施肥对羊草草原土壤氮素转化的影响

施肥是常用的草地管理方式之一,对维持草地生产力和草地生态系统健康至关重要。本文以河北沽源羊草草原为对象,设置了5种施肥处理,研究了施肥对半干旱羊草草原土壤氮素形态及转化特征的影响。结果表明:在牧草整个生长季,氮磷配施处理土壤铵态氮和硝态氮含量低于相应的单施氮肥处理。氮肥施入改变了草地土壤氮矿化模式。在5-8月氮素添加各处理的土壤硝化作用强烈,明显高于其他处理,氮素添加处理土壤净氮矿化量在5-7月较大,其矿化量占整个生长季的57.58%~68.97%。土壤铵态氮含量与土壤硝态氮含量、净硝化量、净矿化量、土壤温度和土壤水分均存在显著正相关关系(P<0.05),土壤硝态氮含量与土壤温度有极显著正相关关系(r=0.491,P<0.01)。高氮添加处理增加了硝态氮淋溶损失和污染环境的风险。     

模拟降水对荒漠草原土壤氮矿化的影响

在短花针茅荒漠草原设置不同模拟降水处理(分别为P1减少降水量的50%、P2自然降水、P3增加降水量的50%和P4增加降水量的100%),探讨降水对荒漠草原土壤氮矿化的影响。结果表明:随着降水量的增加,铵态氮和硝态氮含量都出现了显著差异,P4处理下铵态氮含量最大,硝态氮含量整体呈“增加-降低-再增加”的趋势;降水量增加使铵化速率显著降低,而硝化速率则随着降水量的增加而显著增加,但P3与P4硝化速率没有显著差异;土壤净矿化速率随着降水量的增加显著增加,降水量增加到P3时土壤净矿化速率不再发生改变,减少降水没有使土壤净矿化速率发生改变。     

氮素添加对黄土高原典型草原植物比叶面积及其重要值的影响

为了解氮素沉降对草地群落植物生长策略和群落组成的影响,通过长期(2009-2012年)氮素添加野外控制试验,研究了黄土高原天然草地禾本科植物长芒草(Stipa bungeana)、赖草(Leymus secalinus),豆科植物达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)以及菊科植物阿尔泰狗哇花 (Heteropappus altaicus) 4种植物在不同施氮水平下叶片比叶面积(SLA)和物种重要值(IV)的变化特征,并探讨了氮素添加对各种植物叶片SLA和物种重要值影响的内在联系.结果显示:沿施氮水平,禾草科植物长芒草和赖草叶片SLA增加幅度较小、物种重要值整体上呈现逐渐增加的趋势,非禾草科植物阿尔泰狗娃花和达乌里胡枝子叶片SLA增加幅度较大,物种重要值整体上呈降低的趋势,施氮对禾草科植物更有利;各物种的重要值与叶片SLA之间无相关关系;物种重要值随着氮素添加量增加所产生的变异系数与该物种在群落中的重要值大小成显著负相关.表明在干旱贫瘠环境中,植物叶片SLA保守性强、可塑性低;氮素沉降对禾草科植物更有利.     

晋北农牧交错带草地土壤净氮矿化速率对氮磷添加的响应

外源养分输入提高生产力是否同时促进了氮转化过程,尤其在农牧交错带脆弱草地生态系统的研究鲜见报道。为探究土壤氮转化关键过程对外源养分添加的响应,本研究依托山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站2017年建立的全球变化联网试验养分平台,采用原位顶盖PVC埋管法,测定了土壤氮转化速率,以及相关生物和非生物指标。结果表明：氮添加显著提高了土壤无机氮含量、土壤氮转化速率;氮磷同时添加显著提高了地上生产力。综上,氮添加促进了晋北农牧交错带草地土壤氮转化速率,但是没有显著提高生产力;氮磷同时添加对氮转化速率没有显著影响,但是显著提高了草地生产力,因此推测,单独氮添加后,植物生长受磷限制,同时添加氮磷,虽然对净氮矿化速率没有显著影响,但是能显著提升生产力,因此未来晋北农牧交错带草地管理应该考虑氮磷双重限制。     

