水氮耦合对荒漠草原植物物种多样性及生物量的影响

引用本文

高海燕, 红梅, 霍利霞, 刘鹏飞, 常菲. 水氮耦合对荒漠草原植物物种多样性及生物量的影响. 草业科学, 2018,35(1): 36-45
Gao Hai-yan, Hong Mei, Huo Li-xia, Liu Peng-fei, Chang Fei. Effect of water and nitrogen interaction on plant species diversity and biomass in a desert grassland. Pratacultural Science, 2018,35(1): 36-45. 复制到剪切板

Doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0167
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《草业科学》编辑部

水氮耦合对荒漠草原植物物种多样性及生物量的影响

高海燕¹, 红梅^1,², 霍利霞¹, 刘鹏飞¹, 常菲¹

1.内蒙古农业大学草原与资源环境学院,内蒙古呼和浩特 010011

2.内蒙古自治区土壤质量与养分资源重点实验室,内蒙古呼和浩特 010011

通讯作者：红梅(1970-),女(蒙古族),内蒙古兴安盟人,教授,博士,主要从事草原土壤资源利用与保护。E-mail:nmhm1970@sina.com

第一作者:高海燕(1993-),女,内蒙古清水河人,在读硕士生,主要从事草原土壤资源利用与保护。E-mail:980384137@qq.com

收稿日期: 2017-04-06 接受日期: 2017-06-08

资助项目: 国家自然科学基金(31560156)

摘要

为了研究大气氮沉降和降水变化对荒漠草原物种多样性及地上、地下生物量的影响,设置自然降雨(CK)、增雨30%(W)和减雨30%(R)3个水分处理及0(N₀)、30(N₃₀)、50(N₅₀)和100 kg·(hm²·a)^-1(N₁₀₀)4个氮素(NH₄NO₃)水平(其中不包括大气氮沉降),进行水氮交互试验。结果表明,1)CK×N和R×N处理下荒漠草原物种多样性随着施氮量增加,整体呈现先上升后下降的趋势,N₃₀水平达到最大,W×N处理下随着施氮量增加物种多样性显著降低( P<0.05)。2)对比W×N₀处理,CK×N₀和R×N₀处理地上生物量显著增加( P<0.05)。水氮交互作用下,随着施氮量增加,CK×N和W×N处理有助于地上生物量显著增加( P<0.05),R×N处理地上生物量有增加的趋势。水氮交互作用对一、二年生植物有显著影响( P<0.05),地上生物量整体呈现(W×N)>(CK×N)>(R×N)。3)不同水氮交互作用下,地下生物量随土层增加逐渐减少,主要集中在0-30 cm土层,W×N处理可促进根系向深层土壤生长。在CK×N和R×N处理下,随着施氮量增加,荒漠草原物种地下生物量整体呈现先上升后下降的趋势,W×N处理随着施氮量增加地下总生物量显著增加( P<0.05)。4)CK×N₃₀和R×N₃₀处理下,根冠比显著降低( P<0.05)。以上结果说明,荒漠草原植物物种多样性及生物量与水分及养分有密切关系。

关键词: 氮沉降; 增雨减雨; 物种多样性; 地上生物量; 地下生物量

中图分类号:S812;Q945.79 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2018)01-0036-10

Effect of water and nitrogen interaction on plant species diversity and biomass in a desert grassland

Gao Hai-yan¹, Hong Mei^1,², Huo Li-xia¹, Liu Peng-fei¹, Chang Fei¹

1.College of Grasslands,Resources and Environment, Agricultural University, Hohhot 010011, Inner Mongolia, China

2.Inner Mongolia Key Laboratory of Soil Quality and Nutrient Resoures, Huhhot 010011, Inner Mongolia, China

Corresponding author: Hong Mei E-mail:nmhm1970@sina.com

Abstract

To demonstrate the effects of atmospheric nitrogen deposition and precipitation on species diversity and biomass in desert grassland, we examined water and nitrogen interactions, using three levels of water treatment [natural precipitation (CK), increased precipitation 30% (W) and reduced precipitation 30% (R)] and four nitrogen (NH₄NO₃) levels: 0 (N₀), 30 (N₃₀), 50 (N₅₀), and 100 (N₁₀₀) kg·(hm²·a)^-1 (which does not include atmospheric nitrogen deposition). The following results were obtained: 1) The species diversity of desert grassland under CK×N and R×N treatments increased with an increase in nitrogen application rate, showing an initial increase trend and a subsequent decrease, with maximum diversity being attained with the N₃₀ treatment. Under the W×N treatment, the species diversity was significantly reduced ( P<0.05) with an increase of nitrogen application rate. 2) The aboveground biomass obtained with CK×N₀ and R×N₀ treatments was significantly increased ( P<0.05) compared with the W×N₀ treatment. Under the water and nitrogen interaction, the aboveground biomass of CK×N and W×N treatments was significantly increased ( P<0.05) with an increase in nitrogen application rate. The water and nitrogen interaction had a significant effect on annual and biennial plants. The overall aboveground biomass trend was as follows: (W×N) > (CK×N) > (R×N). 3) Under the water and nitrogen interactions, the underground biomass decreased gradually with the depth of soil, and was mainly concentrated in the 0-30 cm. The W×N treatment promoted root extension into deeper soil. The biomass of desert grassland under CK×N and R×N treatments showed an initial increase trend and then a subsequent decrease with an increase of nitrogen application rate, and the underground biomass obtained with the W×N treatment showed a significant increase ( P<0.05). 4) The treatments of CK×N₃₀ and R×N₃₀ significantly reduced the root/shoot ratio ( P<0.05). Collectively, the results of this study showed that the plant species diversity and biomass in desert grassland are closely related to water and nutrients.

Key words: nitrogen deposition; increased of reduced precipitation; species diversity; aboveground biomass; underground biomass

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近几十年来随着工业的发展, 大气氮沉降和降水格局发生了很大变化^{[1, 2]}, 草原生态系统是全球最大的碳存储库, 在生态系统中发挥着极其重要的作用^{[3, 4]}, 生物多样性及生物量是衡量草原生态系统优劣的重要指标^{[5, 6]}。在荒漠草原地区, 气候干燥, 降水量少, 土壤肥力低下物种稀少, 地上、地下生物量匮乏, 水分和养分是促进植物生长的主要环境因子^{[7, 8, 9]}。近几年, 越来越多的学者致力于氮沉降和降水变化对生物多样性及生物量的研究^{[7, 10, 11]}, 主要集中在典型草原、草甸草原和森林植被等研究^{[7, 11, 12, 13]}。结果表明:施氮水平增加有助于植物地上生物量的增加, 但植物群落的多样性下降, 单一水分添加使得地上生物量和植物群落的多样性均增加, 水氮交互作用下水分的添加则有利于氮素肥效的释放, 更有利于地上生物量的积累, 从而使生态系统的结构和功能发生变化^[14]。本研究设置不同施氮水平与水分(增雨和减雨)分析二者的互作对内蒙古荒漠草原物种多样性和地上地下生物量的影响, 从而提出更加合理有效的荒漠草原生态系统管理方案, 为荒漠草原生态系统的恢复和长久生存提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于内蒙古乌兰察布市四子王旗短花针茅草原生态系统野外科学试验基地, 试验区四周有围栏保护, 地理坐标为111° 53' E, 41° 47' N, 海拔1 450 m, 属于中温带大陆性季风气候, 年平均气温3.4 ℃, 年降水量280 mm。主要植被优势种为多年生丛生禾草短花针茅(Stipa breviflora)和无芒隐子草(Cleistogenes songorica), 小半灌木冷蒿(Artemisia frigida)和木地肤(Kochia prostrata), 一年生草本猪毛菜(Salsola collina)5种植物。2016年全年降水量为346 mm, 主要集中在6-9月份, 平均气温4.6 ℃, 同往年相比降水量增加, 气温上升(图1)。

