退化草原土壤有机质对氮素添加梯度的响应

选取内蒙古锡林郭勒典型草原区两种不同退化程度草原群落(轻度和重度退化草原群落),设置氮素添加梯度实验(分别添加NH₄NO₃ 0, 30, 50, 80 g·m^-2),分析退化草原土壤有机质含量对氮素添加的响应,意图找出氮肥作用于不同退化程度草原时的最适值。结果表明,不同退化程度的草原对于氮素添加的响应不同:对于轻度退化草原,氮素添加对土壤有机质的影响主要集中在0~20 cm土层,30 g·m^-2处理时土壤有机质显著高于其他3个氮素水平,氮素的添加显著提高土壤有机质含量,说明氮素是轻度退化草原主要的限制因子;对于重度退化草原,当施氮量为30 g·m^-2时,0～10 cm层土壤有机质含量相对较高,但没有达到统计学上的显著差异。土壤有机质在氮素添加梯度下各层变化不显著,说明氮素不是重度退化草原的主要限制因子。     

养分添加对内蒙古不同草地生态系统生物量的影响

为了比较不同气候条件下草地生态系统对养分添加的响应,在内蒙古的草甸草原、典型草原和荒漠草原区分别建立长期养分添加试验。在三年试验数据的基础上,分析不同养分(N和P)添加、不同梯度(N:10,5和2.5 g/m2;P:10 g/m2)对这3种代表性草地群落生物量及其分配的影响。结果表明,施氮导致内蒙古温带草原地上生物量增加27%~53.3%,平均增加37.8%,并且施氮浓度越高,地上生物量增加越多。地下生物量对施肥的响应比地上生物量小,整体上,高浓度的氮添加使内蒙古草原的群落总生物量平均增加10.2%。较干旱的荒漠草原对氮限制的响应比典型草原和草甸草原更明显。磷肥对群落地上、地下生物量的影响不明显。施氮肥促进草甸草原和荒漠草原的根冠比(R/S)降低,典型草原的根冠比则轻度增加。施肥对内蒙古温带草原根系的垂直分布没有显著影响。位于不同环境条件下的草地生态系统对施肥的响应存在时间和空间差异,意味着在碳循环模型预算和草地管理中需要考虑不同草地生态系统对养分添加的响应。草地地上生物量对施肥的响应高于地下部分,如果不考虑地下部分,可能会高估整个生态系统对施肥的响应。     

温性荒漠草原不同功能型草本植物对氮沉降的响应

采用野外人工外源施加氮素模拟氮沉降的方式,设置0、1.75、3.50、7.00、14.00 g/m~2 5个氮素添加水平,研究荒漠化草原不同功能型草本植物的多样性、生产力及养分质量分数对氮素的响应.结果表明:一年生草本植物(AS)的丰富度、多度和生物量均在低的氮素添加水平下显著高于对照,而高的氮素添加水平对AS的影响则不显著.多年生禾本科(PG)和非禾本科(PF)植物的丰富度、多度和生物量均随着氮素添加水平的增大而逐渐下降,其中高氮水平对PG和PF的抑制作用最显著.AS根部和地上部的氮素质量分数在所有氮素添加水平下均显著高于不添加氮素的对照;PG和PF根部和地上部的氮素质量分数对外源氮素添加的响应一致,即根部的氮素质量分数均是在7.00、14.00 g/m~2的添加水平下显著高于对照,地上部的氮素质量分数均是在14.00 g/m~2的添加水平下显著高于对照.在极端干旱和氮素水平低下的荒漠化草原,氮沉降增加对草本植物群落物种多样性和生产力的影响存在种间差异,其中PG和PF有更强的缓冲能力,而.AS则表现出了更强的适应和利用能力.     

