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...     

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...     

亚高寒草甸围封地内3种植物叶片的氮磷化学计量特征

氮(N)和磷(P)是陆地生态系统的主要限制性元素,对植物生长起着十分重要的作用.本研究探讨了青藏高原亚高寒草甸围封地内,3种植物叶片氮磷化学计量特征在不同样地中的变化及其与土壤养分的关系.结果表明:甘青蒿(Artemisia tangutica)和垂穗披碱草(Elymus dahuricus)的叶N变异系数分别为14.9%和24.34%,均高于叶P变异系数的8.12%和20.90%,表明其叶片内N比P活跃;紫花苜蓿(Medicago sativa)与之相反,变异系数为叶N(12.56%)小于叶P(14.49%).不同样地内,甘青蒿和垂穗披碱草的叶N、P含量均呈显著性差异(P<0.05),紫花苜蓿的叶P含量呈极显著差异(P<0.01),表明植物在不同样地中叶片养分差异显著.甘青蒿和垂穗披碱草的叶N、P含量与土壤N、P含量均呈显著正相关(P<0.05),紫花苜蓿叶N与土壤养分均无显著相关性,叶N∶P值与土壤P含量呈显著负相关(P<0.05).这表明试验样地内,甘青蒿和垂穗披碱草的生长倾向于土壤N、P元素的影响,紫花苜蓿则更倾向于受到P元素的影响.     

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。      

北京平原地区主要造林树种叶片氮磷再吸收及生态化学计量特征

  目的  通过分析北京平原地区主要造林树种叶片氮（N）和磷（P）再吸收及生态化学计量特征,探讨不同树种对平原造林地生境的生态适应及养分利用机制。  方法  以刺槐、千头椿、旱柳、毛白杨、白蜡和油松等主要造林树种为研究对象,测定其新鲜叶、凋落叶的N、P含量,计算叶片N、P再吸收率并分析其与叶片、土壤养分指标的关系。  结果  刺槐的叶片N含量最高,旱柳的叶片P含量最高;白蜡叶片的N∶P显著高于其他树种（P < 0.05）,毛白杨叶片的N∶P最低,刺槐、千头椿、旱柳和油松之间叶片N∶P差异不显著。不同树种凋落叶N、P含量及N∶P与新鲜叶养分相关性不同。刺槐叶片N再吸收率和千头椿叶片P再吸收率显著高于其他树种,多数树种的叶片N再吸收率或P再吸收率与其凋落叶养分含量表现出显著负相关。  结论  刺槐、旱柳、白蜡和油松的生长受到 P 限制,千头椿和毛白杨生长受到 N 限制。树种能通过叶片N、P再吸收来适应养分限制环境。建议在平原林养护中加强林分结构调整、凋落叶归还林地、人工补植补造等措施以改善平原林养分限制状况。      

不同氮养分条件下油茶幼苗生物量及养分利用对磷水平的响应

【目的】研究不同氮水平条件下磷养分对油茶（Camellia oleifera Abel.）幼苗生物量、养分积累以及养分利用的影响，进一步了解油茶幼苗对氮、磷养分的需求，为油茶幼苗培育提供理论依据。【方法】以长林4和长林53两个品种的一年生油茶苗为试验材料，开展苗期施肥控制试验，设置2个氮（0,8 mmol/L）水平和4个磷（0,0.4,0.8,1.6 mmol/L）水平的交互处理，测定油茶幼苗各器官生物量、氮磷含量。【结果】（1）在不施氮（N0）条件下，施用磷肥可以显著增加生物量，且在P1和P2处理下生物量积累较高；在施氮（N1）条件下，长林4和长林53均在P0处理下生物量最高。（2）长林4和长林53生物量分配均表现为地上部>根部。无论是否施氮，磷水平对长林4的生物量分配及根冠比均影响不大，而长林53在N1P3处理下的根生物量及根占比显著小于N1P0处理。（3）在不施氮（N0）条件下，长林4和长林53分别在P3和P0处理下氮含量达到最大值，磷含量及氮磷积累量均在P1和P2处理时较大，而施氮（N1）条件下，氮含量及氮、磷积累量均在P0处理下达到最大值。无论是否施氮，2个油茶品种苗期...     