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	图1 2016年及2016年8月降水量与气温动态Fig. 1 The precipitation and temperature patterns in 2016 and August 2016

1.2 试验设计

试验样地于2015年布设, 采用裂区试验设计, 主区为水分处理, 分别为自然降雨(CK)、增雨(W)和减雨(R), 增雨试验分别在每年5-8月的1-3日进行, 通过多年对荒漠草原降雨量监测并做模型预测未来降雨量增减极限, 增加量为近5年5月(18.4%)、6月(17.0%)、7月(28.3%)、8月(36.3%)平均降水量的30%, 减雨试验通过减雨装置减少当地年平均降水量的30%。副区为4个氮素(纯氮)水平处理分别为0(N₀)、30(N₃₀)、50(N₅₀)和100 kg· (hm²· a)^-1(N₁₀₀), 其中不包括大气氮沉降, 施氮处理按照施氮量换算成小区硝酸铵(NH₄NO₃)施用量, 为能够尽可能均匀施氮, 在生长季(5-9月)每月施一次, 将每个小区每次施用硝酸铵按量溶于30 L水中(在增雨处理之后), 均匀喷洒在每个小区内, CK喷洒相同量的水, 非生长季(10月-翌年4月), 将每月每个小区施氮量与风干土(直径< 2 mm)按肥土比1:10的比例充分混匀, 在无风时以模拟干沉降的方式直接撒施。试验共12个处理, 6次重复。每个小区面积为7 m× 7 m, 各小区间设置1 m隔离带。

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	图2 水氮耦合下荒漠草原群落地上生物量Fig. 2 The aboveground biomass of desert grassland communities under water and nitrogen interaction

1.3 取样方法

地上生物量测定于2016年植物生长旺季8月中旬进行, 每个小区进行3次重复, 将0.5 m× 0.5 m的样方随机放入小区内, 采用收割法剪取植物地上部分装入信封中, 带回实验室在65 ℃恒温箱烘干24 h称重。根据生活型和物种, 将样方内的所有物种分成4个类群:一、二年生植物、多年生禾草类、多年生杂草类和半灌木、小半灌木。不同类群生物量占群落生物量的比例按每个类群物种生物量干重占总生物量百分比计算。

地下生物量的测定是在将地上生物量采集完毕后用直径为7 cm的根钻在样方内按0-10、10-20、20-30、30-40和40-50 cm土层分层取土装入网袋中, 带回实验室过筛清洗, 用镊子夹出死根和活根进行清洗(不分种), 然后放入65 ℃恒温箱烘干24 h称重。

1.4 数据统计

地上生物量=干重× 4。

式中:4为换算1 g· m^-2生物量的系数。

地下生物量=干重/π r²。

式中:r=3.5 cm。

根冠比=地下生物量/地上生物量。

物种丰富度(P)用单位面积的物种数(S)来表示

P=S。

式中:S为物种数;

Shannon-Wiener多样性指数(H'):

H'=- $\begin{matrix} \overset{S}{\sum_{i = 1}} \end{matrix}$ P_iln(P_i)

式中:P_i为第i个物种的个体数占总个体数的比率。

Pielou均匀度指数(E):

E=H'/ln(S)

式中:S为物种数。

1.5 数据分析

采用SAS 9.1软件对植物物种多样性、地上生物量、地下生物量及根冠比进行单因素方差分析和双因素交互方差分析; 采用Microsoft Excel 2003进行制图。

2 结果与分析

2.1 水氮耦合对荒漠草原植物群落多样性的影响

同一水分处理下随着施氮水平增加, CK中物种丰富度、多样性指数和均匀度指数均呈先上升后下降的趋势, 在N₃₀水平时达到最大值且多样性指数较CK-N₀有显著差异(P< 0.05)(表1); W处理物种丰富度、多样性指数和均匀度指数均呈下降的趋势, 且N₃₀水平物种丰富度、多样性指数显著下降(P< 0.05), 与CK相应的氮素添加相比, W-N₀处理的各指数均高于CK-N₀, 而其他氮水平下各指数均低于CK; R处理的物种丰富度、多样性指数和均匀度指数呈先上升后下降的趋势, 在N₅₀水平时出现“ 峰值” 且较N₀有显著差异(P< 0.05), 与相应CK各氮素水平相比, 物种丰富度、多样性指数和均匀度指数均有下降的趋势。双因素交互方差分析结果同样表明, 水氮交互作用对物种丰富度和多样性指数有显著影响(P< 0.05), 水分变化对物种丰富度有显著影响(P< 0.05)(表2)。

表1 水氮耦合下荒漠草原群落物种多样性 Table 1 The species diversity of desert grassland communities under water and nitrogen interaction

表2 水氮耦合对荒漠草原群落物种多样性影响的方差分析(P)结果 Table 2 Variance analysis (P) of the effects of water and nitrogen interaction on species diversity of desert grassland communities

2.2 地上生物量

2.2.1 水氮耦合对荒漠草原植物群落地上生物量的影响同一水分处理下, 随施氮水平增加荒漠草原地上生物量有增加的趋势。CK中, N₃₀、N₅₀和N₁₀₀水平增加量分别为24%、46%和14%, 在N₅₀及N₁₀₀显著高于N₀水平(P< 0.05); W处理中, N₃₀、N₅₀和N₁₀₀水平增加量分别为43%、14%和9%, N₅₀及N₁₀₀显著高于N₀水平(P< 0.05); R处理中, N₃₀、N₅₀和N₁₀₀水平增加量分别为86%、37%和19%, 但各施氮水平间无显著差异(P> 0.05)。同一施氮水平不同水分处理下地上生物量顺序为W> CK> R, N₀和N₃₀水平下, 与CK、R相比, W的生物量显著增加(P< 0.05); N₅₀和N₁₀₀水平下, 与R相比, W的生物量显著增加(P< 0.05)。

2.2.2 水氮耦合对荒漠草原植物群落地上生物量分配比的影响同一水分处理下随着施氮水平增加, CK和R处理多年生禾草(短花针茅等)和一、二年生植物(猪毛菜等)的生物量显著增加(P< 0.05), 半灌木、小半灌木(木地肤等)无显著下降(P> 0.05); 同时除多年生禾草外各植物群落生物量分配比随着氮水平增加有同样增加和降低的趋势(表3); W处理多年生杂草和一、二年生植物的生物量显著增加(P< 0.05), 多年生禾草显著下降(P< 0.05), 半灌木、小半灌木无显著变化(P< 0.05), 同时除一、二年生植物外的各植物群落生物量分配比随着氮水平增加有同样增加和降低的趋势。同一施氮水平不同水分处理下, N₀水平, W处理下一、二年生植物、多年生禾草类、多年生杂草类和半灌木、小半灌木生物量较CK-N显著增加(P< 0.05), 同时一、二年生植物和半灌木、小半灌木分配比也有所增加; N₃₀、N₅₀及N₁₀₀水平下W使一、二年生植物、多年生杂草和半灌木、小半灌木生物量较CK显著增加(P< 0.05), 同时这3种植物群落生物量分配比增加。