伊犁河上游典型草地生态系统氮磷含量及化学计量特征

【目的】了解伊犁河上游典型草地养分限制状况,为不同草地类型群落营养循环及植物-土壤养分管理提供理论依据,也为该区域生态环境的改善提供科学依据。【方法】通过野外调查采样和室内分析测定,采用相关性分析方法,分析了不同类型草地群落植物-土壤氮、磷、钾含量及化学计量学特征。【结果】研究区不同草地类型植物群落植物地上部分和地下部分根系的氮、磷、钾含量变异较大,山地草甸草原和高寒草甸植物地上部分氮含量荒漠草原、半荒漠草原和高寒草甸的氮含量;荒漠草原和半荒漠草原植物地下部分根系的氮含量山地草甸草原、山地草甸和高寒草甸的氮含量;不同草地群落类型植物地上部分的P含量与植物N/P比值呈显著负相关,土壤N与土壤P含量、土壤P含量与土壤N/P比值分别呈显著正相关,土壤N和土壤N/P比值极显著相关,其相关系数为0.983。【结论】研究区土壤氮素缺乏,可以考虑在草地生长过程中适当添加氮肥。     

氮添加对不同坡度退化高寒草地植被恢复的影响

为了研究氮素添加对不同坡度退化高寒草地植被恢复的影响,对青海省三江源区果洛藏族自治州不同坡度(7°缓坡25°,陡坡25°)的退化高寒草地进行氮添加试验,以探讨外源氮添加技术在不同坡度退化高寒草地植被恢复中的适宜性。结果表明:氮添加能提高植被地上生物量、植被高度、多度、总盖度以及物种分盖度之和,氮添加与坡度间的交互作用能显著改变植被地上生物量和平均高度(P0.05);坡度间植被特征存在显著差异(P0.05),氮添加可促进禾草类物种优势度更低的缓坡地的植被恢复,而对禾草类物种相对重要值更高的陡坡地没有显著影响。在退化高寒草地的恢复中,外源氮添加的促进效应依赖于坡度,更适宜于缓坡退化高寒草地的植被恢复。     

包膜尿素与普通尿素配施对冬小麦产量及土壤氮素的影响

通过田间小区试验研究包膜尿素与普通尿素掺混后一次基施对冬小麦产量和氮素吸收利用的影响,为冬小麦简化高效施肥提供技术支撑.试验设不施氮(CK)、尿素一次基施(U1)、尿素减氮30%一次基施(70%U1)、尿素分次追施(U2)、70%包膜尿素与30%普通尿素掺混后一次基施(CRU)和70%包膜尿素与30%普通尿素掺混后减氮30%一次基施(70%CRU)6个处理.结果表明:施用氮肥增加了冬小麦生物量和产量,包膜尿素配施普通尿素处理(CRU和70%CRU)较等施氮量尿素处理(U1和70%U1)产量平均显著增加7.91%,氮素利用率提高7.90%,净收益显著提高12.33%;CRU与U2处理产量差异不显著,但显著高于U1处理;70%CRU与U1处理产量差异不显著,但氮素利用率显著增加了30.4%.等氮量的包膜尿素较普通尿素一次基施处理显著提高了返青期及灌浆期土壤硝态氮含量,且CRU与U2处理硝态氮含量无显著差异.上述结果表明,包膜尿素普通尿素掺混后一次基施可满足小麦生育后期对氮素的需求,在保障产量的前提下减少了追肥次数和氮肥用量.     

氮添加对4种森林类型林下植物多样性的影响

为研究氮沉降对林下植物多样性的影响,选取4种中国东部典型的森林类型(热带山地雨林原始林及次生林、亚热带常绿阔叶林、温带针阔混交林和寒温带针叶林),调查林下植物多样性在氮添加处理1年后的变化。结果表明:氮添加显著降低热带山地雨林原始林和次生林林下物种丰富度,且下降幅度随氮添加浓度的上升而增加(p<0.05),同时氮添加也降低温带针阔混交林高氮样方的物种丰富度,但低浓度氮添加却增加林下物种丰富度(p<0.05)。另外,在亚热带常绿阔叶林和寒温带针叶林(高氮样方除外),氮添加增加林下物种多样性,但变化不显著。Shannon-Wiener指数也显示相似的变化趋势。这些结果表明,1年的施氮处理对森林生态系统林下物种多样性有显著的影响,而不同处理水平在不同森林类型下的影响是不同的。这与以往的研究结果并不完全相同。     

