内蒙古退化典型草原植被和土壤对氮磷肥配施的响应

发布时间：2019-01-06 13:00

【摘要】：内蒙古地处祖国北疆,拥有丰富的草地资源。然而,受经济和人口双重压力的影响,内蒙古草原出现了严重的退化。具体表现为草地植物矮小化,多样性降低,地上与地下生物总量减少,群落内优势种与亚优势种的代替等。草原质量的大幅下降,使其失去了原有的防风固沙、涵养水源、净化空气、保护环境等主要功能。这种持续的退化最终导致内蒙古草原生态濒临崩溃边缘。因此,开展内蒙古退化草原的恢复治理工作刻不容缓。施肥作为一种快速改良土壤养分有效性的农业措施,已经被用于退化草原的恢复治理工作之中。大量科学研究已基本证明适当的施肥可以促进退化草原土壤和植被的恢复。然而,不同草原类型其土壤、气候条件的差异性,特别是降雨量的不同,使得不同地区退化草原对施肥的响应表现出较大的不一致性。对降雨量较低的典型草原,是否可通过施肥快速提高草原生产力尚无定论。研究退化典型草原对氮磷肥配施的综合响应机制,可为制定合理的草地管理措施提供理论依据和技术指导。鉴于此,本试验选取内蒙古锡林郭勒退化典型草原为研究对象,结合围栏封育对草原增施氮磷肥。试验于2014年6月开始,分别于2014年7月、2015年6月、2016年6月施肥。采用二因素随机区组设计,氮肥与磷肥配合总计9个施肥处理,每个处理设置3个重复,总共27个小区。每年8月份采集植物和土壤样品,分析了2014年至2016年草原地上部生物产量、根系生物量、植物组成、优势植物(克氏针茅)氮、磷养分含量,土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷含量及酶活性等指标。主要研究结果如下:1.氮肥整体促进了草原地上部生产力的提高,但是三年的表现规律不一致。2015年降水量为412mm,高于2014年的255mm和2016年的198mm。受降水量的影响,2015年随着施肥量的增加地上生物量一直增加,而2014年和2016氮肥与地上生物量之间呈“单峰”关系,即N1施肥水平地上生物量整体表现出高于N0(0kg/hm2)和N2(100kg/hm2)水平的趋势。说明正常年份试验地区氮肥阈值较低,低水平氮肥即可满足植物对氮素的需求,长时期的过量增施增产效果不明显。本研究得出正常年份该区氮肥阈值在50kg/hm2左右。施肥对植物根系生物量作用不显著。2.锡林河流域退化典型草原植被群落结构及植物比例相对稳定,主要物种比例对氮磷肥配施响应不敏感。三年施肥期间,禾本科牧草比例维持在70%以上,克氏针茅比例基本维持在60%以上(除极个别情况),其他类型植物占比很小,群落物种组成基本没有受到施肥的影响。整体而言,连续三年的围封施肥对退化草原的恢复起到了一定的作用,某些草原退化标志性植物逐渐消失,对样地植物比例平均值分析发现,银灰旋花的比例2014年为7.8%,2015年为2.23%,到2016年减少为0.23%。3.氮磷肥配施显著改善了牧草品质。克氏针茅全氮、全磷含量均随氮肥、磷肥的施加表现为正向增加,2016年全氮含量相比于2014年和2015年分别提高44.14%和52.83%,全磷含量相比2014年和2015年分别提高62.18%和37.31%。针茅化学计量特征值(氮磷比)随磷肥施加水平增加显著降低,这说明磷肥对植物生长的限制性逐渐减小。4.氮磷肥配施提高了试验样地土壤肥力,土壤速效养分含量随施肥年限的增加逐渐升高。2016年0-10cm土壤碱解氮含量相比2014、2015年分别提高17.77%和8.63%,速效磷提高9.42%和35.41%,有机质含量分别提高30.18%和56.99%。土壤全氮和全磷含量也出现了增加,但增加幅度相对较小。对0-10cm土壤全氮含量分析,2014、2015、2016年分别为1.253g/kg、1.254g/kg和1.297g/kg;全磷含量依次为0.306g/kg、0.341g/kg和0.393g/kg。10-20cm土壤养分含量变化较小。5.土壤酶活性对氮磷肥配施的响应受土壤理化性质的影响。相关性分析显示,速效磷、有机质含量与土壤酶活性呈显著负相关关系。前两年土壤酶活性随施肥水平增加有增加的趋势。前期土壤资源有效性低,有效磷、有机质等含量处于较低水平,酶的底物较少,低肥力土壤中酶对养分较为敏感,施加的肥料会迅速增加土壤脲酶的底物浓度,表现出对脲酶的激活作用,脲酶活性的提高受作用于土壤养分含量的增加。2016年随施肥水平的增加酶活性表现出一定的降低趋势,此时脲酶活性对施肥的响应不明显。就磷酸酶而言,前两年施肥能够增加其数量及合成速度,因此表现为磷酸酶活性的提高,然而到第三年该种促进作用却转为抑制。
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【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S812

【参考文献】