表3 水氮耦合下荒漠草原植物群落地上生物量分配比 Table 3 The aboveground biomass of desert grassland communities under water and nitrogen treatment

2.3 地下生物量

2.3.1 水氮耦合对荒漠草原植物群落地下生物量的影响同一水分处理下, 随着施氮水平增加, CK和R处理地下生物量呈现先增加后降低的趋势, 在N₅₀水平出现“ 峰值” 且N₁₀₀水平显著降低(P< 0.05)(图3); W处理随着施氮水平的增加, 地下生物量呈增加的趋势但增加量在减小, N₃₀水平较N₀水平有显著差异(P< 0.05)。同一施氮水平不同水分处理下, N₀水平下CK、W、R无显著差异(P> 0.05); N₃₀和N₅₀水平下, W处理较R处理有显著增加(P< 0.05); N₁₀₀水平下W较CK和R有显著增加(P< 0.05)。

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	图3 水氮耦合下荒漠草原植物群落地下生物量Fig. 3 The underground biomass of desert grassland communities under water and nitrogen treatment

2.3.2 水氮处理对荒漠草原植物群落不同土层的地下生物量的影响在不同水氮互作下, 荒漠草原地下生物量随着土层深度的增加呈现减少的趋势(P> 0.05), 且80%的地下生物量主要集中在0-30 cm, W-N的地下生物量深层次土层所占比例有上升的趋势且均无显著变化(表4)。

表4 水氮耦合下荒漠草原植物群落不同土层地下生物量 Table 4 The belowground biomass of different soil layers of desert grassland under water and nitrogen interaction g· m^-2

2.4 水氮耦合对荒漠草原植物根冠比的影响

同一水分处理下, 随着施氮水平增加, W处理荒漠草原的根冠比无显著变化(P> 0.05); CK和R处理下根冠比显著降低(P< 0.05)(图4)。同一施氮水平不同水分处理下, N₀和N₃₀水平下各水分处理均有显著差异(P< 0.05)R处理最大, 以处理最小; N₅₀水平下R处理最大, 与CK及W处理有显著差异(P< 0.05); N₁₀₀水平下各水分处理均无显著差异(P> 0.05)。整体上, W-N处理根冠比较低。

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	图4 水氮耦合下荒漠草原植物根冠比Fig. 4 The root to shoot ratio of plants in desert grassland under water and nitrogen interaction

3 讨论

3.1 水氮耦合对荒漠草原植物群落多样性的影响

通过对群落物种多样性的研究可以了解到生态系统结构和功能的稳定性^{[15, 16, 17]}, 群落多样性可由物种丰富度、多样性指数和均匀度指数来表征。物种丰富度可以反映一定空间范围内的物种数量, 多样性指数可以反映由生物群落等级特征引起的多样性程度, 均匀度指数可以反映群落中个体占有比^[18]。水分和养分是调节生态系统关键因子^{[19, 20]}, 影响生态系统物种多样性^{[21, 22, 23]}。本研究表明, 不同水分处理下CK随氮素的添加物种丰富度、多样性指数和均匀度指数均出现先上升后下降的趋势, 在N₃₀时出现“ 峰值” 且多样性指数有显著增大(P< 0.05), 而物种丰富度、均匀度指数无显著增大(P< 0.05), 与Hall等^[24]对植物物种多样性研究相反, 其研究显示氮素添加使物种丰富度下降; 与郭永盛等^[25]对物种丰富度研究相似, 表明适量的氮素添加有助于群落多样性的增加。其原因可能是:1)随着氮素的添加物种多样性增加, 但是群落具有一定的饱和度, 当达到饱和水平时, 就会出现自疏现象或他疏现象。2)适量施肥对植物生长有促进作用, 过量施肥植物会发生“ 烧苗” 现象。3)局域空间中各植株对阳光的竞争使得植株矮小的植物被淘汰^[26]。随氮素的添加, W处理的物种丰富度、多样性指数和均匀度指数均呈现下降的趋势, 且多样性指数和均匀度指数在N₃₀水平显著降低(P< 0.05), 这与李文娇等^[11]对植物物种多样性研究结果相似, 其原因可能是W× N交互作用下, 水分更好地激发了氮素的肥力, 以致于一定空间内群落优势种生长茂盛, 出现优胜劣汰的现象。随氮素的添加, R处理的物种丰富度、多样性指数和均匀度指数先上升后下降的趋势, N₅₀水平时出现“ 峰值” 且物种丰富度和均匀度指数有显著差异(P< 0.05), 对比CK各氮素水平各指数均有下降的趋势, 其原因可能是减雨处理下限制了氮肥肥效的释放, 导致在N₅₀水平才出现“ 峰值” 。W× N₀处理植物群落物种丰富度、多样性指数和均匀度指数均高于CK× N₀处理, 而R× N₀处理各指数均低于CK× N₀处理, 与白春利等^[18]对植物物种多样性研究结果相似, 说明在无氮素处理下增雨有助于植物群落多样性的增加, 减雨则相反。双因素方差分析同样表明, 水氮交互作用对物种丰富度和多样性指数均有显著影响。

3.2 水氮耦合对荒漠草原植物地上生物量的影响

在同一水分处理随着施氮水平的增加荒漠草原地上生物量有上升的趋势, 但无显著差异(P> 0.05), 且地上生物量的增加幅度有减小的趋势, 整体上W× N> CK× N> R× N, 与Gough等^[27]和LeBaue和Treseder^[28]对荒漠草原地上生物量研究结果相似; CK和R处理下多年生禾草和一、二年生植物的生物量显著增加(P< 0.05), R处理下多年生杂草显著下降(P< 0.05); W处理下多年生杂草和一、二年生植物的生物量显著增加(P< 0.05), 多年生禾草显著下降(P< 0.05)。在同一施氮水平不同水分处理下地上生物量均表现为W> CK> R, 且W处理各氮素水平均显著增加(P< 0.05), 表明W处理有利于地上生物量的积累。在N₀水平不同水分处理下, W有利于一、二年生植物、多年生禾草、多年生杂草和半灌木、小半灌木生物量显著增加(P< 0.05), 同时一、二年生植物和半灌木、小半灌木分配比增加; N₃₀、N₅₀及N₁₀₀水平W处理有利于一、二年生植物、多年生杂草和半灌木、小半灌木生物量显著增加(P< 0.05), 同时这3种植物群落生物量分配比增加; R× N₅₀和R× N₁₀₀处理一、二年生植物显著增加(P< 0.05), R× N₃₀和R× N₁₀₀处理多年生禾草显著增加(P< 0.05)。表明:1)单一水分或氮素的添加均有利于地上生物量的积累, 而水氮交互作用下, 水分的添加对氮素肥效的释放有积极的影响, 使得地上生物量显著增加, 而减雨则相反, 但植物对氮素的吸收具有一定的阈值, 在一定范围内浓度越高, 生物量越高, 其原因可能符合植物对养分的吸收特性即报酬递减率。2)W× N处理有利于一、二年生植物、多年生杂草和半灌木、小半灌木植物群落生物量分配比增加, CK× N和R× N较CK-N₀有利于多年生禾草和一、二年生植物群落生物量分配比增加, 说明不同水氮处理对不同植物群落生物量影响不同。

