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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）

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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。

响应 Response	名称 Term	df	F	p
物种丰富度 Species richness	DT	2	40.64	<0.001
	N	5	8.50	<0.001
	DT × N	10	2.27	0.035
Shannon-Wiener指数 Shannon-Wiener index	DT	2	12.84	<0.001
	N	5	5.06	0.001
	DT × N	10	1.50	0.179
地上生物量 Aboveground biomass	DT	2	42.08	<0.001
	N	5	9.53	<0.001
	DT×N	10	1.30	0.264

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表2 氮添加处理、退化类型以及它们的交互作用对群落物种丰富度、多样性和地上生物量的双因素方差分析

正文中引用本图/表的段落

氮添加和退化梯度对群落物种丰富度和多样性有显著影响, 氮添加和退化类型的交互作用对物种丰富度有显著影响, 对多样性无显著影响(表2)。氮添加显著降低了中度和重度退化草地恢复进程中群落物种丰富度和多样性, 但对极度退化草地恢复进程中群落物种丰富度和多样性无显著性影响(图2)。其中, 在中度退化草地, 施氮量为40、50 g·m-2·a-1, 物种丰富度明显降低; 在重度退化草地施氮量为30 g·m-2·a-1, 物种丰富度与对照组相比明显降低(图2A)。中度退化草地施氮量为40 g·m-2·a-1, 多样性降低, 重度退化草地施氮量为20 g·m-2·a-1, 多样性降低(图2B)。

氮添加和退化梯度对群落地上生物量有显著的影响, 但它们的交互作用并不显著(表2)。在中度退化草地恢复过程中, 氮添加促进了地上生物量的增加, 增加了34.4%-114.4%, 重度退化草地地上生物量增加了46.1%-170.4%, 极度退化草地地上生物量增加了4.3%-233.7% (图3A)。3个退化草地地上生物量只有在较高的施氮量下产生明显的响应。与对照相比, 在中度退化草地, 氮添加量≥30 g·m-2·a-1, 地上生物量明显增加; 重度退化草地, 氮添加量≥20 g·m-2·a-1, 地上生物量明显增加; 而在极度退化草地, 氮添加量为40 g·m-2·a-1, 与对照相比地上生物量明显增加(图3A)。在中度和极度退化草地, 地上生物量响应比率随氮添加呈现先增加后降低的趋势, 其中两个退化样地均是在氮添加量达到40 g·m-2·a-1后, 地上生物量响应比率降低(图3B)。重度退化草地地上生物量响应比率随氮添加量增加呈现先增加后基本保持不变的趋势(图3B)。

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