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氮、磷添加对亚高山草甸地上/地下生物量分配及植物功能群组成的影响

辛小娟  
【摘要】:“以大气CO2浓度增加”为标志的全球变化研究逐渐受到重视,而全球碳循环则是全球变化研究中的热点问题之一。草地约占地球表面积的25%,占全球碳储备的10%,在全球碳循环中起重要作用,且大部分草地处于对全球变化敏感的区域,是研究生态系统对全球变化响应的关键地区。草地地上地下生物量是陆地生态系统碳库重要的组成部分,由于地上生物量采样相对容易,其相关研究较多,而地下生物量由于方法上的局限性使其研究较少、发展缓慢。因此,研究草地生态系统中植物群落地上地下生物量分配对于全球碳循环的研究具有重要的意义,并且对地上地下生物量分配机制的研究将有助于预测草地生态系统对全球变化的响应。目前,地上地下生物量分配机制主要聚焦在等速生长和最优分配这两种假说的争议上。等速生长假说认为地上和地下生物量呈等速生长,其分配不随环境条件的变化而变化。最优分配假说认为限制植物生长的环境条件往往使更多的生物量分配到受环境限制的器官中。这两种假说在高寒草地生态系统中还未得到普遍的研究证明。除此之外,全球变化中由于过度使用化石燃料引起的氮沉降等使草地植物功能群组成发生了变化,进而引起了草地植物群落结构和组成的变化,这种变化机理和动态对草地的可持续发展具有重要的作用。N、P作为植物生长、发育所需的大量元素,是土壤中最重要的营养元素。N、P通常是草地生态系统中的限制性元素,影响草地牧草品质及其生产力。而N、P对根冠生长的影响存在争议,氮主要促进冠部生长磷主要促进根部生长这种普遍观点随着研究的深入进行逐渐受到质疑。因此,本文选择对环境变化敏感的甘南亚高山草甸作为实验地,进行氮磷添加10个施肥处理,每个处理3个重复,通过测定土壤理化指标、不同功能群生物量、地上地下生物量来研究亚高山草甸植物群落地上地下生物量分配动态及其机制、氮磷对根冠生长的具体影响和植物功能群组成对氮磷添加的响应。 以下为本文的主要研究结果: 1.添加氮、磷,提高了土壤上下两层全磷含量,尤其在上层P15处理下显著;提高了大部分全氮、有机质、速效氮含量,但不显著;降低了大部分pH,但不显著。氮磷添加对全P含量影响最大。 2.添加氮、磷提高了禾本科功能群生物量,尤其在氮磷均衡施肥下,随施用量的增加显著增加;施磷肥提高了豆科生物量,且在P10处理下显著。氮磷添加对莎草科和杂草类无显著影响。 3.单独添加氮、磷使地上地下生物量增加,但不显著;使根冠比有降低的趋势。氮磷混施显著增加地上生物量,使根冠比显著降低。 由此,我们得出以下主要研究结论: 1.氮磷添加使群落组成发生变化,禾本科与杂草类共同主导的群落类型转变为由禾本科占据主导地位的群落类型,氮磷具有较强的交互作用。 2.禾本科功能群组成对土壤养分含量有积极的反馈效应的趋势。 3.氮磷共同对冠部的促进作用较根部强。 4.养分供应的增加可使根冠比降低,植物群落由养分限制转变为光限制。 5.此研究支持最优分配假说。


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