接种AMF及施氮对滨海盐土氮矿化的影响

【目的】研究接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)以及施氮对滨海盐土氮素转化的影响,探究提高滨海盐土氮素供应能力的有效途径。【方法】以江苏北部滨海盐土为研究对象,采用室内培养试验方法,研究接种AMF以及不同施氮水平处理对土壤氮素矿化和氮素供给的影响。【结果】施氮对菌根侵染率具有显著促进作用(P<0.05),低氮处理(N1,施氮量为92 mg/kg)菌根侵染率达45.22%,显著高于高氮处理(N2,施氮量为184 mg/kg)的32.44%,而不施氮处理(N0)菌根侵染率仅有16.00%。在接种AMF 1 d时,低氮处理的滨海盐土铵态氮含量显著低于高氮和不施氮处理的滨海盐土(P<0.05),说明较高的菌根侵染率更有利于植物对铵态氮的吸收与同化,施氮及接种处理显著影响了滨海盐土的氨化过程(P<0.05),但并未对其产生交互作用。硝态氮含量随施氮量的增加而升高,除培养5和10 d外,其余时间点高氮处理滨海盐土的硝态氮含量显著高于低氮以及不施氮处理(P<0.05)的滨海盐土,硝化作用受施氮和接种AMF的交互作用影响。滨海盐土净氮矿化量以及净氮矿化速率在施氮处理和接种处理下差异均不显著(P>0.05),但交互作用对其产生了极显著促进作用(P<0.001)。【结论】对于滨海盐土,添加过多的氮反而抑制丛枝菌根真菌与耐盐植物共生关系的建立;施氮有利于提高滨海盐土的氮矿化作用,施氮量过高并不能对其供氮能力产生促进作用;丛枝菌根真菌与植物共生关系的建立能有效提高氮肥利用效率。施氮和接种AMF通过一定的交互作用对滨海盐土氮矿化过程产生影响。     

土壤三种酶活性对温度升高和氮肥添加的响应

以内蒙古荒漠草原为对象,通过研究增温、施氮、增温+施氮、对照(CK)四个处理对土壤三种酶活性的影响表明:三种酶活性均随着土壤深度的增加而逐渐降低,0-10 cm＞0-20 cm＞20-30 cm(p＜0.05).增温处理与对照相比能明显提高土壤脲酶活性(p＜0.05),对过氧化氢酶和蔗糖酶活性的影响不明显;施氮处理与对照相比能提高脲酶和蔗糖酶活性,对过氧化氢活性的影响不明显(p＜0.05);增温+施氮处理与对照相比提高了脲酶酶活性,对蔗糖酶和过氧化氢的影响不明显(p＜0.05).     

围封对蒙古荒漠草原和高山草原植物群落组成及稳定性的影响

基于蒙古国两种典型草地生态系统类型(荒漠草原和高山草原), 采取围封和放牧两种处理方式, 对2013—2018年这两种草地类型的群落盖度进行系统分析。按植物分类学法, 将群落内的所有物种划分为五大功能群——杂草类、蒿类、豆科、禾本科和莎草科, 采用Gordon稳定性方法评估围封对群落稳定性的影响。结果表明: 1) 围封显著增加荒漠草原杂草类植物覆盖度, 减少蒿类和禾本科植物覆盖度, 年际间无明显的变化规律, 而对于高山草原, 围封对不同功能群盖度无显著影响; 2) 围封增加荒漠草原的群落稳定性, 而对高山草原无明显影响; 3) 群落稳定性与优势种盖度占群落的比例呈显著的正相关关系, 荒漠草原的优势种占比高于高山草原, 导致荒漠草原的群落稳定性更好。根据上述结果, 建议在对草地进行围封管理前, 应充分考虑当地的环境条件及围封对植物群落及生态系统的潜在影响, 同时辅以休牧、轮牧或季节性放牧等措施, 才能真正提高草原生态系统服务的使用价值。     