不同有机/无机氮添加对草原土壤氮素分配和转化特征的影响

氮沉降增加已成为全球变化的重要现象之一,已显著影响草地土壤氮素循环。以内蒙古额尔古纳草甸草原为研究对象,进行了6年不同形式氮添加试验,设置无机氮和有机氮比例分别为：10∶0 （N₁）,7∶3 （N₂）,5∶5 （N₃）,3∶7 （N₄）,0∶10 （N₅）和对照处理0∶0 （CK）。通过土壤有机质物理分组及室内矿化培养的方法,从氮素形态、氮素组分及氮素潜在矿化三方面研究不同比例有机、无机氮添加对草原土壤氮素分配和转化特征的影响。结果表明,土壤全氮含量未受氮素添加形式的影响;氮添加显著提高了0~20 cm土层矿质氮含量,尤其是土壤硝态氮,其中N₄（无机氮∶有机氮=3∶7）混合氮肥处理下硝态氮含量增幅最大,较对照处理增加1332%。不同形式氮添加没有影响氮素在土壤颗粒态有机氮（轻组）及矿物结合态有机氮（重组）中的占比;N₁（无机氮∶有机氮=10∶0）处理显著提高了0~10 cm土层颗粒态有机氮（轻组）及0~20 cm土层矿物结合态有机氮（重组）中的氮素相对含量,较对照分别增加了91%和44%。氮添加增加了10~20 cm次表层土壤硝化速率的同时降低了氨化速率,但土壤净氮矿化速率不受氮添加形式的影响。因此,有机/无机氮添加比例变化对草原土壤氮素形态和周转的影响也更加复杂。     

温度和湿度对内蒙古草原 土壤氮矿化的影响

本研究对内蒙古克氏针茅(Stipa krylovii)草原土样进行不同温湿度梯度下的室内培养试验, 温度梯度分别为9、14、22、30和40 ℃, 湿度梯度为13%、26%、39%、52%和66%体积含水量(Volumetric Water Content, VWC)。研究结果表明, 土壤氮矿化量和净氮矿化速率与培养温度均极显著相关(P0.01);不同培养温度下, 土壤氮矿化量差异不显著(P0.05);培养前期和中期不同温度下土壤净氮矿化速率差异显著(P0.05)。土壤氮矿化量和净氮矿化速率均值与湿度呈二项式关系, 52%~66% VWC内氮矿化量和矿化速率显著下降(P0.01);除培养后期外, 其他时期不同湿度条件间, 净矿化速率差异均显著(P0.05)。温度和湿度对土壤氮矿化作用存在显著互作(P0.01), 培养后期环境胁迫引起氮固持作用增强, 导致净氮矿化速率对温湿度的交互作用无显著响应。     

不同干扰对黄土高原典型草原土壤有机碳的影响

以黄土高原典型草原为对象,研究了封育+施肥、封育+火烧、封育和放牧4种干扰类型对土壤有机碳含量和有机碳密度的影响。结果表明:黄土高原典型草原不同干扰类型下土壤有机碳含量和有机碳密度都随土层深度的增加而减少,且干扰类型不同其减少程度不同;不同干扰类型对土壤有机碳含量影响不同。封育+施肥地在0~50 cm各土层有机碳含量均显著高于其他3个干扰类型,变化范围为24.08~34.99 g·kg^-1;其次为封育+火烧地,变化范围为19.59~32.05 g·kg^-1;在0~40 cm各土层,放牧地有机碳含量均最低,为19.07~25.37 g·kg^-1。不同干扰类型对有机碳密度的影响与对有机碳含量的影响基本相似。不同干扰对土壤有机碳的影响主要表现在0~20 cm土壤表层;在0~50 cm土层,4种干扰类型土壤有机碳密度大小依次为:封育+施肥>封育+火烧>封育>放牧,分别为14.51, 13.86, 12.27和11.85 kg·m^-2。综上所述,人为干扰对典型草原土壤有机碳含量和有机碳密度具有明显影响;放牧导致土壤碳密度显著下降,而施肥和封育可以提高土壤碳密度。     

