氮磷添加对高寒草甸植物群落根系特征的影响

全球变化背景下,持续的氮沉降加速了陆地生态系统的磷循环,进而引发了生态系统中潜在的磷限制,因此研究氮磷耦合对于植物应对环境变化导致的养分限制至关重要.以川西北高寒草甸为研究对象,通过微根管原位监测与室内分析相结合的方法探讨了青藏高原高寒草甸植物根系动态变化特征对不同梯度氮磷添加的响应机制及其与土壤理化特性间的相互关系....     

氮素添加下短期内高寒草甸生物量与养分间的关系

以玉树藏族自治州称多县高寒草甸为研究对象,采用随机区组试验设计,设置4个氮素添加水平,分别为不添加(N0)、15 g N/m²(N1)、30 g N/m²(N2)、45 g N/m²(N3)。通过测定植物生物量、植物及土壤养分等指标,探究生物量和化学计量特征对氮素添加的响应。结果表明：氮素添加后生物量与养分化学计量间存在显著相关性,其中氮素添加后植物地上部生物量与植物地上部氮含量呈极显著正相关(P<0.01),与植物地上部氮磷比呈显著正相关(P<0.05),与植物地上部碳氮比呈极显著负相关(P<0.01);植物总生物量与植物地上部碳氮比呈极显著正相关(P<0.01),与植物地上部氮含量呈极显著负相关(P<0.01),与植物地上部氮磷比呈显著负相关(P<0.05);而根系生物量与植物养分及土壤养分间无显著相关性。在氮素添加下植物生物量主要受植物地上部氮含量、氮磷比和碳氮比等影响。综上所述,施氮能通过改变土壤和植物养分含量以及化学计量特征进而影响植物生物量。     

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。     

不同海拔梯度高寒草甸生物量变化

采用样方法分析了3 881 m、4 063 m、4 160 m、4 355 m、4 379 m和4 450 m 6个海拔梯度高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸形态指标和生物量变化.结果 表明:海拔高度为3 881 m时,株高达到最大值,为15.33 cm;海拔高度为4160m时,物种数则为最大值(11种)...     

外源性养分添加对高寒草甸土壤节肢动物群落的影响

为了查明外源性养分添加对高寒草甸土壤动物群落的影响,2012年5月在川西北的高寒草甸上用随机区组方式设置添加氮（N）、磷（P）和氮磷混加（NP）3种处理试验样地,每种添加处理均设置10、20和30 g·m^-2三个处理梯度,以未添加养分的高寒草甸为对照样地（CK）。于2017和2020年的8月先后两次对各样地内的土壤节肢动物和土壤理化性质进行调查。结果表明：1）N、P和NP添加均能增加高寒草甸土壤节肢动物的密度和多样性,以梯度为20 g·m^-2和NP混加处理效果最明显;2）N、P添加土壤节肢动物群落的密度、类群数和Shannon多样性指数均表现为2020年显著高于2017年（P<0.05）,而NP混加土壤节肢动物群落的密度和类群数则表现为2020年显著低于2017年（P<0.05）,但Shannon多样性指数表现为无显著差异（P>0.05）;3）N、P添加显著提高长角?目密度（P<0.05）,NP混加显著提高甲螨亚目和中气门亚目密度（P<0.05）;4）多元回归分析和典范对应分析表明,影响土壤节肢动物群落组成结构和多样性的主要环境因素是土壤全N、全P、土壤有机质、pH、地上生物量和植物群落盖度。研究结果表明,土壤节肢动物群落对添加不同的外源性养分及添加量处理存在差异;高寒草甸上连续8年添加外源性氮、磷养分能提高土壤节肢动物多样性,而氮磷混加则起抑制作用。建议对高寒草甸进行外源性氮磷混加控制在每年20 g·m^-2,且连续添加年限不宜超过8年。     

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...     

梯度增温对高寒草甸物种多样性和生物量的影响

本研究以青藏高原高寒草甸为试验对象,利用开顶室增温装置（Open-Top-Chambers,OTCs）,探讨4种增温幅度对物种多样性和生物量的影响。结果表明：群落盖度在高度增温下显著减少（P<0.05）;低度增温下的Simpson指数、Shannon指数和Pielou指数显著低于对照处理（P<0.05）;地上生物量与总生物量在高度增温下显著减少（P<0.05）;10~20 cm处地下生物量在高度增温下显著增加（P<0.05）,0~10 cm处地下生物量在高度增温下下减幅最大,20~30 cm处地下生物量在低度增温下增幅最大。本研究表明,在研究周期内物种丰富度对梯度增温响应不敏感,高度增温减少地上生物量的积累,地下生物量在不同幅度的增温处理下没有显著的变化规律性,响应并不敏感。     