长期氮、磷添加对青藏高原2种高寒草甸植物光合特性的影响

2015、2016年在中国科学院海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究海北站,选取矮蒿草中2种典型的优势物种披碱草(Elymus dahuricus)和麻花艽(Gentiana straminea)为材料,以不添加氮(N)、磷(P)为对照(CK),研究每年分别添加N 10 g/m~2、P 5 g/m~2及其NP合施对披碱草、麻花艽光合指标的影响。结果表明,添加N,2015、2016年披碱草叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率均小于CK,2015年,麻花艽的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_2浓度高于CK;添加NP,2015、2016年,2种高寒草甸植物的净光合作用速率、气孔导度、水分利用效率较CK多有不同程度的增加;单纯添加P,披碱草的表观量子效率较CK升高,单纯添加N,麻花艽的光饱和点较CK升高,而添加NP,披碱草的光补偿点、最大光合速率较CK增加;添加N、P、NP,2种高寒草甸植物叶片的最大羧化速率(V_(cmax))、RuBP再生能力(J_(max))较CK多有不同程度的增加,麻花艽的V_(cmax)值高于披碱草。     

氮磷添加对黄河三角洲盐地碱蓬光合特性和抗氧化系统的影响

【目的】研究氮磷添加对黄河三角洲盐地碱蓬光合特性和抗氧化系统的影响。【方法】以盐地碱蓬为研究对象，通过野外控制试验进行裂区设计，以氮添加为主区(0、5、15和45 g/m²)、磷添加为副区(0和1 g/m²)设置8个处理，探究其对盐地碱蓬生长、光合特性和抗氧化系统的影响。【结果】氮添加可显著增加盐地碱蓬的生物量和株高，且与磷添加有显著的交互作用，其中氮添加量为45 g/m2且配施磷处理的株高和生物量最高。添加磷时，氮添加量为45 g/m²处理的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量较其他氮处理分别显著增加84.0%～408.4%、99.0%～499.6%和71.9%～269.9%；氮添加可显著提高叶片的净光合速率，且氮与磷在叶绿素含量、蒸腾速率和叶片水分利用效率上存在显著的交互作用。无论是否添加磷，氮添加量为45 g/m2的处理可显著提高叶片的过氧化物酶活性，且氮与磷对超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性存在显著的交互作用。【结论】氮磷添加可有效提高盐地碱蓬的叶绿素含量、光合作用和抗氧化酶活性以适应盐碱生境，进而促进其生长发育。     

草甸草原关键物种功能性状对长期放牧和停牧恢复的响应

【目的】植物功能性状对环境变化及外部干扰的响应，反映了植物的表型塑性、生存策略及适应能力。通过长期放牧条件下草原植物功能性状的变化及停止放牧后的恢复响应研究，为草原恢复管理的研究提供理论依据。【方法】探究了生长季不同放牧梯度下呼伦贝尔草甸草原6个关键物种（羊草、日阴菅、糙隐子草、斜茎黄芪、裂叶蒿、细叶白头翁）叶片功能性状（叶片干重、叶片含水量、叶面积、比叶面积、叶片氮含量、叶片磷含量、叶片C/N、叶片N/P）的变化，以及生长季停止放牧后的草甸草原关键物种叶片功能性状的即时恢复响应。【结果】（1）6个关键物种的相对生物量和重要值随放牧强度增加而减小，轻度和重度放牧强度停止放牧后的值大于继续放牧。（2）6个关键物种的叶片干重、叶片C/N整体随放牧强度的增加呈减小趋势；叶片含水量、比叶面积、叶片氮含量整体随放牧强度的增加呈增大趋势；除裂叶蒿外各物种叶面积都随放牧强度增加而减小；叶片磷含量除糙引子草外都随放牧强度增加呈增大趋势；随放牧强度增加，羊草、日阴菅、糙隐子草、细叶白头翁的叶片N/P整体呈增大趋势，而斜茎黄芪、裂叶蒿呈减小趋势。（3）停止放牧后，重度放牧的恢复程度高于轻度放牧，6个关键物...     

