高寒草甸植物叶片钾含量对多种养分添加的响应及机理

[目的]钾是植物体内含量仅次于氮的大量元素,对于维持植物生长和适应低温环境具有重要的意义.近期研究表明植物生长受到多种养分的共同限制,而本研究旨在揭示植物叶片钾含量对钾、氮、磷养分添加及其交互作用的响应及机理.[方法]以川西北高寒草甸为研究对象,开展钾、氮、磷添加及交互控制试验,以揭示高寒草甸优势植物叶片钾对多种养分及...     

全球氮添加实验设计方法现状的定量分析

氮添加控制实验是研究全球氮沉降对陆地生态系统影响的最有效手段之一。目前数百个氮添加实验由于其实验设计和方法的差异给不同实验结果之间的比较以及全球数据整合分析带来很大的不确定性。我们搜集全球302个氮添加控制实验,并定量分析其实验设计方法和现状,发现全球氮添加控制实验中仅有8%的实验数量分布于苔原、湿地和荒漠;氮添加量低于2g·m^-2·a^-1的实验仅占到4.4%;单独使用NH⁺₄或NO^-₃态肥料的实验占17.5%;超过每年6次氮添加的实验数量仅占1.4%;氮添加实验持续时间基本小于5年,大于20年的实验占13.6%;全球84.9%的实验中氮添加水平数目在2个以内,4个以上的实验仅占5.1%。针对目前氮添加实验的设计方法和现状,我们对未来氮添加实验设计和方法提出了参考建议。     

高寒草甸植物叶片氮和磷重吸收率对养分添加的响应及机理

【目的】本研究旨在揭示植物叶片氮和磷重吸收率对氮磷添加及交互作用的响应和机理,明确高寒草甸植物养分利用策略多样性。【方法】以高寒草甸优势植物（垂穗披碱草、发草、灰苞蒿和鹅绒委陵菜）为研究对象,基于氮和磷添加两因子交互试验,研究高寒植物叶片养分重吸收率对养分添加的响应。【结果】（1）禾本科叶片氮重吸收率随氮添加而增加,但杂类草叶片不受影响;此外,4种植物叶片磷重吸收率均不受氮添加的影响。（2）磷添加对所有植物叶片氮重吸收率和两种杂类草叶片磷重吸收率没有显著影响,但提高了禾本科叶片的磷重吸收率。（3）氮和磷共同添加降低了垂穗披碱草、灰苞蒿和鹅绒委陵菜叶片氮重吸收率,但提高了发草叶片的氮重吸收率。此外,氮和磷同时添加对4种植物叶片磷重吸收效率没有显著影响。【结论】综上所述,本研究揭示了养分富集下高寒植物3种不同的养分重吸收策略,即对外源获取的养分全部重吸收（绿叶养分增加但凋落叶不增加）、部分重吸收（绿叶和凋落叶同时增加,但凋落叶增加较慢）和不进行重吸收（绿叶和凋落叶均增加,但凋落叶的幅度大于或等于绿叶;或绿叶和凋落叶不响应）。这些研究结果为理解高寒植物养分内循环策略的多样性和互补性提供了一定...     

氮添加对高寒草甸土壤团聚体分布及其碳氮含量的影响

  目的  探讨不同氮添加条件下土壤团聚体分布及其碳氮含量的响应特征,以期为氮沉降背景下高寒草甸土壤固碳机制提供数据支撑。  方法  于2014年在青藏高原高寒草甸建立长期氮素添加平台,采取完全随机区组试验设计,设置0 g/（m2·a）（N0,对照）、2 g/（m2·a）（N2）、4 g/（m2·a）（N4）、8 g/（m2·a）（N8）、16 g/（m2·a）（N16）、32 g/（m2·a）（N32）6个水平氮素添加控制试验。通过湿筛法获得大团聚体（0.25 ~ 2 mm）、微团聚体（0.053 ~ 0.25 mm）和黏粉粒（< 0.053 mm）,并测定各粒级土壤团聚体有机碳和全氮含量。  结果  该高寒草甸土壤大团聚体质量百分比（79%）显著高于黏粉粒（13%）和微团聚体（8%）（P < 0.05）,各粒级团聚体质量百分比在不同氮添加处理下差异不显著（P > 0.05）,氮添加未显著改变土壤团聚体平均质量直径（P > 0.05）,这可能由于氮添加不仅提高了根系生物量,也降低了土壤微生物活性。氮添加降低了大团聚体和微团聚体有机碳含量,而增加了黏粉粒有机碳含量（P > 0.05）。相比于对照,氮添加使得微团聚体和黏粉粒全氮含量分别降低了2%和12%（P > 0.05）。氮添加显著降低了各粒级土壤团聚体C/N（P < 0.05）。  结论  不同粒级土壤团聚体C/N比值下降,表明未来持续氮沉降可能会加速高寒草甸土壤有机碳矿化。      