3.3 水氮耦合对荒漠草原植物地下生物量的影响

在同一水分处理下随着氮水平的增加, CK和R处理下地下生物量呈现先增加后降低的趋势, 在N₅₀水平出现“ 峰值” 且显著增加(P< 0.05), 其原因可能是:1)N₁₀₀水平植物拥有充裕的养分即容易获取养分, 故其根系不发达, 所以地下生物量降低即最优分配假说^[2]; 2)高浓度的N肥对根系有胁迫作用, 所以地下生物量减少; W处理下地下生物量出现增加的趋势但增量在减小, 当N₃₀水平显著增加(P< 0.05), 其原因可能是水分促进了生态系统氮循环及养分利用率^[29]。同一氮水平不同水分处理下, N₀水平CK、W、R无显著差异即水分对地下生物量无显著影响(P> 0.05); 在N₃₀和N₅₀水平W较R处理显著增加(P< 0.05); N₁₀₀水平W较CK和R显著增加即W× N交互对地下生物量有显著影响(P< 0.05)。

地下生物量分土层处理后, 在不同水氮交互作用下, 荒漠草原地下生物量随着土层深度的增加有减少的趋势, 但无显著降低(P> 0.05), 且80%的地下生物量主要集中在0-30 cm土层, 与Bhark和Small^[30]对荒漠草原生物量研究结果相似。W× N处理深层次土层的生物量所占比例有上升的趋势, 说明水肥可促进地下生物量的积累和纵向延伸。

3.4 水氮耦合对荒漠草原植物根冠比的影响

随着施氮量增加, W处理荒漠草原根冠比无显著降低(P> 0.05); CK和R处理根冠比显著降低(P< 0.05)。N₀和N₃₀水平下各水分处理均有显著差异(P< 0.05); N₅₀水平下R处理有显著差异(P< 0.05); N₁₀₀水平下各水分处理均无显著差异(P> 0.05)。整体上W-N处理根冠比较低。表明适量的养分添加, 在植物生长过程中会优先分配给地上部分, 有较高的地上生物量, 即符合平衡生长理论^[7]。整体上与贺星等^[31]对荒漠草原研究相比, 地上生物量和地下生物量均增加了, 其原因可能是2016年降水量和温度均增加造成的(图1)。

4 结论

1)随氮沉降增加, CK和R处理植物物种多样性呈现先上升后下降的趋势, W处理下植物物种多样性降低(P< 0.05)。

2)同一水分处理下(CK、W), N₅₀和N₁₀₀较N₀水平显著增加(P< 0.05)。水氮交互作用对一、二年生植物群落生物量有显著影响(P< 0.05)。地上生物量整体上呈现(W× N)> (CK× N)> (R× N)。

3)不同水分及氮素处理下地下生物量随土层增加生物量在减少, 且主要集中在0-30 cm土层。 W× N交互作用下可促进根系向深层土壤生长, 且W-N₃₀较W-N₀处理下地下生物量显著增加(P< 0.05)。CK和R处理下随着施沉降增加地下总生物量呈现先增加后降低的趋势。

4)不同水分处理下, W× N₃₀和R× N₃₀较CK× N₃₀处理下根冠比显著降低(P< 0.05)。

(责任编辑武艳培)