2021年4期目录

  目的  探究1年生樟子松苗木根系构型和养分吸收对氮添加及接种外生菌根真菌的响应机制。  方法  以1年生樟子松菌根苗（8种外生菌根真菌混合接种,HJ）和非菌根苗（未接种,WJ）为研究材料,设置4个氮添加处理试验,分别为:不施氮（CK,0 kg/（hm2·a））、低氮（LN,15 kg/（hm2·a））、中氮（MN,30 kg/（hm2·a））和高氮（HN,60 kg/（hm2·a））,对比分析氮添加和接种处理对苗木根系形态（总根长、总表面积、总体积、分叉数、根尖数、平均直径等）和养分含量的影响。  结果  （1）在CK、MN、HN处理下,接种处理间苗木生物量存在显著差异;CK处理下,菌根苗生物量较非菌根苗提高了54.3%;而MN和HN处理下,菌根苗生物量较非菌根苗分别下降17.8%、23.7%。（2）氮添加和接种处理显著影响1年生樟子松苗木直径0 ~ 0.5 mm根系的总根长、总表面积、根尖数;在WJ处理下,随着氮添加量递增,樟子松苗木根系形态指标均呈先上升后下降的趋势;而在HJ处理下,随着氮添加量递增,其根系形态指标均呈下降的趋势。（3）与CK相比,氮添加显著增加非菌根苗氮、磷养分含量;而对菌根苗氮、磷养分含量的影响表现为LN处理促进,HN处理抑制。  结论  低氮添加和接种处理对苗木根系形态和养分含量表现为协同效应,而高氮添加处理削弱接种处理对苗木根系形态和养分含量的影响。      

短期氮素添加和模拟放牧对青藏高原高寒草甸生态系统呼吸的影响

氮沉降和放牧是影响草地碳循环过程的重要环境因子,但很少有研究探讨这些因子交互作用对生态系统呼吸的影响。在西藏高原高寒草甸地区开展了外源氮素添加与刈割模拟放牧实验,测定了其对植物生物量分配、土壤微生物碳氮和生态系统呼吸的影响。结果表明:氮素添加显著促进生态系统呼吸,而模拟放牧对其无显著影响,且降低了氮素添加的刺激作用。氮素添加通过提高微生物氮含量和土壤微生物代谢活性,促进植物地上生产,从而增加生态系统的碳排放;而模拟放牧降低了微生物碳含量,且降低了氮素添加的作用,促进根系的补偿性生长,降低了氮素添加对生态系统碳排放的刺激作用。这表明,放牧压力的存在会抑制氮沉降对高寒草甸生态系统碳排放的促进作用,同时外源氮输入也会缓解放牧压力对高寒草甸生态系统生产的负面影响。     

高寒草甸物种多样性和生产力对养分添加的初期响应

以高寒草甸为对象,通过N、P、K及其不同养分组合的添加处理,研究养分添加对高寒草甸生态系统物种组成、物种多样性和生产力的影响。结果表明:养分添加改变群落物种组成和群落中的优势种,除P、K单独添加外,其他养分及其组合添加使草地群落物种丰富度显著减小,物种多样性和均匀度变化不大;N、P及其不同养分组合添加极显著增加群落地上生物量;N、P是高寒草地生态系统草地生产力的主要限制性养分,人为输入土壤养分将在短期内影响高寒草地生态系统的物种组成、物种多样性以及生产力。     

高寒草甸土壤CO_2和N_2O释放对C、P添加的响应

【目的】探明碳、磷输入对土壤CO_2和N_2O排放的影响.【方法】以青藏高原高寒草甸土壤为研究对象,采用室内培养的方法,设置3个处理(C:碳添加;P:磷添加;CP:碳磷共同添加)和1个对照(CK),研究了碳、磷单独添加以及共同添加对高寒草甸土壤CO_2和N_2O释放的影响.【结果】碳素单独添加或碳、磷共同添加均显著增加了高寒草甸土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)的含量,而磷素单独添加对其影响不显著;碳素单独添加或碳、磷共同添加均显著增加了高寒草甸土壤CO_2和N_2O的释放量,而磷素单独添加对其影响不显著;高寒草甸土壤CO_2释放量与土壤DOC含量呈显著正相关关系;高寒草甸土壤N_2O的产生过程以反硝化作用为主.【结论】不同处理CO_2和N_2O的全球增温潜能(GWP)由大至小顺序为:CPCPCK.     

