模拟降水对荒漠草原优势植物碳、氮化学计量特征的影响

降水作为关键性限制因子影响荒漠草原生态系统养分循环利用过程。以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原作为研究对象,于2016～2017年开展了野外模拟降水量变化(减少自然降水50%,自然降水,增加自然降水50%,增加自然降水100%)的试验。通过野外试验和室内分析的方法,测定了短花针茅、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)、木地肤(Kochia prostrata)4种植物及枯落物和0～40 cm土壤的全碳、全氮浓度,以探究植物和土壤全碳、全氮及其化学计量特征对两年降水量变化的响应。结果表明,减少降水处理显著提高了短花针茅、无芒隐子草和银灰旋花的全氮浓度,并显著降低了这3种植物的碳氮比;增加或减少降水处理对木地肤的全碳、全氮浓度及碳氮比无显著影响。增加降水处理显著提高了10～20 cm和30～40 cm土层全碳浓度;植物全碳、全氮浓度与土壤全碳、全氮浓度具有显著的负相关关系。通过植物-枯落物-土壤三者间全碳、全氮浓度及其碳氮比相关性分析可知,在模拟降水下,土壤养分是调控荒漠草原植物生长和养分...     

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。     

不同载畜率和模拟降水对荒漠草原土壤养分的影响

为了研究短花针茅荒漠草原不同载畜率和降水对土壤养分的影响。试验采用2×2裂区组设计,将50hm~2试验样地分为对照、轻度、中度和重度载畜率4个处理,3次重复,每个放牧处理下设有4个不同水分梯度(减水50%、自然降水、增水50%和增水100%),在每个水分梯度下用直径3. 5 cm土钻分别钻取0～10cm、10～20cm和20～30cm土样,带回实验室测定土壤全钾、全磷、速效钾和速效磷的含量。结果表明:载畜率对土壤全钾和全磷含量没有显著性差异(P0. 05);随着水分和载畜率的增加,土壤速效钾和速效磷的含量呈现显著降低趋势(P0. 05)。     

高原鼠兔洞口密度对高山嵩草草甸土壤主要养分含量的影响

高原鼠兔(Ochotona curzoniae)干扰会引起高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸土壤养分含量的变化。本研究分析了高原鼠兔干扰对高山嵩草草甸土壤主要养分的影响,并同步分析了高原鼠兔有效洞口密度和总洞口密度与土壤主要养分含量的关系。结果表明,高原鼠兔干扰显著增加了土壤0-20cm土层有机碳、全氮、全磷、铵态氮、硝态氮含量(P0.01),但显著降低了土壤速效磷含量;随着高原鼠兔有效洞口密度和总洞口密度增加,土壤0-20cm土层全效养分(有机碳、全氮、全磷)含量先增加后降低,而速效养分(铵态氮、硝态氮、速效磷)含量先降低后增加,说明高原鼠兔总洞口密度和有效洞口密度与土壤养分含量的关系一致,因此当分析高原鼠兔干扰程度对土壤养分含量影响的趋势时,可采用总洞口密度代替有效洞口密度。     

荒漠草原植被及土壤生态化学计量对降水的响应

利用遮雨棚技术对宁夏盐池县荒漠草原降水量进行人为调控，分析了不同降水梯度[33%、66%、100%(正常降水)、133%和166%]下植物群落地上部分和地下部分，以及土壤的生态化学计量特征，以探讨不同降水梯度对荒漠草原生态系统化学计量学特征的影响。结果表明：1)植物群落地上部分碳(C)随降水的增加逐渐减少，氮磷比(N:P)在正常降水下显著(P <0.05)高于降水量增加的处理；植物群落地下部分C、氮(N)、磷(P)随着降水梯度增大而先减后增，且地下部分C、C:N、C:P均在66%降水处理下显著(P <0.05)高于其他梯度。2)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)随降水量的增加而增加；同一增水梯度下，表层土壤的SOC、TN和TP显著(P <0.05)高于深层土层。3)土壤SOC与植物群落地上部分P含量存在显著负相关(P <0.05)，植物群落其他部分和土壤C、N、P无显著相关(P> 0.05)。研究结果表明，降水变化可改变植物养分分配，增加土壤养分积累，但降水变化过程下荒漠草原植物与土壤间元素耦合关系整体较弱。     

