中国草地地上生产力氮素敏感性的时空变化

【目的】评估中国草地地上生产力氮限制强度的时空变化,为全球环境变化背景下草地适应性管理和氮循环模拟评估提供参考。【方法】以中国草地为研究对象,系统收集了1980—2020年已发表的423组氮添加试验数据,整合分析地上生产力响应比(ln RR)和氮素敏感系数(ln RR/N,即ln RR与氮添加量的比值)及其影响因素。利用直线、双直线和逐步回归等方法,评估了ln RR/N的时空动态及其驱动因子。【结果】ln RR随氮添加量的增加总体呈先增加后持平的趋势。当氮添加量超过(21.1±5.5)g N·m^(2)·a^(-1)(平均值±95%置信区间)时,ln RR达到最大值(0.60±0.08)。整合分析结果显示,ln RR/N总体平均为0.043±0.004,即单位氮添加量(1 g N·m^(2)·a^(-1))可提高地上生产力(4.36±0.38)%,且因草地类型、氮添加量、试验持续年限和年代而异。时间尺度上,过去40年来ln RR/N呈显著降低趋势,且在相对湿润(年降水量MAP>450 mm)和温暖区(年均温MAT>4.5℃)的下降速率是相对干旱(MAP≤450 mm)和寒冷区(MAT≤4.5℃)的1.5—1.7倍。空间尺度上,降水量和土壤养分是ln RR/N变化的主要影响因子。其中,ln RR/N随着MAP的增加而增加,随着土壤氮含量的增加而降低。在相对湿润区,ln RR/N的变化由土壤氮含量和MAP共同占主导,而在相对干旱和温暖区则分别由MAP和MAT占主导。【结论】中国草地地上生产力仍受氮限制,但在全球环境变化背景下生产力氮限制强度或氮素敏感性持续减弱,尤其以相对湿润区和温暖区最为明显。要准确评估草地生态系统对全球环境变化的响应,需更多关注生产力关键限制因子及其限制强度的时空变化。

放牧强度对高寒草甸植物叶片生态化学计量特征的影响

在青藏高原高寒草甸封育、适度放牧、重度放牧3种放牧强度中,选取并测定了异针茅、麻花艽、蒲公英3种植物叶片中C、N、P的含量,探讨了植物叶片的化学计量特征对不同放牧强度的响应机制。结果表明:3种植物叶片在不同放牧强度样地中C含量无差异;3种植物叶片N、P含量在重度放牧草地中高于其他两种放牧强度,且重度放牧草地整体受N限制,其他两种草地植物受P限制;重度放牧草地的C/P、N/P比值显著低于其他两种草地放牧强度中的比值,说明重度放牧草地3种植物采取了快速生长策略,而且不同物种在不同生境中受养分限制的程度不同。以上结果说明草地的放牧强度不同,在很大程度上间接改变植物对养分的利用状况,不同植物对相同生境有不同的适应策略。

放牧对贵南县4种退化指示植物叶片性状的影响

本研究以青海省贵南县高寒草甸4种退化指示植物为研究对象,分析放牧干扰对叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征、叶干物质含量和比叶面积的影响,探讨高寒草甸生态系统中退化植物对环境变化的响应和适应策略。结果表明,4种植物叶片碳、氮、磷含量及化学计量比随放牧强度增加表现为碳含量不变,氮、磷含量上升、化学计量比(C/N、C/P及N/P)下降的变化趋势,且重度放牧后,植物生长受氮元素限制。放牧强度改变显著影响4种植物叶片性状(P<0.01),且对叶片磷含量的影响最大(P<0.001);物种对比叶面积影响最大(P<0.001),且在不同植物间表现出物种差异性。即放牧强度增加时,4种植物叶片均表现出养分储存增加,但植物比叶面积的变化更多表现出物种特异性。