图/表详细信息

氮添加对内蒙古退化草地植物群落多样性和生物量的影响

杨倩, 王娓, 曾辉

植物生态学报 2018, 42 (4): 430-441. DOI: 10.17521/cjpe.2017.0135

摘要（4417）

HTML （331）

PDF（pc）（6352KB）（6092）

人为干扰及气候变化导致内蒙古草地发生了大面积退化, 氮添加是促进退化草地生产力恢复的一项重要措施。该文基于2011年建立的氮肥添加实验平台, 以3个不同退化程度(中度退化、重度退化、极度退化)草地群落为研究对象, 设置对照、10、20、30、40和50 g·m ^-2·a ^-1 6种氮添加处理, 分析氮添加对退化草地恢复过程中群落多样性和生物量的影响。结果表明: (1)氮添加降低了中度、重度退化草地恢复进程中物种丰富度和多样性, 对极度退化草地恢复进程中物种丰富度和多样性无明显影响。(2)氮添加促进了3个不同退化程度草地恢复进程中群落地上生物量的增加。(3)氮添加显著增加了群落中禾草的地上生物量及其在群落地上生物量中所占的比例, 降低了杂类草在群落地上生物量中的比例, 但对杂类草地上生物量无显著影响。研究表明在利用施肥措施治理退化草地的过程中, 需要充分考虑草地退化程度以及由氮添加引起的群落多样性和生产力的改变对草地生态系统功能的影响。

名称 Term	极度退化草地 EDG	重度退化草地 SDG	中度退化草地 MDG
物种组成 Species composition	羊草、黄囊薹草、马唐、狗尾草、沙蓬藜等 Leymus chinensis; Carex korshinskyi; Digitaria sanguinalis; Setaria viridis; Agriophyllum squarrosum; Chenopodium acuminatum et al.	拂子茅、贝加尔针茅、硬质早熟禾、黄囊薹草、腺毛委陵菜、星毛委陵菜、冷蒿、紫羊茅、冰草、狼毒、糙隐子草、阿尔泰狗娃花等 Calamagrostis epigeios; Stipa baicalensis; Poa sphondylodes; Carex korshinskyi; Potentilla longifolia; Potentilla acaulis; Artemisia frigida; Festuca rubra; Agropyron cristatum; Stellera chamaejasme; Cleistogenes squarrosa; Heteropappus altaicus et al.	拂子茅、贝加尔针茅、羊草、硬质早熟禾、腺毛委陵菜、黄囊薹草、冷蒿、紫羊茅、冰草、糙隐子草、阴山胡枝子、阿尔泰狗娃花等 Calamagrostis epigeios; Stipa baicalensis; Leymus chinensis; Poa sphondylodes; Potentilla longifolia; Carex korshinskyi; Artemisia frigida; Festuca rubra; Agropyron cristatum; Cleistogenes squarrosa; Lespedeza inschanica; Heteropappus altaicus et al.
顶极种相对盖度 Relative coverage of climax species (%)	34.48	39.53	54.05
退化指示种相对盖度 Relative coverage of degradation indicators (%)	34.48	32.56	29.73
一年生植物相对盖度 Relative coverage of annuals (%)	31.04	27.91	16.22
土壤全碳 Soil total carbon (%)	0.83	1.67	2.06
土壤全氮 Soil total nitrogen (%)	0.06	0.14	0.17
砂粒含量 Sand content (%)	66.10	57.30	58.40
草地退化指数 Grassland degradation index	0.379	0.543	0.642

View table in article

表1 实验样地的土壤和植被基本属性

正文中引用本图/表的段落

人为干扰及气候变化导致内蒙古草地发生了大面积退化, 氮添加是促进退化草地生产力恢复的一项重要措施。该文基于2011年建立的氮肥添加实验平台, 以3个不同退化程度(中度退化、重度退化、极度退化)草地群落为研究对象, 设置对照、10、20、30、40和50 g·m -2·a -1 6种氮添加处理, 分析氮添加对退化草地恢复过程中群落多样性和生物量的影响。结果表明: (1)氮添加降低了中度、重度退化草地恢复进程中物种丰富度和多样性, 对极度退化草地恢复进程中物种丰富度和多样性无明显影响。(2)氮添加促进了3个不同退化程度草地恢复进程中群落地上生物量的增加。(3)氮添加显著增加了群落中禾草的地上生物量及其在群落地上生物量中所占的比例, 降低了杂类草在群落地上生物量中的比例, 但对杂类草地上生物量无显著影响。研究表明在利用施肥措施治理退化草地的过程中, 需要充分考虑草地退化程度以及由氮添加引起的群落多样性和生产力的改变对草地生态系统功能的影响。

以往的研究表明, 植被退化与土壤退化是密切关联的(van de Koppel et al., 1997), 植被退化表现为群落覆盖度下降和生产力降低(Su et al., 2005), 生态系统承载力、稳定性和服务功能下降, 优良牧草的种类和比例减少, 劣质牧草及有害毒草比例增加等(穆少杰等, 2017)。土壤退化主要表现为水土流失、土壤质地逆向改变、土壤肥力下降以及动物和微生物活性下降等(Su et al., 2005; 穆少杰等, 2017)。因此, 植被物种组成和土壤属性可以反映草地的退化状况。本研究将实验样地的植物划分为一年生植物、退化指示种和顶极种3个类群。顶极种指原始类型的建群种, 如我国北方草甸草原有羊草、贝加尔针茅等原始建群种, 并伴生无芒雀麦(Bromus inermis)、拂子茅(Calamagrostis epigeios)等中生优良牧草。退化指示种指冷蒿、糙隐子草、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)、狼毒(Stellera chamaejasme)等适口性差或有毒植物, 这些物种随着退化程度增加而增加, 甚至会代替原来的优势植物而成为优势种(Liu et al., 2008)。一年生植物主要有藜(Chenopodium acuminatum)、狗尾草(Setaria viridis)、沙蓬(Agriophyllum squarrosum)等植物。根据3个植物类群的相对盖度(Liu et al., 2008)以及土壤质地和土壤养分含量, 建立草地退化评估体系。根据退化评估体系, 计算3个样地草地退化指数(GDI), 将实验样地划分为中度退化草地、重度退化草地和极度退化草地(表1)。

本文的其它图/表