荒漠草原植物群落特征及土壤碳氮含量对增温和增水的响应

为探究全球气候变化对草地植物群落特征和土壤养分含量的影响,在模拟增加温度（T0：自然温度;T1：自然温度增加2℃;T2：自然温度增加4℃）和增加降水量（W0：环境降水量;W1：环境降水量增加25%;W2：环境降水量增加50%）的7～8年后,调查了内蒙古荒漠草原植物群落特征并测定了土壤碳和氮含量。结果表明：增温、增水及其交互作用显著降低了荒漠草原植物群落中多年生禾草和半灌木的重要值,而显著增加了多年生杂类草和一年生植物的重要值。此外,增温、增水和同时增加温度和降水量对物种多样性、土壤碳和氮含量的影响并不显著;随着温度和降水量的增加,物种多样性指数和土壤碳、氮含量呈上升趋势。回归分析表明：土壤微生物量碳和氮与植物功能群重要值显著相关（P<0.05）,而土壤全碳和全氮与物种多样性显著相关（P<0.05）,这说明长期增温和增水可能通过调节土壤碳、氮含量对荒漠草原植物群落特征产生影响。研究结果为气候变化下荒漠草原的可持续发展提供数据依据。     

短花针茅荒漠草原植物群落组成对模拟降水的响应

为了阐明降水变化对荒漠草原植物群落组成的影响,在短花针茅荒漠草原进行了模拟增加降水和减少降水的试验。试验有 4 种处理,分别是减少 50% 自然降水量(P1)、自然降水量(P2)、增加 50% 自然降水量(P3)、增加 100% 自然降水量(P4)。结果表明：(1)增加 50% 降水量对土壤含水量没有显著影响,增加 100% 降水量时土壤含水量明显增加,减少 50% 降水量使土壤含水量显著降低(P ＜ 0. 05);(2)群落物种丰富度和多样性指数没有随着降水增加而增加,但是群落内部的组成却发生了变化,多年生杂类草和一、二年生草本的比例显著增加(P＜0. 05),而减少降水使得一、二年生草本显著减少(P＜0. 05)。试验结果有助于更好地预测植物群落组成对降水变化的响应,制定合理的草原保护措施来提高草原的生态系统稳定性,从而应对降水变化的影响。     

新疆北部绢蒿荒漠水源圈土壤养分的梯度变化

由于干旱缺水,新疆北部绢蒿（Seriphidium）荒漠形成以饮水点为中心的定居放牧,导致水源圈大量出现。2014年5月底,以新疆木垒县天山北坡绢蒿荒漠一个典型的牧场水源点为中心,采集了东南西北4个方向和6个采样距离（50 m,100 m,200 m,400 m,800 m和1200 m）的土样,分析了土壤含水率、电导率、pH值以及土壤有机碳、土壤全量和速效养分变化特征。结果表明,随着离水源点距离的增加,土壤含水量、全钾和速效钾没有明显变化,土壤电导率、pH值、土壤有机碳、全氮、全磷、速效氮和速效磷的含量随着离水源点距离的增加而增加,说明放牧扰动强度的增加降低了土壤有机碳和土壤养分含量。结果说明,在新疆北部涓蒿荒漠,过度放牧导致水源点附近土壤养分明显减少,甚至枯竭。     

外源氮素添加对高寒草甸植物-土壤养分月际变化的影响

为了探究氮素添加下植物及土壤养分随月际变化的关系。本研究以玉树州称多县高寒草甸为研究对象,设置0(N0),15 g·Nm^-2(N1),30 g·Nm^-2(N2),45 g·N m^-2(N3),60 g·Nm^-2(N4)5个氮素添加水平,测定土壤及植物中铵态氮、硝态氮、速效氮、有机碳、全氮、全钾、全磷等指标。结果表明：在氮素添加下随月际变化植物地上部分全钾含量、根系全磷、土壤有机碳含量呈增加的趋势;根系硝态氮、速效氮含量,土壤速效氮含量呈先增加后降低的趋势;根系全氮含量,土壤铵态氮、全氮含量呈先降低后增加的趋势;植物地上部分速效氮和全氮含量、根系铵态氮和有机碳含量呈降低的趋势。植物与土壤养分间存在显著正相关及负相关性(P<0.05),但随月际变化规律并不一致。以上结果说明氮素添加下植物养分利用策略及土壤养分供给能力会受到月际变化的影响,且在不同月份变化下植物及土壤养分间的关联性是不同的。     

