四翅滨藜叶片C、N、P生态化学计量特征对N添加的响应

以宁夏平罗西大滩四翅滨藜人工林为研究对象,通过设置N添加的野外实验,研究四翅滨藜叶片C、N、P化学计量比的季节动态及其对N添加的响应特征。结果显示:(1)四翅滨藜叶片C、N、P化学计量比在生长季初期和末期较高,在生长季旺期(8～9月)较低。(2)N添加提高了绿叶N浓度和N∶P比,降低了绿叶C∶N、N回收度(NRP)和P回收度(PRP),对其他指标的影响无明显的规律性。(3)N回收效率(NRE)和NRP均与枯叶C∶N比显著正相关;P回收效率(PRE)与绿叶P浓度显著正相关,与枯叶P浓度显著负相关;PRP分别与绿叶P浓度和枯叶C、N、P化学计量比显著正相关,与枯叶C浓度显著负相关。研究表明,N添加促进了四翅滨藜绿叶N摄取,降低了叶片从枯叶中回收N和P的能力,改善了枯叶N分解质量;未来大气N沉降增加会改变干旱半干旱区植物N吸收、分配和回收等策略,促进枯叶中N的释放速率,直接影响N循环,进而间接影响到植被-土壤系统C和P的循环过程。

氮磷添加对荒漠草原植物群落多样性和土壤C∶N∶P生态化学计量特征的影响

为了深入了解P添加是否有助于缓解N沉降增加引起的植物群落多样性降低等问题,以宁夏盐池县长期围封的荒漠草原为研究对象,探讨了连续两年(2015—2016年)5 g/m2/a的N水平下,P添加对植物生物量、群落多样性和土壤C∶N∶P生态化学计量特征的影响,分析了植物群落多样性与土壤C∶N∶P比及其他关键因子的关系。结果表明:少量N添加下,增施P肥促进了植物生物量积累,但中高量P添加抑制了多数植物生长,使牛枝子(Lespedeza potaninii)、草木樨状黄芪(Astragalus melilotoides)和苦豆子(Sophora alopecuroides)等物种重要值降低;随着P添加量增加,Shannon Wiener多样性指数和Patrick丰富度指数先增加后降低,Simpson优势度指数逐渐增加,Pielou均匀度指数变化幅度较小;随着P添加量增加,土壤C∶P和N∶P比逐渐降低;土壤N∶P比、C∶P比、全P含量、速效P浓度以及微生物量C∶P比与植物群落多样性关系密切,意味着N沉降增加下趋于解耦的土壤元素平衡关系可能会影响到植物群落组成。综合以上结果,适量P添加可以通过提高土壤P有效性、增加凋落物归还量和刺激微生物P释放等途径,调节土壤P供给和植物P需求间的压力,从而缓解N添加引起的植物群落多样性降低。

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。

降水量及N添加对荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征的影响

基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量(减少50%、减少30%、自然降水、增加30%以及增加50%)和N添加(0和5 g·m^-2·a^-1)野外试验,研究了植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征,分析二者与土壤C∶N∶P生态化学计量特征及其他土壤因子的关系,以探讨降水格局改变和大气N沉降增加下荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P平衡特征及其主要影响因素。结果表明:(1)减少降水量对荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征的影响较小,反映了二者对短期干旱的适应性;增加降水量降低了植物和土壤微生物生物量N和P含量,不同程度地提高了C∶N和C∶P,但其影响程度与N添加有关。(2)增减降水量条件下,N添加对植物生态化学计量特征影响较小,但对土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征影响较大,尤其在增加降水量条件下表现得更明显,意味着降水激发了N添加效应。(3)植物全N含量、N∶P以及土壤微生物生物量N含量的内稳性较低,可较好地反映土壤N供给水平以及N、P受限类型。(4)与植物C∶N∶P生态化学计量特征关系较强的土壤因子为速效P含量、磷酸酶活性、电导率、C∶P和有机C含量,与土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征关系较强的土壤因子有电导率、含水量、蔗糖酶活性和磷酸酶活性,表明植物和土壤微生物C∶N∶P平衡特征主要受其他土壤因子的调控,而非土壤元素平衡关系。

N添加对宁夏荒漠草原植物和土壤C:N:P生态化学计量特征的影响

研究N添加对植物和土壤C、N、P生态化学计量学特征的影响,对于认识生态系统生物地球化学循环如何响应N沉降增加具有重要意义。本研究开展宁夏荒漠草原的N添加野外试验,研究N添加对4个物种C、N计量特征、土壤C、N和P计量特征的影响,分析N限制相关的土壤计量特征与植物计量特征的相关性。结果表明,随着N供给量增加,群落地上生物量和物种个体生物量均呈先增加后降低的趋势;4个物种叶片C浓度无明显的变化规律,除冰草之外的其他3个物种叶片N浓度显著增加,牛枝子和老瓜头叶片C∶N显著降低;土壤全N显著增加,而其他土壤指标对N添加的响应不存在明显的规律性;老瓜头个体生物量与土壤全N和N∶P呈正相关,冰草和老瓜头叶片全N与土壤全N呈正相关,针茅和老瓜头叶片C∶N与土壤全N呈负相关。表明,短期N添加对荒漠草原土壤C、N、P及其计量比的影响较小,但一定程度上缓解了荒漠草原N限制,因此提高了绿叶N摄取,促进了植物生物量积累和枯叶分解质量。同时,其影响又表现出一定的物种差异性,这不仅反映了植物对环境变化的弹性适应,也意味着长期N沉降增加可能会改变荒漠草原生态系统的结构。

四种荒漠草原植物的生长对不同氮添加水平的响应

大气氮(N)沉降增加加速了生态系统N循环,从而会对生态系统的结构和功能产生巨大的影响,尤其是一些受N限制的生态系统。研究N添加对荒漠草原植物生长的影响,可为深入理解N沉降增加对我国北方草原群落结构的影响提供基础数据。该文基于2011年在宁夏荒漠草原设置的N沉降增加的野外模拟试验,研究了两年N添加下4个常见物种(牛枝子(Lespedeza potaninii)、老瓜头(Cynanchum komarovii)、针茅(Stipa capillata)和冰草(Agropyron cristatum))不同时期种群生物量和6–8月份相对生长速率的变化特征。并通过分析物种生长与植物(群落和叶片水平)和土壤碳(C)、N、磷(P)生态化学计量学特征的关系,探讨C:N:P化学计量比对植物生长养分限制的指示作用。结果显示N添加促进了4个物种的生长,但具有明显的种间差异性,且这种差异也存在于相同生活型的不同物种间。总体而言,4个物种种群生物量与叶片N浓度、叶片N:P、群落N库、土壤全N含量和土壤N:P存在明显的线性关系,与植物和土壤C:N和C:P的相关关系相对较弱。几个物种相对生长速率与植物和土壤N:P也呈现一定程度的正相关关系,但与其他指标相关性较弱。以上结果表明,短期N沉降增加提高了植物的相对生长速率,促进了植物生长,且更有利于针茅和老瓜头的生物量积累,从而可能会逐渐改变荒漠草原群落结构。植物N:P和土壤N:P对荒漠草原物种生长具有较强的指示作用:随着土壤N受限性逐渐缓解,土壤N含量和N:P相继升高,可供植物摄取的N增多,因而有利于植物生长和群落N库积累。