降水变化对樟子松人工林土壤呼吸速率及其表观温度敏感性Q10的影响

为了研究降水变化对土壤呼吸及其温度敏感性的影响,在北京大学地球环境与生态系统塞罕坝实验站的樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)人工林中进行了降水控制实验,用减雨30％、增雨30％和对照3种穿透雨处理来模拟长期的降水变化情景.重复测量方差分析结果表明,3种穿透雨处理总体上对生长季土壤呼吸速率及其表观温度敏感性Q10无显著影响(p＞0.05).配对t检验多重比较结果则显示,土壤呼吸速率平均值大小为对照＜减雨30％＜增雨30％,增雨处理的土壤呼吸速率显著高于对照p＜0.001),对照和减雨处理之间无显著差异(p＞0.05);土壤呼吸表观Q10平均值大小为减雨30％＜对照＜增雨30％,随着降水量增加,表观Q10逐渐增大,但处理间差异在统计上并不显著(p＞0.05).研究结果意味着降水量减少30％可能对森林土壤呼吸的限制较小,而降水量增加30％则可能显著地增加土壤呼吸CO2释放量.     

落叶松人工林草本植物群落特征和生物量对氮添加的响应

以华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林幼龄林为研究对象, 设置3个梯度的氮添加水平(0, 20和50 kg N/(ha·a), 即N0, N20和N50), 研究氮添加对人工林草本植物群落特征及地上生产力的影响, 得到以下结果。1) 氮添加改变了土壤微环境, 降低土壤温度、显著地增加土壤水分。2) 氮添加在一定程度上促进落叶松人工林草本植物群落的生长(P>0.05)。与对照组(N0)相比, 植物群落总盖度在N20和N50样方中分别增加6.83%和15.03% (2014 年), 或9.80%和12.94% (2016年), 但草本植物地上生物量的累积无显著变化; 群落总盖度和地上生物量与土壤含水量显著正相关(P<0.05)。3) 氮添加对落叶松人工林草本植物群落的多样性和均匀度无显著影响, 但是低浓度氮添加(即N20)显著地增加单位面积内物种的丰富度(2014年单位面积内物种丰富度在N20样方中增加23.33%, P<0.05)。4) 氮添加对不同植物功能群的影响不同, 其中氮添加促进蓼科和莎草科植物的生长, 抑制禾本科和菊科植物的生长, 对豆科植物无影响, 说明温带落叶松人工林草本植物群落对氮沉降的响应敏感, 氮添加在一定程度上促进草本植物的生长, 同时氮添加改变了草本植物不同功能群间的竞争力。     

施肥后青藏高原亚高寒草甸典型物种生态化学计量特征及光合特性的变化

以青藏高原亚高寒草甸为研究对象,通过氮(N)添加试验,研究了群落水平和功能群水平上物种丰富度和生物量对N添加的响应,物种水平上N添加对5种典型物种的叶片w(养分)、化学计量比特征、株高与净光合速率的影响.结果表明:N添加显著降低了物种丰富度而增加了地上净生物量产出.其中N添加对禾本科与莲座状杂类草的物种丰富度影响不显著,而豆科与直立型杂类草的物种丰富度随N添加量的增加而显著减少; N添加显著增加了禾本科物种的地上生物量,显著减少直立型杂类草的地上生物量.随N添加量增加5种典型物种的叶片w(N)、w(N)∶w(P)与株高显著增加, w(C)∶w(N)显著降低.其中垂穗披碱草叶w(N)与株高的平均增幅最大, w(C)∶w(N)平均降幅最大.N添加仅使垂穗披碱草和甘青蒿的净光合速率显著增加,且逐步回归分析表明,仅垂穗披碱草和甘青蒿的净光合速率与叶w(N)正相关,与w(C)∶w(N)负相关.禾本科物种垂穗披碱草相较于其他物种对N更敏感,在富N的生境中,体内w(N)迅速提升用于满足高生长所需的营养物质,表现出高的净光合速率和生物量产出在群落中占据优势.     