甘肃环县沙化区不同植被类型对土壤养分的影响

为探讨不同植被恢复类型对土壤养分的影响,选择甘肃省环县沙化区为研究区域,以立地条件一致、栽植5 a的河北杨(Populus hopeiensis)(PHF)、柠条(Caragana korshinskii)(CKF)、爬地柏(Sabina procumbens)(SVF)林地为研究对象,设置样地,分别采集0～20、20～40、40～60 cm土层土样,测定植被土层的养分指标,并分析变化规律和差异性。结果表明：(1)3种植被类型的土壤铵态氮、硝态氮、速效磷含量“表聚效应”显著,CKF、SVF林地有机碳、全氮含量在不同土层差异显著。(2)在0～20 cm土层,CKF和SVF的有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、速效钾含量均显著高于PHF;在20～40 cm土层,CKF林地有机碳、全氮含量显著高于PHF,3种植被类型间硝态氮和铵态氮含量均存在显著差异,表现为CKF林地>SVF林地>PHF林地,SVF林地速效钾含量显著高于其他2种类型。(3)3种植被类型的C/N、N/P均低于我国土壤的平均水平,土壤碳、氮水平较低,在0～40 cm土层,CKF的C/P和N/P显著高于PHF。(4)主成分分析得出3种植被恢复类型的土壤养分状况表现为SVF>CKF>PHF。爬地柏可作为该区植被恢复的优选树种。     

禁牧对中度退化伊犁绢蒿荒漠草地土壤养分的影响

为了探究荒漠土壤理化性质对禁牧的响应规律,以中度退化伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地为研究对象,采取野外取样与室内分析相结合的方法,对不同禁牧年限(0、1、4和11a)的荒漠草地土壤有机碳,全量和速效氮、磷、钾,pH,土壤含水量,容重进行测定分析,探讨草地恢复演替过程中土壤养分的变化规律。结果表明,随着禁牧年限的增加,土壤表层(0-5cm)有机碳、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾均呈先降后升的变化趋势;与对照未禁牧相比,0-5cm土壤有机碳含量降低了11.9%~23.0%,5-10cm土壤全氮显著降低了31.3%~46.7%;禁牧11a后全磷、速效钾分别增加了8.5%,12.0%;全钾、碱解氮、速效磷无明显变化趋势;土壤含水量呈波动性增加,容重呈波动性下降趋势。     

不同环境温度下沼液养分在土壤中的淋失模拟研究

沼液因其养分利用率高,被广泛应用于农业生产中,而环境温度可通过影响土壤的物理化学性质,影响沼液养分的淋溶损失。试验采用土柱模拟法,研究了不同环境温度对土壤沼液养分淋溶的影响,旨在揭示不同季节土壤养分淋溶可能存在的差异,为生产中合理施用沼液提供理论依据。土柱规格为内径7.5 cm、高20 cm的聚氯乙烯(PVC)管,按每公顷施入0,130和260 kg N,设置每土柱沼液灌溉总量为0,200和400 mL。按当地年平均降雨量的70%计算实际浇灌量为1500 mL,分5次每隔6 d模拟不同降雨次数进行浇灌。沼液浇灌前用清水补足不足部分并混匀。土柱放置于20和30℃的温室培养,每次淋溶后收集土壤淋溶液,测定其全氮、硝态氮、铵态氮、全钾、全磷、速效磷和电导率。结果表明,施用沼液后淋溶液中氮、磷、钾淋失量较清水对照显著增大,其中40 mL沼液水平下,全氮含量平均增加73%,全磷含量增加880%,全钾含量增加388%,且随着沼液用量的增加淋溶液中的养分浓度呈增加趋势。环境温度的提高增加了沼液养分在土壤中的淋溶损失,30℃时淋溶液中的硝态氮、全氮、全钾、全磷、速效磷含量及电导率整体高于20℃,其中全氮平均提高14.68%,全磷平均提高33.59%,全钾平均提高24.08%。整体而言,30℃下沼液养分较20℃时更易发生淋失。因此,在农业生产中,应适当减少夏季高温时的沼液施用次数,增加春秋季节施用次数,但沼液用量不要超过130 kg N/hm²,防止沼液养分大量流失,污染周边环境。     

不同植龄啤酒花根区营养环境的变化及与产量和品质的关系

试验以22年、20年、18年、8年和5年植龄啤酒花Humulus lupulus为研究对象,测定了啤酒花农田土壤养分含量,分析了土壤养分含量及与啤酒花产量和品质的关系.结果表明:随啤酒花植龄的延长,土壤pH值略有降低,而有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾含量显著增加.与5年生的相比,植龄为18年、20年、22年的啤酒花农田土壤pH值分别降低了1.69%、3.23%和4.19%;有机质分别增加32.11%、67.34%和84.50%;全氮分别增加56.34%、76.06%和83.10%,速效氮分别增加62.36%、100.00%和180.00%;全磷分别增加了39.07%、39.74%和49.01%,速效磷分别增加了126.77%、311.27%和317.31%;速效钾分别增加了61.44%、79.86%和150.64%.相关分析结果表明,α-酸含量与土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾呈显著的负相关关系,而产量与全氮和全磷呈显著的正相关关系.因此,随着啤酒花植龄增加,由于连年不合理施肥,啤酒花农田营养元素的大量积累尤其是硝态氮累积可能是造成啤酒花品质弱化的重要原因之一.     