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

文献选项

[1]	Ladwig L M, Collins S L, Swann A L, Xia Y, Allen M F, Allen E B. Above and below ground responses to nitrogen addition in a Chihuahuan Desert grassland . Oecologia, 2012, 169(1): 177-185. [本文引用:1]
[2]	樊维, 蒙荣, 陈全胜. 不同施氮水平对克氏针茅草原地上地下生物量分配的影响. 畜牧与饲料科学, 2010, 31(2): 74-75. Fan W, Meng R, Cheng Q S. *Effects of nitrogen additions on ground/underground biomass allocation of Stipa krylovii* community*. Animal Husband ry and Feed Science*, 2010, 31(2): 74-75. (in Chinese) [本文引用:2]
[3]	Scurlock J M O, Johnson K, Olson R J. Estimating net primary productivity from grassland biomass dynamics measurements. Global Change Biology, 2002, 8(8): 736-753. [本文引用:1]
[4]	Lal R. Soil carbon sequestration to mitigate climate change. Geoderma, 2004, 123(1/2): 1-22. [本文引用:1]
[5]	孔维静, 郑征. 山民江上游茂县退化生态系统及人工恢复植被地上生物量及净初级生产力. 山地学报, 2004, 22(4): 445-450. Kong W J, Zheng Z. The aboveground biomass and net primary productivity of degraded and artificial communities in Maoxian, upper reach of Minjiang River. Journal of Mountain Science, 2004, 22(4): 445-450. (in Chinese) [本文引用:1]
[6]	王彦龙, 马玉寿, 施建军, 董全民, 吴海艳, 盛利, 杨时海, 李世雄. 黄河源区高寒草甸小同植被生物量及土壤养分状况研究. 草地学报, 2011, 19(1): 1-6. Wang Y L, Ma Y S, Shi J J, Dong Q M, Wu H Y, Sheng L, Yang S H, Li S X. Investigation of biomass and soil nutrition of different vegetation type at alpine meadow in Yellow River Headwater Area. Acta Agrestia Sinica, 2011, 19(1): 1-6. (in Chinese) [本文引用:1]
[7]	张金凤, 徐雨晴. 水氮添加对内蒙古多伦县退耕还草地生物量、生产力及其分配的影响. 中国生态农业学报, 2016, 24(2): 192-200. Zhang J F, Xu Y Q. Responses of plant biomass and net primary production to nitrogen fertilization and increased precipitation in re-grassed cropland s in Duolun County of Inner Mongolia, China. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2016, 24(2): 192-200. (in Chinese) [本文引用:4]
[8]	杜宇凡, 古琛, 王亚婷, 赵天启, 陈万杰, 乌力吉, 安海波, 李志国, 王成海, 赵萌莉. 放牧率对短花针茅根际和非根际土壤氮索的影响. 草业科学, 2016, 33(6): 1021-1027. Du Y F, Gu C, Wang Y T, Zhao T Q, Chen W J, Wuliji, An H B, Li Z G, Wang C H, Zhao M L. Effects of grazing on nitrogen contents in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Stipa breviflora. Pratacultural Science, 2016, 33(6): 1021-1027. (in Chinese) [本文引用:1]
[9]	秦建蓉, 马红彬, 王丽, 虎巧能, 沈艳, 许冬梅. 宁夏荒漠草原植物群落特征对不同轮牧开始时间的响应. 草业科学, 2016, 33(5): 963-971. Qin J R, Ma H B, Wang L, Hu Q N, Shen Y, Xu D M. Effect of different rotational grazing start time on plant community characteristics in desert steppe in Ningxia. Pratacultural Science, 2016, 33(5): 963-971. (in Chinese) [本文引用:1]
[10]	赵新风, 徐海量, 张鹏, 涂文霞, 张青青. 养分与水分添加对荒漠草地植物群落结构和物种多样性的影响. 植物生态学报, 2014, 38(2): 167-177. Zhao X F, Xu H L, Zhang P, Tu W J, Zhang Q Q. Effects of nutrient and water additions on plant community structure and species diversity in desert grassland s. Chinese Journal of Plant Ecology, 2014, 38(2): 167-177. (in Chinese) [本文引用:1]
[11]	李文娇, 刘红梅, 赵建宁, 修伟明, 张贵龙, 皇甫超河, 杨殿林. 氮素和水分添加对贝加尔针茅草原植物多样性及生物量的影响. 生态学报, 2015, 35(19): 6460-6469. Li W J, Liu H M, Zhao J N, Xiu W M, Zhang G L, Huangfu C H, Yang D L. *Effects of nitrogen and water addition on plant species diversity and biomass of common species in the Stipa baicalensis* steppe, lnner Mongolia, China*. Acta Ecologica Sinica*, 2015, 35(19): 6460-6469. (in Chinese) [本文引用:3]
[12]	张腊梅, 刘新平, 赵学勇, 张铜会, 岳祥飞, 云建英. 科尔沁固定沙地植被特征对降雨变化的响应. 生态学报, 2014, 34(10): 2737-2745. Zhang L M, Liu X P, Zhao X Y, Zhang T F, Yue X F, Yun J Y. Response of sand y vegetation characteristics to precipitation change in Horqin Sand y Land . Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(10): 2737-2745(in Chinese) [本文引用:]
[13]	韩炳宏, 尚振艳, 袁晓波, 安卓, 文海燕, 李金博, 傅华, 牛得草. 氮索添加对黄土高原典型草原长芒草光合特性的影响. 草业科学, 2016, 33(6): 1070-1076. Han B H, Shang Z Y, Yuan X B, An Z, Wen H Y, Li J B, Fu H, Niu D C. *Effects of N addition on photosynthetic characteristics and leaf senescence in Stipa bungeana* of steppe grassland s in the Loess Plateau*. Pratacultural Science*, 2016, 33(6): 1070-1076. (in Chinese) [本文引用:1]
[14]	文海燕, 傅华, 牛得草, 张永超. 大气氮沉降对黄土高原土壤氮特征的影响. 草业科学, 2013, 30(5): 694-698. Weng H Y, Fu H, Niu D C, Zhang Y C. Influence of nitrogen deposition on soil nitrogen characteristics in the typical steppe on Loess Plateau. Pratacultural Science, 2013, 30(5): 694-698(in Chinese) [本文引用:1]
[15]	任书杰, 于贵瑞, 陶波, 王绍强. 中国东部南北样带654种植物叶片氮和磷的化学计量学特征研究. 环境科学, 2008, 28(12): 2665-2673. Reng S J, Yu G R, Tao B, Wang S Q. Leaf nitrogen and phosphorus stoichiometry across 654 terrestrial plant speciesin NSTEC. Environmental Science, 2008, 28(12): 2665-2673. (in Chinese) [本文引用:1]
[16]	李玉霖, 毛伟, 赵学勇, 张铜会. 北方典型荒漠及荒漠化地区植物叶片氮磷化学计量特征研究. 环境科学, 2010, 31(8): 1716-1725. Li Y L, Mao W, Zhao X Y, Zhang T H. Leaf nitrogen and phosphorus stoichiometry in typical desert and desertified regions, North China. Environmental Science, 2010, 31(8): 1716-1725. (in Chinese) [本文引用:1]
[17]	张燕, 崔学民, 樊明寿. 大气氮沉降及其对草地生物多样性的影响. 草业科学, 2007, 24(7): 12-17. Zhang Y, Cui X M, Fan M S. Atmospheric N deposition and its influences on the grassland biodiversity. Pratacultural Science, 2007, 24(7): 12-17. (in Chinese) [本文引用:1]
[18]	白春利, 阿拉塔, 陈海军, 单玉梅, 额尔敦花, 王明玖. 氮素和水分添加对短花针茅荒漠草原植物群落特征的影响. 中国草地学报, 2013, 35(2): 69-75. Bai C L, Alata, Cheng H J, Shan Y M, Erdunhua, Wang M J. *Effects of addition of nitrogen and water on plant community characteristics of Stipa breviflora* desert steppe*. Chinese Journal of Grassland* , 2013, 35(2): 69-75. (in Chinese) [本文引用:2]
[19]	Schwinning S, Sala O E. Hierarchy of responses to resource pulses in arid and semi-arid ecosystems. Oecologia, 2004, 141(2): 211-220. [本文引用:1]
[20]	Reynolds J F, Kemp P R, Ogle K, Roberto J, Fernández. Modifying the pulse reserve paradigm for deserts of North America: Precipitation pulses, soil water, and plant responses. Oecologia, 2004, 141(2): 194-210. [本文引用:1]
[21]	Chesson P, Gebauer R L E, Schwinning S, Huntly N, Wiegand K, Ernest M S K, Sher A, Novoplansky A, Weltzin J F. Resource pulses, species interactions, and diversity maintenance in arid and semi-arid environments. Oecologia, 2004, 141(2): 236-253. [本文引用:1]
[22]	Muldavin E H, Moore D I, Collins S L, Karen R. Wetherill, David C. Aboveground net primary production dynamics in a northern Chihuahuan Desert ecosystem. Oecologia, 2008, 155(1): 123-132. [本文引用:1]
[23]	Knapp A K, Smith M D. Variation among biomes in temporal dynamics of aboveground primary production. Science, 2001, 291: 481-484. [本文引用:1]
[24]	Hall S J, Sponseller R A, Grimm N B, Huber D, Kay J P, Clark C, Collins S. Ecosystem response to nutrient enrichment across an urben airshed in the Sonoran Desert. Ecological Applications, 2011, 21(3): 640-660. [本文引用:1]
[25]	郭永盛, 陆嘉惠, 张际昭, 李鲁华, 危常州, 褚贵新, 董鹏, 李俊华. 施氮肥对新疆荒漠草原生产力及植物多样性的影响. 石河子大学学报(自然科学版), 2011, 29(5): 536-541. Guo Y S, Cheng J H, Zhang J S, Li L H, Wei C Z, Zhu G X, Dong P, Li J H. Effects of nitrogen fertilization on productivity and species diversity of desert grassland in Xinjiang. Journal of Shihezi University(Natural Science), 2011, 29(5): 536-541. (in Chinese) [本文引用:1]
[26]	Hautier Y, Niklaus P A, Hector A. Competition for light causes plant biodiversity loss after eutrophication. Science, 2009, 324: 636-638. [本文引用:1]
[27]	Gough L, Osenberg C W, Gross K L, Collins S L. Fertilization effects on species density and primary productivity in herbaceous plant communities. Oikos, 2000, 89(3): 428-439. [本文引用:1]
[28]	LeBauer D S, Treseder K K. Nitrogen limitation of net primary productivity in terrestrial ecosystems is globally distributed. Ecology, 2008, 89(2): 371-379. [本文引用:1]
[29]	王斌, 黄刚, 马健, 李彦. 5种荒漠短命植物养分再吸收对水氮添加的响应. 中国沙漠, 2016, 36(2): 415-422. Wang B, Huang G, Ma J, Li Y. Responses of nutrients resorption of five desert ephemeral plants to water and nitrogen additions. Journal of Desert Research, 2016, 36(2): 415-422. (in Chinese) [本文引用:1]
[30]	Bhark E W, Small E E. Association between plant canopies and the spatial patterns of infiltration in shrubland and grassland of the Chihuahuan Desert, New Mexico. Ecosystems, 2003, 6(2): 185-196. [本文引用:1]
[31]	贺星, 马文红, 梁存柱, 红梅, 柴曦, 赵巴音那木拉. 养分添加对内蒙古不同草地生态系统生物量的影响. 北京大学学报(自然科学版), 2015, 51(4): 657-666. He X, Ma W H, Liang C Z, Hong M, Chai X, Zhao Bayinnamula. Effects of nutrient addition on community biomass varied among different grassland ecosystems of Inner Mongolia. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2015, 51(4): 657-666. (in Chinese) [本文引用:1]