施肥和控鼠对黄河源区斑块化退化高寒草甸植被特征及植物化学计量的影响

为探讨施肥和控鼠对黄河源区斑块化退化高寒草甸植被和植物化学计量特征的影响，以青藏高原东缘高寒草甸为研究对象，通过比较施肥、施肥+控鼠处理下退化草地的植物生物量、群落结构、多样性和植物化学元素等指标，分析不同恢复措施对退化草地植物群落的影响。结果表明：施肥和施肥+控鼠处理均提高黄河源区斑块化退化高寒草甸中禾本科植物的重要值。施肥+控鼠处理显著提高植物Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Margalef指数。施肥处理显著增加植物氮和磷含量，显著降低植物地上部分C∶N、 C∶P和N∶P，及其地下部分C∶N。施肥+控鼠处理与CK相比植物地下部分C∶P、N∶P均显著下降。研究表明施肥+控鼠处理更有利于黄河源区斑块化退化高寒草甸草地恢复。     

武夷山不同海拔梯度黄山松叶片养分含量及其再吸收效率

氮、磷在植物的生长和代谢过程中具有关键作用,是陆地生态系统生产力的主要限制因素。植物克服氮、磷元素对生长限制的一个重要策略就是从凋落前的凋落叶中进行养分再吸收。选取武夷山国家自然保护区不同海拔黄山松的成熟叶与凋落叶,测定其C、N、P含量,分析N/P及N、P养分再吸收效率随海拔梯度的变化特征。结果显示:(1)黄山松成熟叶全氮、全磷含量变化范围分别是14.94~21.45 mg·g~(-1)与0.86~1.51 mg·g~(-1),凋落叶全氮、全磷含量变化范围分别是4.73~7.17 mg·g~(-1)与0.16~0.30 mg·g~(-1);(2)成熟叶片N/P随海拔升高而显著降低,凋落叶片N/P则随海拔升高呈指数递增趋势;(3)成熟叶N/P与土壤N/P显著正相关,而凋落叶N/P则随土壤N/P的升高指数降低;(4)叶片N、P再吸收效率随海拔升高呈先降低后升高的趋势,且各海拔叶片P再吸收效率显著大于N再吸收效率。表明黄山松具有较高的N、P元素的再吸收效率,而且相对于N、P元素是该区域黄山松养分循环的关键因素。     

高寒矮嵩草群落退化演替系列氮、磷生态化学计量学特征

运用历史资料与实地调查相结合的方法,以多元数量统计为手段确定采样地点,以空间尺度代替时间尺度,确定演替系列,以生态化学计量学为基础探讨了高寒矮嵩草草甸退化演替系列氮(N)磷(P)含量及化学计量学特征,发现:1)高寒矮嵩草草甸土壤全量N、P含量随退化演替程度的加深而呈倒"V"字形变化趋势,速效N、P含量随退化程度的加深呈降低趋势,但土壤草甸全量及速效N/P化学计量学特征则呈现降低趋势;2)地上植物N/P化学计量学特征在整个退化演替过程没有明显的差异。说明高寒矮嵩草群落退化改变了土壤中全量及速效N、P的积累和分解速率,打破了土壤系统养分平衡模式,但并没有明显改变植物地上部分整体的N/P化学计量学特征,因此在退化演替过程中植物N/P比为草地退化诊断的惰性指标;土壤N/P化学计量学特征变化同草地退化演替过程具有较好的同步性,其对草地退化演替的敏感性较高,有可能成为未来草地退化诊断的生态指示指标。     