施氮对典型草原克氏针茅光合特性的影响

受人类活动的影响,大气氮沉降和极端干旱事件日益加剧,研究氮素添加对草原植被的影响,有助于理解未来草原生态系统对氮沉降和全球变化的响应.在2014年夏季内蒙古草原干旱事件发生期,通过内蒙古草原氮素添加试验,探讨了不同施氮水平(未施氮0g·m~(-2)、低施氮量4g·m~(-2)、中施氮量8g·m~(-2)和高施氮量16g·m~(-2))对克氏针茅(Stipa krylovii)光合特性的影响.结果表明:研究样地中克氏针茅受到了干旱胁迫,施氮提高了克氏针茅的气孔调节能力和光能转化效率.一定范围的施氮量(4、8g·m~(-2))有利于提高克氏针茅光能转化效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)和PSII实际光化学效率(ΦPSII)等叶绿素a荧光动力学参数,但过高的施氮水平并不能提高克氏针茅的荧光特性,甚至会产生抑制作用.低中氮(4、8g·m~(-2))和高氮(16g·m~(-2))条件下植物对干旱的适应机制存在差异,低中氮处理提高了克氏针茅的羧化酶活性和光化学中心光能转化效率,高氮提高了克氏针茅的气孔调节能力.     

氮、磷添加对老龄人工草地生产性能的影响

为探求三江源区老龄人工草地对氮、磷添加的响应,选用尿素和过磷酸钙为试验材料,采用随机区组试验设计,研究不同施肥量对老龄人工草地群落盖度、重要值、生物量、经济效益的影响,确定老龄人工草地适合的氮、磷添加量。结果表明:单施氮肥和氮、磷合施均可显著增加草地植物盖度、物种重要值以及草地植物量,尤其是垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)的盖度、重要值(P0.05)增加明显,氮、磷合施效果优于单施氮肥(P0.05)。单施氮肥时,垂穗披碱草生物量比CK分别提高了117.45%,165.77%,297.15%。氮、磷合施时垂穗披碱草生物量比CK分别提高了274.00%,380.03%,437.32%。以生物量为标准,生物量最高时,氮、磷合施最佳使用量为氮肥130 kg/hm~2,磷肥112.5 kg/hm~2;以最佳经济效益为标准,施肥水平是单施氮肥130 kg/hm~2。     

生物技术在冬小麦种植过程中的化肥减施增效作用

本文研究了化肥减施条件下生物菌剂、有机肥对小麦叶绿素、游离脯氨酸、丙二醛含量以及过氧化物酶、过氧化氢酶和根系活力系数等生理及土壤N、P等指标变化的影响,为农田N、P减施增效的机理研究奠定一定基础。肥料配施设置四种处理：传统施肥处理(复合肥75 g?m-2,CK)、复合肥减施处理(复合肥37.5 g?m-2,CF)、添加木霉菌剂的复合肥减施处理(BF)、添加有机肥的复合肥减施处理(OF)。结果显示(1)BF处理的过氧化物酶、过氧化氢酶等保护酶的活性显著高于其他处理;丙二醛、游离脯氨酸含量结果显示,BF处理保持较低水平,而OF、CF处理含量明显升高;BF、OF的叶绿素、根系活力水平要明显高于CK和CF处理。(2)BF、OF的产量比对照高20%左右。(3)小麦收割后土壤中N、P的总量结果显示,BF处理要明显低于其他处理,而OF明显高于其他处理;OF处理的碱解氮、速效磷含量最高,BF处理也处于较高水平。研究结果表明,木霉菌剂能促进作物的生长、提高作物的保护酶活性、降低外界环境胁迫对作物造成的损伤,促进土壤中结合态N、P的释放、提高有效N、P的水平从而提高作物产量。木霉菌剂能有效转化土壤中结合态N、P为有效态氮磷,提高土壤中的碱解氮、速效磷的含量并提高作物对N、P的利用率,显著降低土壤中N、P总量。     

刈割、施肥和浇水处理下高寒矮嵩草草甸补偿机制

以青藏高原东北部高寒矮嵩草草甸为研究对象,通过3年的野外控制实验,研究了刈割(留茬高度1,3cm及不刈割)、施肥(施和不施尿素+磷酸二铵)和浇水(浇、不浇)处理对群落补偿生长的影响及其补偿机制.研究结果显示:随着刈割强度的增大,群落逐渐向以低矮植物为优势的方向转变,高大禾本科植物的重要值减少,矮生阔叶类杂草逐渐占据优势地位,物种多样性在各刈割处理间差异不显著.群落密度在中度刈割条件下最高,在不刈割和重度刈割处理间差异不显著.地上生物量的超补偿仅发生在中度刈割+施肥条件下,在不施肥处理中则为低补偿.群落盖度在中度刈割下较低,不刈割与重度刈割处理间差异不显著.浇水处理能显著增加群落密度,但对物种多样性、群落盖度及地上生物量影响均不显著.上述结果说明,重度刈割处理显著降低了生产性禾本科植物的重要值,而施肥能显著提高这些植物在群落中的优势度,并增加群落密度、盖度和地上生物量.中度刈割后,群落在密度和地上生物量方面表现出的超补偿机制与施肥的正效应共同作用,提高了群落的补偿能力.     