2012

0.0

... 近几十年来随着工业的发展,大气氮沉降和降水格局发生了很大变化^[1,2],草原生态系统是全球最大的碳存储库,在生态系统中发挥着极其重要的作用^[3,4],生物多样性及生物量是衡量草原生态系统优劣的重要指标^[5,6] ...

2010

0.0

樊维, 蒙荣, 陈全胜. 不同施氮水平对克氏针茅草原地上地下生物量分配的影响. 畜牧与饲料科学, 2010, 31(2): 74-75.

Fan

, Meng

, Cheng Q

. Effects of nitrogen additions on ground/underground biomass allocation of Stipa krylovii community. Animal Husband ry and Feed Science, 2010, 31(2): 74-75. (in Chinese)

研究了不同施氮水平下克氏针茅草原群落地上地下生物量的分配格局.结果表明,氮素的添加明显改变了克氏针茅群落的地上地下生物量分配.施氮对群落地上生物量的影响较大,同时也使群落减少了对地下生物量的分配,但是不同施氮梯度对地下生物量各层分配的总体影响不大.

... 05),其原因可能是:1)N₁₀₀水平植物拥有充裕的养分即容易获取养分,故其根系不发达,所以地下生物量降低即最优分配假说^[2] ...

2002

0.0

2004

0.0

2004

0.0

孔维静, 郑征. 山民江上游茂县退化生态系统及人工恢复植被地上生物量及净初级生产力. 山地学报, 2004, 22(4): 445-450.

Kong W

, Zheng

. The aboveground biomass and net primary productivity of degraded and artificial communities in Maoxian, upper reach of Minjiang River. Journal of Mountain Science, 2004, 22(4): 445-450. (in Chinese)

测定了岷江上游四川茂县退化灌丛和退化草丛及5种人工恢复植被(连香树林、油松林、华山松林、日本落叶林和云南松林)的地上生物量和生产力.灌、草丛生物量生产力采用样方收获法测定,人工林采用生物量回归模型和生产力方程.地上生物量与胸径关系模型的相关性都达到极显著.退化灌丛和草丛的生物量分别为51.06t/hm2和5.76 t/hm2,5种人工林的地上生物量在75.8～150.55 t/hm2,地上生产力在10.36～18.17 t/bm2·a-1.人工恢复植被比退化植被的生物量增加,生产力显著提高.5种恢复模式中云南松、华山松和日本落叶松在当地显示了良好的生长特性,适合在当地退化生态系统恢复中推广.

2011

0.0

王彦龙, 马玉寿, 施建军, 董全民, 吴海艳, 盛利, 杨时海, 李世雄. 黄河源区高寒草甸小同植被生物量及土壤养分状况研究. 草地学报, 2011, 19(1): 1-6.

Wang Y

, Ma Y

, Shi J

, Dong Q

, Wu H

, Sheng

, Yang S

, Li S

. Investigation of biomass and soil nutrition of different vegetation type at alpine meadow in Yellow River Headwater Area. Acta Agrestia Sinica, 2011, 19(1): 1-6. (in Chinese)

The purpose of this research was to provide the theoretical basis for grassland management and restoration for degraded land in Yellow River Source.The plant species diversity,biomass and soil nutrition were studied among alpine meadow communities( Kobresia pygmaea meadow alpine meadow, K.tibetica swamp alpine meadow and Salix oritrepha shrub alpine meadow) in Maqin connty,Qinghai province of China.Results show that Shannon-wienner index,abundance index,evenness index and Simpson index are all presented with the same patterns in three communities.They are ranked as Salix oritrepha shrub meadow> Kobresia pygmaea meadow> K.tibetica swamp meadow.There is significant difference in biomass between three communities.Total biomass of above-ground and under-ground in these treatments are ranked as K.tibetica swamp meadow> Salix oritrepha shrub meadow> K.pygmaea meadow( P K.tibetica swamp meadow are significantly higher than the other two alpine meadows.Soil nutrition content is decreased,and pH valve increased with soil depth increasing for K.pygmaea meadow and Salix oritrepha shrub meadow,while K.tibetica swamp meadow shows an opposite trend.

为了给黄河源区原生草地植被的科学管理及退化草地的治理提供理论依据,对青海省玛沁县藏嵩草( Kobresia tibetica )沼泽化草甸,山生柳( Salix oritrepha )灌丛草甸及小嵩草( Kobresia pygmaea )草甸物种多样性、生物量及土壤养分状况进行比较研究。结果表明:不同植被类型植物群落多样性指数、物种丰富度指数、均匀度指数、生态优势度指数均为山生柳灌丛草甸>小嵩草草甸>藏嵩草沼泽化草甸。各群落生物量差异明显,地上、地下总生物量均为藏嵩草沼泽化草甸>山生柳灌丛草甸>小嵩草草甸( P <0.05)。藏嵩草沼泽化草甸土壤养分含量最高。小嵩草草甸和山生柳灌丛草甸各土壤层养分含量随土壤深度的增加呈下降趋势,pH值呈上升趋势,而藏嵩草沼泽化草甸却表现出相反的趋势,即随土壤深度的增加各层养分含量呈上升趋势,pH值呈下降趋势。

2016

0.0

张金凤, 徐雨晴. 水氮添加对内蒙古多伦县退耕还草地生物量、生产力及其分配的影响. 中国生态农业学报, 2016, 24(2): 192-200.

Zhang J

, Xu Y

. Responses of plant biomass and net primary production to nitrogen fertilization and increased precipitation in re-grassed cropland s in Duolun County of Inner Mongolia, China. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2016, 24(2): 192-200. (in Chinese)

... 在荒漠草原地区,气候干燥,降水量少,土壤肥力低下物种稀少,地上、地下生物量匮乏,水分和养分是促进植物生长的主要环境因子^[7,8,9] ...

... 近几年,越来越多的学者致力于氮沉降和降水变化对生物多样性及生物量的研究^[7,10,11],主要集中在典型草原、草甸草原和森林植被等研究^[7,11,12,13] ...

