黄河源区黑土滩人工草地不同管理方式对植被和土壤化学计量及微生物的影响

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青藏高原黄河源区黑土滩型极度退化草地的生态恢复目前大面积使用人工草地改建方法,而人工草地建植后管理措施决定了人工草地可持续性及恢复效果。近年来,在国家生态保护和建设工程背景下,青藏高原高寒人工草地面积逐年增加。然而由于缺乏有效的后期管理,用于恢复黑土滩的高寒人工草地容易发展迅速退化问题,甚至出现黑土滩二次发生现象。如何对黑土滩人工草地进行有效的干预和管理,使其稳定、可持续的发挥人工草地生产-生态功能,对青藏高原黑土滩退化的生态修复有重要指导意义。本研究选取青海省贵南县用于改建黑土滩5龄的高寒人工草地为研究对象,通过2018年刈割处理,2019年氮素添加(尿素10 g N m-2 yr-1、硫酸铵10 g N m-2 yr-1、硝酸钠10 g N m-2 yr-1)和黄帚橐吾去除处理(样地剩余黄帚橐吾密度分分别为0株/m2-D1,15株/m2-D2,30株/m2-D3,45株/m2-control)。从功能群和群落水平分析了刈割、施肥和去除毒草对高寒人工草地的植物物种组成、多样性,生产力,土壤理化性质和化学计量,土壤微生物的影响。主要得到以下结果:(1)刈割处理后植物群落组成与2018年和对照组存在显著差异(P<0.05),施肥处理群落组成也与2018年存在显著差异(P<0.05)。与2018年对比,刈割、施肥降低了植物群落Pielou均匀度指数(P<0.05)。不同密度黄帚橐吾去除处理条件下,植物群落结构、多样性指数没有明显差异。刈割处理显著降低了凋落物生物量(P<0.05)。刈割处理、不同形态氮素添加处理、不同密度黄帚橐吾去除处理都没有改变不同功能群生物量、不同土层地下生物量。不同形态氮素添加处理对禾草植株氮含量和非豆科杂类草植株碳含量具有显著影响(P<0.05)。去除处理对不同功能群植物化学计量学特征没有显著差异。(2)刈割处理对土壤全氮含量、土壤氮磷比具有显著影响(P<0.05)。土壤碳氮比变化范围为:9.24±1.2111.42±0.84,本试验样地土壤处于氮限制状态。不同形态氮素添加处理对土壤电导率、土壤全磷含量、土壤硝态氮、微生物量碳、微生物量氮含量具有显著影响(P<0.05)。不同密度黄帚橐吾去除处理对0-10cm土层和10-20cm土层土壤全氮、全钾、总有机碳和碳磷比都具有显著影响(P<0.05)。(3)刈割处理一年后,植物根系养分与土壤养分之间没有显著的相关关系。不同形态氮素添加,0-10cm土层根系磷含量与10-20cm土层土壤磷含量呈显著正相关关系(P<0.05),10-20cm层土壤碳磷比、氮磷比和0-10cm、10-20cm土层根系碳磷比、氮磷比分别呈显著正相关关系(P<0.05)。(4)不同密度毒杂草去除处理条件下,土壤真菌、细菌群落组成具有显著差异。其中细菌属水平相对丰度在不同处理存在差异的属为:Bacillus、Arthrobacter、norankf<sub>67-14、Bradyrhizobium、norankf<sub>Xanthobacteraceae、norankf<sub>JG30-KF-CM45、Microvirga(P<0.05)。真菌属水平相对丰度在不同处理存在差异的属为:unclassifiedp<sub>Ascomycota、Mortierella、Tetracladium、Solicoccozyma、unclassifiedf<sub>Chaetomiaceae(P<0.05)。总结认为,不同管理措施实施短期内,刈割、不同形态氮素添加、不同密度去除黄帚橐吾对植物群落地上部分影响较小,而对土壤理化性质存在较为显著的影响;不同密度黄帚橐吾去除处理对土壤真菌群落和细菌群落的影响显著。
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