不同经营措施对桉树人工林植物多样性的影响

【目的】探讨不同经营措施对桉树(Eucalyptus)人工林植物多样性的影响,为桉树人工林的科学经营提供理论依据。【方法】通过4种不同经营措施试验(即,处理A:人工清理林地、人工除草抚育、施基肥;处理B:火烧清理林地、化学除草抚育、施基肥和追肥;处理C:人工清理林地、人工除草抚育、施基肥和追肥;对照(CK):桉树采伐迹地形成的灌草坡),比较研究不同经营措施对桉树人工林下植物多样性的影响。【结果】除处理B外,其它处理林地的木本植物丰富度及其优势物种组成和多样性指数与造林前相比没有发生明显的变化(P0.05),其草本植物的优势物种组成和多样性指数也没有发生明显的变化(P0.05),但种类丰富度则呈逐年下降趋势;处理B的木本植物香农威纳(Shannon-Wiener)指数(H′)和均匀度指数(Jsw)显著低于处理A、C和CK,而生态优势度指数(C)则相反(P0.05);处理A、C的草本香农威纳指数(H′)和均匀度指数(Jsw)显著高于CK和B处理,而生态优势度指数(C)则显著低于CK和B处理(P0.05),A与C处理之间和B与CK之间均无显著差异(P0.05)。【结论】人工清理林地、人工除草抚育、施基肥对植物多样性的影响较小,而火烧清理林地、化学除草抚育和频繁施肥等经营活动将显著降低桉树人工林下的植物多样性。     

不同放牧条件下镶黄旗典型草原植物群落调查

为研究锡林郭勒盟镶黄旗典型草原在不同干扰条件下植被群落特征的变化规律,通过围封和自由放牧5个样地的测定,对不同放牧条件下草地群落数量特征以及生物量的变化进行了研究.结果表明:(1)围封和自由放牧区典型草原的优势植物多为多年生植物,围封区仅有两种一年生优势植物.但围封区多年生禾本科植物优势度高于自由放牧区;(2)围封区植被盖度、地上生物量均高于自由放牧区;放牧1号区上述指标高于放牧2号区;(3)围封和自由放牧区典型草原物种丰富度差异显著,物种多样性差异不显著.放牧改变了典型草原植物群落的组成,植被盖度和生产力显著降低.     

降水变化对樟子松人工林土壤无机氮和净氮矿化速率的影响

在北京大学地球环境与生态系统塞罕坝实验站的樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)人工林内, 采用野外降水控制实验和顶盖埋管法, 在生长季内分0~5, 5~10, 10~20和20~30 cm 4层, 研究穿透雨增加或减少30%对土壤无机氮(铵态氮与硝态氮之和)及净氮矿化速率的影响。结果表明, 樟子松人工林地下0~30 cm无机氮含量为6.70±2.31 mg/kg, 其中铵态氮5.59± 1.78 mg/kg, 硝态氮1.11±0.77 mg/kg。不同土壤深度的无机氮含量无显著差异, 3种穿透雨处理间的土壤铵态氮和无机氮含量无显著差异, 增雨处理的硝态氮含量显著低于对照。0~30 cm的土壤净氮矿化速率为?0.24 (?6.65~10.24) mg/(kg?30d)。穿透雨处理和土壤深度对净氨化速率无显著影响, 0~5 cm的净硝化速率和净氮矿化速率显著高于其余3层, 增雨和减雨处理的净硝化速率和净氮矿化速率显著高于对照。研究结果说明降水变化对土壤铵态氮及氨化作用的影响弱于对硝态氮及硝化作用的影响, 这有助于更准确地评估降水变化对人工林生态系统服务功能和氮素生物地球化学循环过程的影响。