模拟降水变化对荒漠草原优势植物叶片氮回收特征的影响

未来降水量的变化会改变草地对水资源的利用情况,影响植物内部养分循环。为了理解植物叶片氮回收特征对降水量变化的响应规律,本研究以5种内蒙古荒漠草原优势植物为研究对象,通过模拟降水试验(减水50%、自然降水、增水50%和增水100%),分析了降水量变化对土壤水分含量、土壤有效氮(Nitrogen,N)含量、植物叶片N浓度、N回收效率(Nitrogen resorption efficiency,NRE)的影响。结果表明：与自然降水相比,增水100%显著增加了土壤水分含量、地上生物量和植物的NRE,显著降低了土壤有效N浓度、绿叶和枯叶中N浓度;而减水50%显著降低了土壤水分含量,增加了土壤有效N,降低了地上生物量,对绿叶和枯叶N浓度没有显著影响,降低了短花针茅(Stipa breviflora)的NRE;植物NRE与枯片中的N浓度呈显著负相关关系。综上,增水通过影响土壤水分含量以及叶片N浓度间接降低了荒漠草原优势植物叶片的NRE。     

玉米间作夏季绿肥对当季植物养分吸收和土壤养分有效性的影响

本试验在重庆冬油菜种植区,于油菜收获后,选择竹豆,田菁和柽麻3种夏季绿肥作物,通过与夏玉米间作,分析了间作模式下土壤当季速效养分,植物养分吸收性能及地上部生物产量变化情况.结果表明,间作柽麻后玉米地上部产量显著提高35%,间作田菁后玉米产量显著下降21%,而间作竹豆无显著影响.单作绿肥除田菁地上部全氮含量显著低于间作田菁外,其余两个品种的全氮,全磷含量与间作绿肥无显著差异;而单作绿肥全钾含量均显著高于间作绿肥.与单作玉米比较,间作竹豆和田菁时玉米全氮含量,全磷含量显著增加,而间作柽麻时无显著变化;玉米全钾含量整体呈增加趋势.绿肥周围土壤的硝态氮含量显著高于间作玉米周围土壤.间作玉米周围土壤硝态氮含量,速效磷含量和速效钾含量呈现出整体高于单作玉米土壤的趋势,且相关分析结果表明土壤硝态氮含量与植物全氮含量呈显著正相关关系.综合分析认为,柽麻植株有较高的全氮含量和生物产量,且与柽麻间作的玉米地上部产量也最高,适宜作为玉米夏季间作的豆科绿肥.     

降水水平对荒漠草原生物土壤结皮碳、氮和微生物的影响

生物土壤结皮是荒漠化地区地表景观的基本组成部分和土壤养分的主要供给来源，降水格局影响该区域生态系统的稳定性。以自然降水为对照，通过使用遮雨棚和喷灌系统控制降水输入，探究降水量对生物土壤结皮及下层土壤碳、氮和微生物的影响，为气候变化对荒漠草原生态系统稳定性的影响提供基础数据。结果表明：1）-50%降水处理有利于土壤有机碳（SOC）、土壤微生物生物量碳（SMB-C）和土壤真菌的积累，并提高了结皮层及中间土层全氮（TN）含量和真菌数量，+50%降水处理提高了各土层土壤细菌数量、结皮层以及中间层土壤微生物生物量氮（SMB-N）含量，并显著降低了各土层土壤C∶N、SMB-C∶SMB-N和真菌数量∶细菌数量，不同降水处理下土壤SOC、SMB-C、SMB-N含量、细菌和真菌数量均随土层深度显著下降；2）细菌对降水减少更为敏感，而真菌比细菌更能抵御干旱气候，土壤细菌和真菌对降水变化具有不同的适应策略；3）-50%降水处理有利于土壤养分的恢复，对结皮层以下土层土壤养分的恢复尤为明显，+50%降水处理导致结皮层和深层土壤养分略有退化。     

