内蒙古克氏针茅草地主要植物功能性状对氮添加的响应

内蒙古克氏针茅草地主要植物功能性状对氮添加的响应

氮肥的使用一直是农业高产的重要措施。不合理的氮肥和不当的使用导致了环境中氮的增加。在中国，从20世纪80年代到2010年，生态系统氮素含量增加了60%。氮沉降的增加对植物群落的组成有显著影响。已经开展的研究表明,氮沉降的显著增加会对植物功能性状产生显著的影响.研究人员发现生长在氮含量高的土壤上的植物有较大的比叶面积和较高的相对生长率在我国内蒙古草原,氮是主要限制因素之一1材料和方法1.1研究地点1.3物种测定和测量无砂子水解及其他性状.基于一个假设性为了分析草原主要植物功能性状对氮素添加的响应,在每个施氮肥梯度的8个重复实验区中随机选取了6个,测量以上5种植物的功能性状.在每个实验区,随机采集1株每个物种成熟完整的个体,在黑暗环境中用去离子水中饱和6h后,测量各性状;整个测量过程在48h内完成.为避免叶片随光照和温度而变化,采集时间控制在日出2h后至日落4h前.对于叶片性状,在成熟植株上选取相对嫩的但是完全展开硬挺的叶片,叶片上不能有明显的病害造成的斑点和啃食的痕迹,且所选叶片不能被其他叶片遮盖.参照Cornelissen等2结果2.1化肥梯度对植株生长和叶片形态的影响冷蒿植株高度、比叶面积、叶片w(碳)、w(氮)和w(磷)随氮肥梯度的增加显著线性提高,简单线性回归分析参数R星毛委陵菜在施氮肥量最高的2个梯度上已经无法存活,仅在其余6个较低的氮肥梯度上对其性状进行了分析.星毛委陵菜植株高度和叶片面积随氮肥梯度的增加显著线性提高,简单线性回归分析的参数R黄囊苔草植株高度、叶片面积、比叶面积、叶片w(氮)和w(磷)随氮肥梯度的增加显著线性提高,简单线性回归分析的参数R冰草植株高度、叶片面积和叶片w(氮)随氮肥梯度的增加显著线性提高,简单线性回归分析的参数R2.2生物量与施肥量之比3w4认同氮素添加对土壤的影响植物在氮素水平提高的环境中,降低了对养分的竞争强度,通过改变自身的功能性状而提升对光资源的竞争对比其他研究发现,在不同区域,物种对营养添加的反应并不相同.Wright等氮素添加提高土壤中可利用的氮元素的水平,改变了群落中物种间竞争的格局和过程,使一些物种被替代,从而改变生态系统的组成和功能4群落演替机制本实验考察了长期施氮肥试验中,内蒙古草地主要植物功能性状和生物量的变化.施用氮肥可以使植物群落主要物种表现出一致的变化,即植株高度有所增加,叶片功能性状向着低投入快速回报的方向转变.植物通过降低对养分的竞争强度,提升对光资源的竞争,以响应氮沉降的增加.氮素的添加降低了冷蒿和星毛委陵菜的生物量,使其竞争能力下降,逐渐被替代或排除,导致整个群落结构的改变.结果暗示在干旱半干旱草原生态系统中,增加氮素水平,能改变植物的功能性状,进而改变群落的组成和生态系统功能.本研究加深了我们对氮沉降增加条件下植物响应策略及群落演替机制的理解,为今后相关的研究提供参考.我们于中国科学院植物研究所多伦恢复生态学试验示范研究站的多年围封样地内进行实验.多伦县位于内蒙古自治区锡林郭勒盟南部,海拔1324m1.2施肥样地的设置本研究实验地点位于内蒙古多伦县恢复生态学试验示范研究站的施肥样地.该样地自2003年起,由中国科学院植物所李凌浩研究员课题组以尿素为氮源进行施肥处理.实验处理共设置了对照组和7个施氮肥处理,施肥量分别为1、2、4、8、16、32和64g·m连续6年施氮肥处理的克氏针茅群落的样方调查于2008年8月初草原植物生长率最高时进行.在每个施肥梯度的8个重复实验区中随机选取1个,设置1m×1m样方调查群落中物种数量和各个物种生物量.样方调查之所以没有进行重复取样,主要是因为各实验区的面积设置并不大,而样方调查对样地的破坏性比较严重,为了以后能进行更多年限的实验研究,尽量减少样地的损伤.该群落调查由李凌浩研究员课题组进行.本研究的所有施肥样地中,总共有40多种植物,其中克氏针茅、冷蒿、星毛萎陵菜(Potentillaacaulis)、黄囊苔草(Carexkorshinskyi)和冰草(Agropyroncristatum)5个物种生物量占据了整个群落的80%以上.因此,我们的研究主要关注这5种植物.1.4克氏针茅、冷蒿、星毛委陵菜、黄囊苔藓叶片养分含量对草地生物量的影响采用回归方法分析植物功能性状和生物量随施氮肥梯度的变化情况.对于每个施肥梯度上的6个重复,将各性状测得的数据取平均值后进行回归分析.另外,将8个氮肥梯度(0、1、2、4、8、16、32和64g·m通过简单线性回归和二项式回归分析了克氏针茅、冷蒿、星毛委陵菜、黄囊苔草及冰草功能性状对氮素添加的响应.克氏针茅植株高度、叶片面积、叶片氮和磷w随氮肥