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。     

氮素添加对典型草原区割草场植物群落结构及草场质量指数的影响

养分添加对维持割草场养分平衡具有重要意义,本研究通过不同割草制度下添加氮素试验,探讨了氮素添加对割草地产量、群落物种多样性及草群质量指数的影响。结果表明,1)氮素添加对一年割1次草地的增产效果显著。添加氮素当年N3(64.4 kg/hm²)、N4(78.2 kg/hm²)较对照显著增产,幅度近50%,且次年也表现出明显的肥料残效;对一年割2次,仅在N4梯度上有显著的增产效果,表现出肥料施用量不足。对不割草处理区,添加氮素未达到显著增产(P<0.05)。2)割草处理下,物种多样性指数随氮素添加梯度的增加呈波动状增长趋势;而均匀性指数呈下降走势。3)添加氮素后羊草和大针茅在一年割1次和不割草处理中都表现出等补偿和超补偿,但在一年割2次中均为不足补偿;糙隐子草则相反,在不割草处理中仅为等补偿而在割草处理后刈割频度越高超补偿现象越明显。添加氮素后3种群的氮含量都明显提高,但在不割草处理中的糙隐子草在N2(50.6 kg/hm²)梯度达到最高之后,基本保持该水平。4)氮素添加对不同轮割制度下草地质量有明显的提高作用。施用N4梯度的试验区在2年的综合效果中表现最佳,草地质量维持的最好。     

不同恢复措施对宁夏典型草原土壤碳氮储量的影响

为探讨不同恢复措施下草原土壤有机碳、全氮储量特征的变化,以宁夏黄土丘陵区典型草原为对象,对放牧(对照GG),封育(EG),水平沟(CG)和鱼鳞坑(FG)3种不同恢复措施下0~40 cm土壤有机碳、全氮储量进行研究。研究表明:1)土壤有机碳和全氮含量以封育草地最高,分别为30.35和2.92 g/kg,放牧草地次之,水平沟草地最低(P<0.05);C/N表现为封育最高,水平沟次之,放牧草地最低;各措施下土壤有机碳和全氮含量随着土层加深整体呈下降趋势。2)土壤有机碳和全氮密度呈封育和放牧草地较高,鱼鳞坑居中,水平沟最低。各恢复措施下有机碳密度随着土层加深而降低,全氮密度无明显规律。3)土壤碳氮储量表现为封育草地>放牧草地>鱼鳞坑草地>水平沟草地。禁牧封育更有利于该区典型草原土壤有机碳和全氮储量的积累。     

短期氮添加对山西右玉黄土高原盐渍化草地氨挥发的影响

氨挥发是草地生态系统土壤氮素损失的主要途径.掌握氨挥发特征及其与环境要素之间的关系,能够为盐渍化草地养分管理策略制定等提供依据.试验采用间歇密闭室抽气法,测定黄土高原盐渍化草地短期添加氮(0,1,2,4,8,16,24和32gN·m-2·a-1)对盐渍化草地氨挥发的影响.结果表明:草地氨挥发速率与月累积量随氮添加水平的...     

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...     

贝加尔针茅草原土壤无机氮含量对氮素添加的响应

土壤无机氮是可以直接被植物根系吸收的氮素形态,也是表征土壤肥力的重要参数。基于内蒙古贝加尔针茅草原长期氮素添加(NH4NO3)试验平台,本研究选取4个氮素添加水平,分别是0(CK)、30(N30)、50(N50)和100 kg N·hm-2·a-1(N100),探究氮素添加对土壤无机氮的影响。于2015年生长季(6—10月)每月中旬分别采集0~10、10~20、20~30、30~40 cm四个土层深度的土壤样品,测定土壤铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)含量。结果表明:贝加尔针茅草原0~40 cm土壤中,CK、N30和N50处理的土壤铵态氮含量较土壤硝态氮含量高,N100处理中,二者几乎各占一半,生长季内无机氮含量的变化趋势与硝态氮一致;各处理土壤铵态氮、硝态氮和无机氮含量在土层间的关系均表现为:0~1010~2020~3030~40 cm,且都随氮素添加水平增加而增加。经方差分析表明,氮素添加、取样时间、土层深度及三者交互作用对土壤铵态氮、硝态氮和无机氮含量均有极显著影响;本试验中,在自然水热条件下,N100处理有明显的硝态氮累积,达"氮饱和点"。     