氮磷添加和干旱对高寒草甸优势植物叶片化学计量的影响

    目的   全球变化背景下，土壤氮和磷有效性及含水量发生显著变化，进而对植物生长和生理过程产生影响。但是，目前同时考虑土壤氮、磷和水分三因素交互作用对植物生长和生理性状的研究还很少，特别是对高寒草甸植物的研究。本研究旨在揭示氮富集、磷富集、干旱及其交互作用对高寒草甸优势植物生长、叶片氮磷含量及其化学计量的影响，为高寒草甸生态系统管理提供科学依据。    方法   基于川西北高寒草甸氮添加（10 g/（m 2 ·a））、磷添加（10 g/（m 2·a））与干旱（减雨50%）控制实验，通过测定垂穗披碱草、发草和草玉梅地上生物量、叶片氮含量（N）、磷（P）含量以及N:P比例，分析不同处理及其交互作用对3种植物生物量和叶片养分性状的影响。    结果   对于植物生长，氮添加均显著增加3种植物地上生物量，但是磷添加和干旱及不同处理之间的交互作用对植物生物量没有显著影响。对于叶片养分，氮添加显著增加3种植物叶片氮含量和N:P比例，磷添加也增加植物叶片磷含量但降低叶片N:P比例。干旱增加垂穗披碱草与发草的叶片氮含量，对叶片磷含量和N:P比例影响不显著。氮添加与干旱处理之间的交互作用显著增加垂穗披碱草与发草叶片氮含量和N:P比。氮添加与磷添加之间的交互作用对3种植物叶片养分性状没有影响。    结论   本研究表明高寒草甸植物生长和养分性状对养分富集、干旱及其交互作的响应格局存在很大差异。氮输入主要影响植物生长，而氮磷养分和干旱及它们之间复杂的交互作用均改变植物养分和化学计量平衡。这些结果指示出未来需要深入研究高寒草甸植物生理过程对全球变化交互作用的响应机理。      

中国不同草本功能群叶片钾含量的空间格局及控制因素

  目的  钾是维持植物生长和水分高效利用的重要生命元素,特别在当前干旱化趋势增强的背景下尤为重要。但是,前人关于植物钾元素的研究主要集中在局部尺度上,仍然不清楚大尺度上不同草本功能群叶片钾含量的空间格局及控制因素有何差异。  方法  本研究基于中国164个地点739种草本植物,旨在揭示不同功能群叶片钾含量的空间格局及其与气候、土壤养分之间的定量关系。  结果  （1）中国草本叶片钾含量随纬度线性增加,但随经度线性降低。并且不同草本功能群叶片钾含量的空间格局存在差异。（2）总体上来说,中国草本叶片钾含量主要受湿润指数和土壤全氮的共同影响。（3）不同功能群叶片钾含量的影响因素存在差异。如一年生草本叶片钾含量主要受湿润指数和土壤全氮的共同作用,而多年生草本只受土壤全氮的影响。低钾利用效率草本的叶片钾含量主要受湿润指数和土壤全氮的影响,而高钾利用效率草本则受土壤全氮和全磷的作用。菊科和莎草科植物叶片钾含量的主控因素为土壤全氮,而禾本科植物为湿润指数。  结论  本研究首次系统比较和揭示中国不同草本功能群叶片钾含量的空间格局及影响因素的异同,对理解全球干旱化趋势日趋严峻背景下植物功能群的适应策略以及植物群落组成动态变化具有重要的参考价值。