植物群落生物量和有机碳对高寒草甸土地利用变化的响应

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择高寒矮嵩草草甸及其开垦后形成的农田和一年生人工草地作为研究对象,研究了高寒草甸不同土地利用方式下生物量和植物-土壤系统固定的有机碳量的变化.结果表明:3种土地利用方式相比较,地上生物量由高到低依次为人工草地＞农田＞高寒草甸(P＜0.01),分别为11.83、9.78和4.36 t/hm2;3种土地利用方式下地下生物量剖面分布均呈倒金字塔形,0～40 cm地下生物量为高寒草甸＞人工草地＞农田(P＜0.01),分别为15.74、5.61和1.24 t/hm2.随着高寒草甸土地利用方式改变,植物群落碳素固定量也随之减小,其序列由高到低依次为:高寒草甸＞人工草地＞农田(P＜0.05),其值分别为7.63、6.81和4.51 t/hm2.     

氮添加对东祁连山高寒草甸土壤养分及地上生产力的影响

为探讨氮添加对退化高寒草甸土壤养分和地上生产力的影响,以祁连山东段高寒草甸草原为研究对象,在样地内分别施入 0,10,20,30,40 g/m² 的尿素,测定不同施氮水平下地上生产力和不同土层土壤养分含量。结果表明：随着施氮量增加,地上生产力呈现升高趋势,施氮量在 40 g/m² 下达到最大值 194 g/m² ;但过高的施氮量不能显著增加地上生产力,在施氮量大于 30 g/m² 之后,地上生产力增加不显著;随着施氮量增加,0~20 cm 土层土壤全氮和有机质含量降低,在施氮量 40 g/m² 时最低,相比未施氮分别降低了 19. 95% 和 14. 04%;在 0~20,20~40,40~60 cm 土层,铵态氮含量呈现先升高后降低的趋势,在 20 g/m² 尿素下达到最大值;4 个土层中,硝态氮的含量均呈现升高的趋势,在 30 g/m² 尿素水平下达到最大值;在各个土层中,速效磷含量整体呈现随土层深度增加先升高后降低的趋势,施氮量与土壤全磷,全钾和速效钾之间均没有显著相关性。     

高寒草甸植物叶绿素对氮添加梯度的非线性响应

叶绿素是植物进行光合作用的关键物质,氮素是叶绿素的重要组成元素。因此,土壤氮可能是影响叶绿素含量变化的重要因素。然而,目前研究较少关注氮梯度下叶绿素含量的变化及背后原因。本研究以青藏高原高寒草甸优势植物为研究对象,利用8年的氮添加梯度实验,氮添加水平为0,2,4,8,16,32 g·m^-2·a^-1。研究发现叶绿素含量沿氮添加梯度呈抛物线响应,且峰值多在8 g·m^-2·a^-1左右。低氮水平下,叶绿素含量与土壤无机氮显著正相关,与土壤pH值和植物高度负相关。高氮水平下,叶绿素与土壤无机氮和pH值均不相关,与植物高度呈非线性关系。此外,不管低氮或高氮水平添加叶绿素含量和比叶面积均呈抛物线关系。本研究表明高寒植物叶绿素对氮添加梯度表现出非线性响应且存在阈值,并且低于或高于氮阈值的影响因子是不同的。总之,本研究表明在氮富集的背景下高寒植物叶绿素与土壤氮可利用性存在复杂关系,可能会进一步作用于高寒草地生态系统碳固持。     

不同形态及配比的氮素对高寒草甸植物生长高度和生物量的影响

为探索提高青藏高原高寒草甸草地生产力的科学施肥途径,通过小区施肥试验,研究添加不同形态及配比的氮素对称多县高寒草甸植物生长高度和生物量的影响。在2013年添加氮素的当年,选用的9个物种的生长高度对添加不同形态氮素及配比处理的响应表现出多元特征;除有机态氮外,铵态氮、硝态氮、酰胺态氮3种形态的氮素对禾本科、莎草科、杂类草的平均草丛高度有显著影响（P<0.05）,不同形态氮素添加对禾本科、莎草科、杂类草功能群以及群落总生物量影响显著（P<0.05）,但铵态氮和硝态氮的不同配比间差异不显著。     

