源,因此土壤团聚体组成及其养分库的变化可指示生态系统退化过程。本文在长江源区根据植被群落特征选取未退化、中度和严重退化高寒草甸,研究其土壤中大团聚体(>250μm)、微团聚体(55～250μm)和游离态粉粒黏粒(<55μm)含量、不同粒级团聚体碳氮磷含量及储量随草地退化的变化特征,并分析了植物和微生物活动与这些变化特征的关系。结果表明：未退化和中度退化高寒草甸土壤以微团聚体为主。退化使高寒草甸大团聚体和微团聚体碳氮含量及储量显著下降,但磷含量及储量未发生显著变化。游离态粉粒黏粒氮磷储量在严重退化高寒草甸显著增加。各团聚体碳氮含量与地上生物量和微生物量碳正相关,磷含量与微生物量碳负相关。本研究表明植物及受其影响的土壤微生物变化是造成高寒草甸退化后不同团聚体碳氮磷库变化的主要原因。     

氮素配施对三江源区退化高寒草甸植被和土壤的影响

三江源区草地退化严重威胁我国的生态安全,因此,研究恢复措施对草地的影响有重要意义。本研究以青海省果洛藏族自治州轻度退化高寒草甸为研究样地,通过三种不同类型氮素(尿素CH₄N₂O、硫酸铵(NH₄)₂SO₄和硝酸钾KNO₃)的九种组合配施,分析氮素配施后退化高寒草甸群落特征和土壤养分的变化,以探究不同类型氮素配施对退化高寒草甸恢复效果。研究结果表明,与对照相比,氮素配施显著提高了群落初级生产力(P<0.05),且生物量随着氮素配施量呈先增加后降低趋势,但对植物群落多样性无显著影响;土壤中速效氮和硝态氮呈现降低趋势(P<0.05),但有机碳、全氮、全磷和铵态氮含量无显著变化;利用主成分分析,通过综合评价植被指标和土壤指标,筛选出恢复该区域退化高寒草甸的最佳氮素配施量为47.2 g·m^-2硫酸铵+72.2 g·m^-2硝酸钾+21.6 g·m^-2尿素,为退化高寒草甸的恢复提供理论依据。     

三江源区高寒草甸草场植被和土壤对外源氮素输入的响应

为了探究不同形态氮素在高寒草甸中的分配及利用情况,本研究以玉树州称多县的高寒草甸为研究对象,利用¹⁵N标记技术,设置对照（N0）、铵态氮（N1,（¹⁵NH₄）₂SO₄）、硝态氮（N2,Ca （¹⁵NO₃）₂）、酰胺态氮（N3,CO （¹⁵NH₂）₂）四种处理,测定不同形态氮素添加下植物和土壤中的全氮及氮素回收率的指标。结果表明：不同形态氮素添加对植物地上部分生物量及全氮含量影响显著（P<0.05）,但对土壤全氮含量无显著影响;氮素的当季利用率在6.28%～26.82%之间,土壤残留率在16.06%～58.13%之间,损失率在15.05%～77.66%之间。试验表明高寒草甸中酰胺态是提高植物地上生物量、全氮含量及氮素利用率的最佳氮素形态。