养分添加对羊草草地地上生产力、群落组成和功能性状影响的研究

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:kornnay
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草地生态系统是我国最大的陆地生态系统,由于过度放牧、农业开垦等人为活动的干扰,草地面临大面积退化。因此,采取有效管理和恢复措施对于草地的可持续发展有十分重要的意义。施肥作为一种有效的草地管理措施,对产量有极大的影响。为探究草地生产力对养分添加的响应过程,本论文以羊草草地为研究对象,采用三因素嵌套实验设计,设置了氮(N:对照、纯氮100 kg·ha-1·year-1)、磷(P:对照、纯磷100 kg·ha-1·year-1)、钾(K:对照、纯钾100 kg·ha-1·year-1)添加实验。探讨了不同养分添加对地上生产力、群落组成及植物功能性状的影响。结果发现:1)与对照(CK)相比,N素添加能够显著地增加地上总生物量。NPK配合添加对地上总生物量的影响最大,比对照处理CK显著增加99.2%。其次为N和NP添加,地上生物量比CK处理分别显著增加74.8%和53.4%。添加N、NP和NPK能够显著提高草地地上生物量。P、K和PK添加时,对地上生物量没有明显影响。禾本科物种的生物量在N、NK和NPK添加下显著增加,分别比CK处理显著增加104.9%、139.9%和118.4%。豆科物种的生物量在N、NP、NK和NPK添加以及PK添加下分别比CK处理显著降低72.3%、82.9%、55.6%、46.2%和50.1%,NP对豆科物种的生物量影响最大。杂草类生物量在NP添加下最多,其次为NPK和N添加,分别比CK处理显著增加了136.8%、109.3%和88.3%。枯落物对于不同养分的响应趋势与地上总生物量的变化一致。N、NP和NPK添加分别使枯落物显著增加74.8%、74.4%和90.8%。2)与CK相比较,NPK、NK、NP和N添加导致草地群落物种丰富度显著降低,比CK处理显著降低了48.3%、44.8%、48.3%和51.7%,PK、P和K添加对物种丰富度无显著影响。NPK添加时的群落总盖度最大,N次之,分别比CK处理显著增加30.33%和28.83%。在N和NK添加下,禾本科盖度显著增加26.88%和21.66%,豆科盖度则显著下降13.13%和14.63%,草地禾本科盖度与豆科盖度对养分添加的响应呈负相关,杂类草盖度只在N添加下有显著影响,比CK显著增加15.08%。K添加时,草地地上生物量与豆科盖度显著正相关,PK添加时地上生物量与禾本科盖度显著正相关,NPK添加时地上生物量与杂类草盖度极显著正相关。地上生物量与物种丰富度之间没有显著的相关关系。3)养分添加对植物功能性状的影响,主要从以下几个方面体现:(1)NPK添加时植物高度群落加权平均值(CWM)达到最大值,比CK处理显著增加了112.94%,其次为NP和N添加,分别比CK处理显著增加100.96%和80.83%。(2)植物叶面积CWM、叶片厚度CWM和叶绿素含量CWM在N、NP、NK、PK、NPK的添加下均显著增加,当单独P添加或K添加时对这三种叶性状没有明显影响。叶干物质含量CWM在NPK添加时最大,比CK处理显著增加33.68%,其余养分添加对其没有明显影响。综上所述,N添加和N素组合(即NP、NK和NPK)添加有利于草地地上生产力的提高,尤其N、NP和NPK这三种养分添加方式对于提高草地地上生产力更加明显。N添加和N素组合(即NP、NK和NPK)添加改变了物种丰富度和群落组成,体现在物种多样性降低,但由于物种多样性与地上生物量不存在相关关系,所以多样性的降低对草地生产力的变化没有明显影响;N和NPK添加有助于提高群落覆盖度,群落盖度与地上生物量呈正相关,所以盖度的提高有助于生产力的提高。养分添加使植物功能性状改变:NPK的添加增加了叶干物质含量,对叶片单位面积结构上的投入增加进而促使叶寿命增加;N、NP和NPK的添加提高了植株高度,使叶面积、叶绿素含量和植株叶片厚度显著增加,增强了草地植物在光源方面的竞争能力以及植物叶片的光合作用能力,进而大大提高了草地植物地上生产力。通过本研究,明确养分添加对草地地上生产力、物种多样性、群落组成和植物功能性状的作用,为退化草地的恢复和建立科学的草地管理措施提供理论依据。
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