氮、磷添加对高寒草原群落多样性和生物量的影响

为探讨环青海湖区域轻度退化高寒草原适宜的氮（N）、磷（P）添加量,筛选区域N,P合施的优化方案,本试验选用尿素与磷酸二铵,采用随机区组设计,设置3个氮元素水平（35,70,140 kg·hm^-2）和3个磷元素水平（26,52,65 kg·hm^-2）,氮元素和磷元素水平组合为：N1P1（35,26 kg·hm^-2）,N1P2（35,52 kg·hm^-2）,N1P3（35,65 kg·hm^-2）,N2P1（70,26 kg·hm^-2）,N2P2（70,52 kg·hm^-2）,N2P3（70,65 kg·hm^-2）,N3P1（140,26 kg·hm^-2）,N3P2（140,52 kg·hm^-2）,N3P3（140,65 kg·hm^-2）9个施肥梯度,以不施肥为对照,研究N、P合施当年和次年对该草原群落特征的影响。结果表明：N、P合施显著（P<0.05）增加禾本科、豆科植物的盖度、高度和重要值。施肥不同程度降低了高寒草原植物群落多样性,但差异性不显著（P>0.05）。施肥当年与次年地上生物量分别增产59.22%~205.57%,73.41%~180.10%,次年比当年增产2.72%~17.34%。该区域最适宜植物生长的N、P添加量分别为70~140 kg·hm^-2,26~52 kg·hm^-2。综上所述,人工施肥是天然高寒草原轻度退化草地改良一种快速有效的措施,能够有效的提高草地生物量,同时也有利于草地植被的恢复。     

青海高寒天然草地施氮肥试验

采用氮肥单因子试验研究了施用氮肥对高寒草甸的增产效应.结果表明：就两年累积增产效应而言,施肥量为37.5kg/hm^2时,单位尿素可获得地上总生物量的最大增产量为27.84 kg,而当施肥量为225kg/hm^2时,禾本科牧草可以获得单位尿素的最大增产量为17.48kg.综合考虑两年草地总生物量、优良牧草生物量的变化,认为天然高寒草甸草地施氮量为225 kg/hm^2时可以获得最大禾草产量及单位尿素最大增产量,有利于退化天然草地向良性方向发展.     

青海高寒天然草地施氮肥试验

采用氮肥单因子试验研究了施用氮肥对高寒草甸的增产效应。结果表明:就两年累积增产效应而言,施肥量为37.5kg/hm2时,单位尿素可获得地上总生物量的最大增产量为27.84 kg,而当施肥量为225kg/hm2时,禾本科牧草可以获得单位尿素的最大增产量为17.48kg。综合考虑两年草地总生物量、优良牧草生物量的变化,认为天然高寒草甸草地施氮量为225 kg/hm2时可以获得最大禾草产量及单位尿素最大增产量,有利于退化天然草地向良性方向发展。     

不同程度退化草地生物量的分布模式

以高寒矮嵩草草甸为研究对象,分析了不同程度退化草地地下和地上生物量的变化。结果表明:地下和地上生物量随着草地退化程度的加剧而下降;地下生物量主要分布在0~10cm的范围内,随着草地退化程度的加剧,植物根系有向表层聚集的趋势;植物群落组成中,莎草和禾草地上和地下生物量均呈现下降的趋势,而杂类草则表现出逐渐增加的趋向;轻度和中度退化草地总地上生物量远低于地下生物量,重度和极度退化草地则相差较小,特别是在极度退化草地,地上生物量与地下生物量十分接近。     

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.     

高寒草甸不同黄帚橐吾密度斑块的植物群落结构特征

为了解黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)斑块植物群落维持和演替过程,本研究以不同密度黄帚橐吾微斑块为研究对象,根据密度等级设置6个斑块梯度(D0,D1,D2,D3,D4和D5),分析不同斑块草地群落结构及生产力的变化特征。结果表明：随着黄帚橐吾密度的增加,禾本科和莎草科重要值明显降低,黄帚橐吾逐渐成为建群种;物种多样性指数呈先增加后降低趋势,且在D1～D2之间香农维纳指数、均匀度指数和优势度指数均为最高值;去除黄帚橐吾后的总地上生物量表现为D1显著高于D5(P<0.05),禾本科、莎草科和豆科植物的地上生物量为D4最高,杂类草生物量为D1显著高于D3～D5(P<0.05);总地下生物量和0～10 cm土层的地下生物量变化趋势一致,为D1显著高于D4(P<0.05),10～20 cm土层的地下生物量随密度的增大呈显著增加趋势(P<0.05)。因此,当黄帚橐吾的密度介于D1～D2时,对草地稳定性的维持具有积极作用。     

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。     

不同施肥时间及施氮水平对高寒草甸生物量和土壤养分的影响

采用随机区组设计,探讨了不同施肥时期及氮肥用量对三江源区高寒草甸初级生产力、植物养分及土壤养分的影响。结果表明:在施肥时间为7月10日,施肥量为150 kg·hm^-2时,地上生物量为最大值,较对照增加了2.06倍(P <0.05)。而植物氮素含量在施肥时间为7月10日,尿素用量为300 kg·hm^-2时达到最大值,较对照增加了31.18%(P <0.05)。相关性分析表明,地上生物量与植物全氮成显著正相关,施氮量与植物全氮成线性相关。施肥时间为7月10日左右时,尿素施用水平为150~300 kg·hm^-2,该类型高寒草甸初级生产力和土壤全氮都达到最大值,可作为优先氮素添加量来推荐。