... 表明适量的养分添加,在植物生长过程中会优先分配给地上部分,有较高的地上生物量,即符合平衡生长理论^[7] ...

2016

0.0

杜宇凡, 古琛, 王亚婷, 赵天启, 陈万杰, 乌力吉, 安海波, 李志国, 王成海, 赵萌莉. 放牧率对短花针茅根际和非根际土壤氮索的影响. 草业科学, 2016, 33(6): 1021-1027.

Du Y

, Gu

, Wang Y

, Zhao T

, Chen W

, Wuliji, An H B, Li Z G, Wang C H, Zhao M L. Effects of grazing on nitrogen contents in rhizosphere and non-rhizosphere soil of Stipa breviflora. Pratacultural Science, 2016, 33(6): 1021-1027. (in Chinese)

The present study focused on the difference between rhizosphere and non-rhizosphere soil nitrogen in the Stipa breviflora desert steppe in Inner Mongolia. The results showed that soil nitrogen contents in rhizosphere were always higher than those in non-rhizosphere in S. breviflora under every treatment. With the increase of soil depth, the contents of total nitrogen, ammonium nitrogen and nitrate nitrogen in both rhizosphere and non-rhizosphere soil decreased. For 0-10 and 20-30 cm soil depth under different grazing rates, total nitrogen contents in rhizosphere soil and non-rhizosphere soil had similar change. The ammonium nitrogen and nitrate nitrogen contents increased in rhizosphere soil of same depth with light grazing rate which suggested that optimal grazing was positive for nitrogen accumulation. In vertical direction under different grazing rate, the total nitrogen contents in soil 0-10 cm was higher than those in 20-30 cm soil.

以短花针茅( Stipa breviflora )荒漠草原为研究对象,研究不同放牧强度下,短花针茅根际与非根际土壤氮素的变化。结果表明,不同处理间短花针茅根际的土壤氮素含量均高于非根际的。在相同放牧率下,随着土层深度增加根际与非根际土壤全氮、铵态氮、硝态氮含量都表现出降低的趋势;不同放牧率,0-10、20-30cm土层,根际土壤全氮含量总体变化趋势与非根际变化趋势相同;相同土层深度,轻度放牧区短花针茅根际土壤氨态氮与硝态氮含量明显升高,证明适度放牧对土壤氮素积累有积极作用。垂直方向上,不同放牧率下,0-10 cm土层的全氮含量高于20-30 cm土层的。

... 在荒漠草原地区,气候干燥,降水量少,土壤肥力低下物种稀少,地上、地下生物量匮乏,水分和养分是促进植物生长的主要环境因子^[7,8,9] ...

2016

0.0

秦建蓉, 马红彬, 王丽, 虎巧能, 沈艳, 许冬梅. 宁夏荒漠草原植物群落特征对不同轮牧开始时间的响应. 草业科学, 2016, 33(5): 963-971.

Qin J

, Ma H

, Wang

, Hu Q

, Shen

, Xu D

. Effect of different rotational grazing start time on plant community characteristics in desert steppe in Ningxia. Pratacultural Science, 2016, 33(5): 963-971. (in Chinese)

... 在荒漠草原地区,气候干燥,降水量少,土壤肥力低下物种稀少,地上、地下生物量匮乏,水分和养分是促进植物生长的主要环境因子^[7,8,9] ...

2014

0.0

赵新风, 徐海量, 张鹏, 涂文霞, 张青青. 养分与水分添加对荒漠草地植物群落结构和物种多样性的影响. 植物生态学报, 2014, 38(2): 167-177.

Zhao X

, Xu H

, Zhang

, Tu W

, Zhang Q

. Effects of nutrient and water additions on plant community structure and species diversity in desert grassland s. Chinese Journal of Plant Ecology, 2014, 38(2): 167-177. (in Chinese)

Aims Better understanding the response of community structure and species diversity to nutrient and water enrichment is critical for desert grassland in arid areas. Nitrogen, phosphorus and potassium are the three elements necessary for plant production, and water promotes plant absorption of nutrients. Our objective was to analyze the effects of nutrient and water addition on community structure and species diversity in typical desert grassland in northwestern China. Methods Field experiments were conducted in Gubantunggut Desert grassland from 2009 to 2012. Nutrient and water additions were done on May 15, 2009–2011, and vegetation investigation was conducted on May 25, 2009–2012. The responses of community structure and species diversity of plants to nutrient, rainfall and snow additions were studied. Important findings After the nutrient and water additions, the number of species decreased by 35.3%, the number of species in Poaceae family increased and species in Cruciferae family decreased. In 2009 and 2010, none of the three treatments (nutrient addition, water addition and the coupling effect of nutrient and water) significantly influenced species richness, Simpson index, Shannon-Wiener index or Pielou evenness index. In 2012, nutrient addition had a significant effect on species richness ( p

为进一步了解养分添加和水分添加对干旱区草地植物多样性的影响, 2009–2011年5月15日, 对准噶尔盆地荒漠草地进行养分和水分添加, 2009–2012年5月25日进行植被调查, 研究群落结构与植物多样性对养分N、P、K与水分(雨、雪)添加的响应, 得出以下结果: (1)添加肥、水后, 荒漠草地植物群落结构发生了变化, 物种数由肥、水添加前的17种减少到添加后的11种, 减少了35.3%, 禾草类植物数目增加, 十字花科植物数量下降; (2)通过裂区试验方差分析, 2009年和2010年, 养分主效应对物种丰富度、Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数的影响不显著, 水分主效应和肥水交互作用对以上4个植物多样性指数的影响也不显著; (3) 2012年, 养分主效应对物种丰富度影响显著( p p

2015

0.0

李文娇, 刘红梅, 赵建宁, 修伟明, 张贵龙, 皇甫超河, 杨殿林. 氮素和水分添加对贝加尔针茅草原植物多样性及生物量的影响. 生态学报, 2015, 35(19): 6460-6469.

Li W

, Liu H

, Zhao J

, Xiu W

, Zhang G

, Huangfu C

, Yang D

. Effects of nitrogen and water addition on plant species diversity and biomass of common species in the Stipa baicalensis steppe, lnner Mongolia, China. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(19): 6460-6469. (in Chinese)

... 05),这与李文娇等^[11]对植物物种多样性研究结果相似,其原因可能是W#cod#x000D7 ...

2014

2016

0.0

韩炳宏, 尚振艳, 袁晓波, 安卓, 文海燕, 李金博, 傅华, 牛得草. 氮索添加对黄土高原典型草原长芒草光合特性的影响. 草业科学, 2016, 33(6): 1070-1076.

Han B

, Shang Z

, Yuan X

, An

, Wen H

, Li J

, Fu

, Niu D

. Effects of N addition on photosynthetic characteristics and leaf senescence in Stipa bungeana of steppe grassland s in the Loess Plateau. Pratacultural Science, 2016, 33(6): 1070-1076. (in Chinese)

2013

0.0

文海燕, 傅华, 牛得草, 张永超. 大气氮沉降对黄土高原土壤氮特征的影响. 草业科学, 2013, 30(5): 694-698.