放牧对典型草原区土壤水分及其对降雨响应规律的影响

为研究放牧对典型草原区土壤水分及其对降雨响应规律的影响,通过在内蒙古西乌珠穆沁旗设置试验,对禁牧区和放牧区5cm、10cm、15cm、30cm层土壤体积含水率和降雨量进行监测和分析。分析表明:放牧会导致草原地上生物量减少,植被抑制土壤蒸发的作用减弱,降雨转化率降低;放牧会破坏0~15cm层植被根系,根系吸水能力减弱,上层土壤水分向下运移,从而放牧区0~15cm层含水量小于禁牧区,30cm层却大于禁牧区;禁牧区与放牧区5cm、10cm和15cm层土壤水分对降雨的响应相似,单次或累积降雨量大于10mm时,土壤含水量即有显著增加,但会因干旱间隔(两次降雨事件之间无降雨日数)时间的不同而变化,禁牧区含水量更加敏感,增加幅度较大;禁牧区30cm层土壤水分对降雨的响应有滞后现象,单次降雨量大于30mm或累积降雨量大于20mm且干旱间隔时间≤3d时,才有显著增加,放牧区30cm层只在干旱间隔较短(≤2d)的连续大降雨后有明显波动;禁牧区0~30cm层土壤水分的增加都与降雨量、降雨强度极显著相关,放牧区0~15cm层与降雨量极显著相关,0~10cm层与降雨强度极显著相关。     

放牧、水分和氮素对内蒙古草原土壤团聚体的影响

本研究以内蒙古草原为期十年的长期定位试验地为平台,分别在中度和过度放牧样地添加水分和氮素,研究放牧强度、水分和氮素三因子及其交互作用对土壤团聚体构成比例及稳定性的影响.结果表明:随放牧强度增加,土壤大团聚体含量减少,微团聚体含量增加,团聚体平均重量直径和几何平均直径显著减小,土壤有机碳和全氮含量显著下降;长期水分添加显...     

北方农牧交错带赖草草地土壤氮矿化对不同放牧强度的响应

北方农牧交错带的草地是我国重要的畜牧业基地,但长期不合理的放牧使其土壤氮素的供应能力发生变化,草地生态和生产功能受到影响。因此,为探究不同放牧强度对土壤氮矿化的影响,本试验于2016年设置4个放牧强度,分别为不放牧（No Grazing,NG）、轻度放牧（2.35 Sheep Unit （SU） hm^-2·生长季;Light Grazing,LG）、中度放牧（4.80 SU hm^-2·生长季;Medium Grazing,MG）和重度放牧（7.35 SU hm^-2·生长季;Heavy Grazing,HG）,分别在2017年和2018年采用顶盖埋管培养法测定土壤净氮矿化速率。结果表明：不同放牧强度对土壤无机氮含量有显著影响（P<0.05）,生长季不同月份土壤无机氮含量存在极显著差异（P<0.01）;重度放牧的净氮矿化速率最大,轻度放牧最低;放牧主要通过影响土壤温度和水分的变化进而影响土壤净氮矿化速率。可见,短期内重度放牧会使土壤无机氮累积,提高植被可利用氮含量,显著提高土壤的净氮矿化速率,但造成地上生物量减少,地表裸露,草地有退化的风险,因此,为更好地维持北方农牧交错带草地生态系统的稳定,还需进行长期的试验监测来确定适宜的放牧强度。     

氮磷添加对松嫩草地土壤团聚体结构及其碳含量的影响

为探讨氮磷添加对草地土壤团聚体组成及碳含量分布特征的影响,在松嫩草地开展了为期4年(2015～2018年)的养分添加实验,包括4个氮添加水平和2个磷添加水平,共计8个处理组合.于2018年8月采集土样,采用湿筛法分析土壤团聚体结构,进而测量全土和不同粒径团聚体总碳(TC)、有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生...