短期增水对高寒草甸补播草地植被群落和土壤养分的影响

为探究全球气候变化导致的青藏高原降雨增加对退化补播草地植被群落和土壤养分变化产生的影响,本试验依据当地植被生长季（5-9月）多年平均降水量对人工草地设置了5种增水处理,即增水6.25%（W1）,12.5%（W2）,25%（W3）,50%（W4）以及不增水（CK）来研究不同增水对植被和土壤的影响。结果表明：短期增水可以有效增加高寒草甸生长季植被地上生物量和盖度,增水50%处理下生物量增产最高,可达200%;增水显著提高生长季初期（6月）植被物种丰富度指数,但对Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数的影响较小;不同增水处理下土壤微生物碳、土壤有效磷、土壤铵态氮、硝态氮等速效养分差异显著,增水量较多（W3,W4）处理下微生物碳含量较高。增水对土壤有机质、全氮、全磷含量有一定影响,但与对照处理差异不显著。可见,在高寒草甸进行短期增水处理可以显著提高植被生物量和盖度,在50%的增水处理下影响最为明显,各梯度增水处理对不同土壤养分类型的影响不一,但总体上促进了土壤养分的累积。     

荒漠草原植物和土壤碳氮养分含量对不同载畜率的响应

以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,基于围封19年的长期放牧试验平台,设置4个载畜率水平,分别为对照(CK)0、轻度放牧(LG)0.91、中度放牧(MG)1.82、重度放牧(HG)2.71羊单位·(hm²·0.5a)^-1,测定并分析2021年8月植物生长高峰期优势植物及土壤的碳、氮养分含量。结果表明：与对照相比,载畜率的增加降低植物香农维纳指数、辛普森指数;轻度、中度和重度载畜率显著降低植物碳库氮库。随着载畜率增大,土壤铵态氮含量在中度载畜率时含量最高;与对照相比,重度载畜率显著增加土壤硝态氮含量,显著降低土壤全碳、全氮和土壤有机碳含量;中度和重度载畜率显著增加了土壤的pH值。表明在荒漠草原,高载畜率会降低植物多样性水平和碳、氮养分归还能力,增加土壤碳、氮含量的流失,进而造成了土壤全碳、全氮含量的降低,有机碳的累积转化受阻。     

放牧强度季节调控对荒漠草原土壤和植物养分的影响

以短花针茅(Stipabreviflora)荒漠草原为对象,设置5个放牧强度季节调控试验处理和一个对照处理,进行了土壤养分和植物碳氮磷特征研究。结果表明:全年重牧下土壤全钾含量随着土层深度增加而减少。CK(全年零放牧)处理的土壤速效钾、有机碳含量与其他放牧处理差异不显著(P<0.05)但有降低的趋势。放牧对土壤全磷、速效磷含量的没有显著影响。0-10cm土层的全氮含量最高。群落全氮含量在全年重牧区含量最高;放牧降低了群落C、P含量,其中CK处理的P含量显著高于其他处理(P<0.05)。     

降水量及N添加对宁夏荒漠草原土壤C:N:P生态化学计量特征和植被群落组成的影响

为了解降水格局改变和大气氮(N)沉降增加背景下土壤碳(C)∶N∶磷(P)平衡关系的改变是否会影响到荒漠草原植被群落组成, 基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量(降水量减少50%、降水量减少30%、自然降水量、降水量增加30%和降水量增加50%)、N添加(0和5 g·m^-2·yr^-1)及其交互作用的野外试验, 初步分析了土壤C∶N∶P生态化学计量特征和植物群落组成的变化趋势以及二者的关系。结果表明, 增加降水量降低了土壤有机C、全N和N∶P。N添加及其与降水量的交互作用对土壤C∶N∶P生态化学计量特征的影响较小; 适量增加降水量刺激了多数植物生长, 提高了群落多样性。过量增加降水量导致猪毛蒿种群生物量急增, 且N添加对降水量效应有促进作用, 从而降低了群落多样性; 土壤含水量、全N、有机C和N∶P与种群生物量关系较为密切, 土壤含水量、有机C、C∶P和C∶N与多样性指数存在较强的相关关系。以上结果意味着降水量会通过调控土壤水分有效性, 改变土壤与植物之间N和P的满足程度, 从而对植物生长策略和群落多样性产生影响; 短期N添加对土壤养分有效性影响较小。因此, 还需通过长期的原位试验, 对N添加及其与降水量交互作用下土壤C∶N∶P计量平衡与植物群落组成的关系进行深入探讨。