青海玉树高寒草甸典型植被类型土壤养分与生物量的变化

以高寒草甸藏嵩草沼泽草甸、小嵩草草甸和黑土滩裸地为研究对象,测定土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、全钾及速效钾质量分数,分析不同植被类型的土壤养分变化规律,并与生物量进行相关性比较。结果表明,藏嵩草草甸土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾值最大,黑土滩值最小;不同植被类型土壤全磷相对稳定;地上、地下生物量与土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾呈极显著正相关（P≤0.01）。说明,土壤速效养分直接决定生物量的高低。     

模拟家畜不同采食强度下高寒草甸土壤水解酶活性的变化特征

  目的  探究家畜采食对高寒草甸土壤酶活性的影响,为揭示人为干扰下高寒草甸的退化机制提供依据。  方法  用刈割留茬模拟家畜轻度采食(LD)和重度采食(HD)行为,以未放牧的草地为对照(ck),测定土壤碳、氮、磷获取的酶活性以及土壤理化性质变化特征。  结果  总体上,土壤碳获取酶土壤蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶和土壤氮获取酶脲酶的活性在不同采食强度下不存在显著差异,但呈现明显的时间变异; LD处理可显著提高纤维素二糖水解酶活性(P＜0.05),而HD处理能降低纤维素二糖水解酶活性;LD处理也会提高氮获取酶亮氨酸氨基肽酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶以及磷获取酸性磷酸酶的活性;家畜的采食行为可能通过改变土壤养分来影响土壤酶活性;高寒草甸土壤酶活性的时间变异受控于土壤温度和土壤养分的变化。  结论  轻度采食行为可能会提高土壤水解酶活性,有助于维持土壤质量。图3表4参44     

氮添加和干旱对亚热带两个树种生长、光合及挥发性有机碳释放的影响

以我国亚热带森林优势树种木荷和杉木为研究对象,研究氮添加、干旱及二者交互作用对两种幼苗生长、光合、同化产物分配及生物源挥发性有机碳释放的影响.结果表明:氮添加显著增加(P0.05)木荷总叶绿素含量、净光合速率、叶片可溶性糖含量、胸径、树高和总生物量,但显著降低(P0.05)木荷细根可溶性糖含量;而仅显著增加杉木(P0.05)总叶绿素含量和树高.干旱处理显著增加(P0.05)两种幼苗总叶绿素含量,降低(P0.05)木荷净光合速率、胸径、树高和总生物量,同时显著降低(P0.05)杉木叶片非结构性碳水化合物含量.氮添加和干旱交互处理显著增加两种幼苗总叶绿素含量,但对两种幼苗总生物量无显著影响.氮添加和干旱分别使杉木的BVOC-C释放增加7.4和4.5倍,二者交互处理显著促进(P0.05)木荷BVOC-C释放,但对杉木BVOC-C释放无显著影响,说明木荷和杉木BVOC-C释放对氮添加和干旱的响应存在差异.     

氮磷配施对青冈、苦槠幼苗生物量分配及叶片养分含量的影响

为了解 N、P 配施对常绿阔叶树生长的影响,采用盆栽试验,研究不同氮磷施量对青冈、苦槠幼苗叶片养分含量及幼苗根、茎、叶生物量的影响。结果表明：施氮、施磷均能增加两树种幼苗叶片的氮含量;施磷能增加幼苗叶片磷含量,而高浓度施氮会降低叶片磷含量;低浓度施氮及施磷均可减缓青冈生长过程中叶片磷含量的下降;施氮、磷对青冈幼苗叶片碳含量表现出促进作用,而对苦槠幼苗叶片碳含量没有显著影响。施氮后青冈幼苗生物量分配表现为根＞叶＞枝,施磷后则为根＞枝＞叶;而施氮、磷后苦槠幼苗生物量分配格局均为根＞枝＞叶。青冈和苦槠幼苗期对氮、磷肥的供应较为敏感,适当施加氮、磷肥有利于其幼苗的生长。