Weng H

, Fu

, Niu D

, Zhang Y

. Influence of nitrogen deposition on soil nitrogen characteristics in the typical steppe on Loess Plateau. Pratacultural Science, 2013, 30(5): 694-698(in Chinese)

To study the influence of nitrogen addition on soil nitrogen characteristics in the steppe on Loess Plateau, six levels of nitrogen (N) treatments, 0, 1.15, 2.3, 4.6, 9.2 and 13.8 g·m-2 were conducted in the experiment. Based on the field sampling and laboratory analysis, the responses of soil total nitrogen (TN) and light fraction organic nitrogen (LFON) contents to the N addition were examined. The results showed that the early N addition had no significant effect on the TN content in the 0-40 cm soil layer. However, the early N addition significantly increased LFON content and LFON/TN in the 0-10 cm soil layer. There were no obvious changes of LFON and LFON/TN in the 10-20 cm and 20-40 cm layer among treatments. LFON and LFON/TN were more influenced by the early N addition than TN. Therefore, LFON and LFON/TN were sensitive indictors of soil N dynamics to the early N addition in the steppe on the Loess Plateau.

为了解氮沉降对土壤氮特征的影响，通过人工氮肥添加模拟试验，分析在不同氮添加梯度下黄土高原典型草原土壤全氮（TN）和轻组有机氮（LFON）含量的变化特征。结果显示，氮添加对黄土高原典型草原土壤0～40 cm土层TN含量没有显著影响(P>0.05)；但是显著增加了土壤表层（0～10 cm）的LFON含量和LFON/TN(P 0.05)。本研究表明，在黄土高原典型草原实施氮添加的初期，LFON含量和LFON/TN比TN含量能更早地显示出土壤氮特征的变化。

... 结果表明:施氮水平增加有助于植物地上生物量的增加,但植物群落的多样性下降,单一水分添加使得地上生物量和植物群落的多样性均增加,水氮交互作用下水分的添加则有利于氮素肥效的释放,更有利于地上生物量的积累,从而使生态系统的结构和功能发生变化^[14] ...

2008

0.0

任书杰, 于贵瑞, 陶波, 王绍强. 中国东部南北样带654种植物叶片氮和磷的化学计量学特征研究. 环境科学, 2008, 28(12): 2665-2673.

Reng S

, Yu G

, Tao

, Wang S

. Leaf nitrogen and phosphorus stoichiometry across 654 terrestrial plant speciesin NSTEC. Environmental Science, 2008, 28(12): 2665-2673. (in Chinese)

大尺度的叶片的氮(N)和磷(P)的化学计量学特征是植物对环境条件的长期适应的结果,并能为大尺度模型的发展提供数据基础.通过对文献数据的搜集整理,对中国东部南北样带168个采样点的654种植物的N和P的化学计量学特征、空间格局及其与气候因子(年均温度)的关系进行了研究.结果表明,中国东部南北样带654种植物叶片的N和P的化学计量学特征存在很大的变异性.叶片N的变化范围为2.17～52.61 mg·g-1,几何平均数为17.55 mg·g-1,叶片P的变化范围为0.10-10.27 mg·g-1,几何平均数为1.28 mg·g-1,叶片N/P的变化范围为1.7～74.6,几何平均数为13.5.中国东部南北样带乃至中国区域叶片P的含量显著低于全球尺度的其它研究结果,这说明与全球尺度相比,中国区域植被生长更易受到P的限制.在所研究的不同功能群间,以叶片N含量的差异最大,P次之,N/P的差异最小,这与在多数的功能群内,其叶片N和P含量间存在显著相关性有关.另外在系统发育上亲缘越远的功能群N和P含量差异越大(蕨类植物与种子植物),亲缘越近的差异越小(双子叶植物与单子叶植物).叶片的N和P含量与纬度和年均温度间存在极显著的相关关系,随着纬度升高和年均温度的降低,叶片N和P含量极显著地增加(P《0.001).可是N/P与纬度和年均温度的相关性较弱(P=0.386和P=0.342),这可能是由于N和P含量随纬度和年均温度的变化趋势相同且变异性较大,并且相对于全球尺度而言本研究的区域范围相对较小等多种因素共同导致的.

... 1 水氮耦合对荒漠草原植物群落多样性的影响通过对群落物种多样性的研究可以了解到生态系统结构和功能的稳定性^[15,16,17],群落多样性可由物种丰富度、多样性指数和均匀度指数来表征 ...

2010

0.0

李玉霖, 毛伟, 赵学勇, 张铜会. 北方典型荒漠及荒漠化地区植物叶片氮磷化学计量特征研究. 环境科学, 2010, 31(8): 1716-1725.

Li Y

, Mao

, Zhao X

, Zhang T

. Leaf nitrogen and phosphorus stoichiometry in typical desert and desertified regions, North China. Environmental Science, 2010, 31(8): 1716-1725. (in Chinese)

2007

0.0

张燕, 崔学民, 樊明寿. 大气氮沉降及其对草地生物多样性的影响. 草业科学, 2007, 24(7): 12-17.

Zhang

, Cui X

, Fan M

. Atmospheric N deposition and its influences on the grassland biodiversity. Pratacultural Science, 2007, 24(7): 12-17. (in Chinese)

摘　要：随着人类活动的加强,大气氮素沉降在逐渐增加,已对海洋和陆地生态系统产生了明显的影响。为此总结了大气干湿沉降中氮的组成和数量变化等特点,并在此基础上,分析评述了大气氮沉降对草地生态系统中植物、动物和微生物群落发展的影响,提出了今后研究的方向。

2013

0.0

白春利, 阿拉塔, 陈海军, 单玉梅, 额尔敦花, 王明玖. 氮素和水分添加对短花针茅荒漠草原植物群落特征的影响. 中国草地学报, 2013, 35(2): 69-75.

Bai C

, Alata, Cheng H J, Shan Y M, Erdunhua, Wang M J. Effects of addition of nitrogen and water on plant community characteristics of Stipa breviflora desert steppe. Chinese Journal of Grassland , 2013, 35(2): 69-75. (in Chinese)

为研究氮素和水分添加对草原群落结构的影响,于2011年5月初在短花针茅荒漠草原的自由放牧区和禁牧围封区进行了添加氮素、添加水分、添加氮素和水分三种处理,并于当年6月、8月、10月分别在各处理区对植物群落的盖度、高度、株丛数、植物地上生物量进行了调查。结果表明,添加氮素对群落特征、群落α多样性和群落地上生物量产生了一定的影响;添加水分显著增加了群落的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数(P0.05);添加水分和氮素对短花针茅群落的重要值影响较大,有利于降低群落的生态优势度,在植物生长旺盛期显著增加了自由放牧区群落地上生物量(P0.05)。氮素和水分有互作效应,各处理对群落特征的影响有赖于时间的积累,对土壤养分含量较低的自由放牧区产生影响所需时间较禁牧围封区短。

... 物种丰富度可以反映一定空间范围内的物种数量,多样性指数可以反映由生物群落等级特征引起的多样性程度,均匀度指数可以反映群落中个体占有比^[18] ...

... N₀处理,与白春利等^[18]对植物物种多样性研究结果相似,说明在无氮素处理下增雨有助于植物群落多样性的增加,减雨则相反 ...

2004

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