氮磷添加对内蒙古草原植物—土壤系统碳氮分布特征的影响

发布时间：2020-04-11 22:52

【摘要】：本研究以内蒙古地区3种草原类型区草地群落为研究对象,研究不同气候条件下草地群落生物量、化学计量特征及其碳氮分布规律对氮磷添加的响应差异,旨在为全球变化背景下我国退化草地恢复和治理工作提供理论基础和建议,同时也为准确分析与预测氮沉降背景下草地碳源汇变化和碳收支提供科学依据及基础资料。主要结果如下:(1)内蒙古草地群落结构和物种组成较为简单,其物种科属种分布较为分散,物种多样性和群落生产力沿东北-西南方向样带整体呈现先降低后上升的变化趋势,3种草原类型区物种多样性指数整体无显著差异(P0.05),而草甸草原群落生产力显著高于典型草原和荒漠草原(P0.05)。相关分析结果表明气候因子和土壤条件对内蒙古自然植被物种多样性和生产力均有显著影响。草地群落生产力与物种丰富度、多样性指数均呈线性正相关。(2)氮磷添加对内蒙古草原各站点草地群落生物量(地上、地下生物量和总生物量)都具有促进作用,其生物量变化比例均随氮磷添加水平呈现先上升后下降的变化趋势。不同氮磷添加水平对草甸(8.22%~38.44%)和荒漠草原(14.72%~54.38%)草地群落地上生物量的促进作用均高于典型草原(4.18%~19.18%)。地下生物量对氮磷添加的响应整体比地上生物量小,其中N添加对草甸(6.99%~27.32%)和典型草原(22.9%~41.83%)地下生物量的促进作用高于荒漠草原(2.29%~18.28%),对典型草原(3.81%~21.20%)和荒漠草原(10.98%~35.15%)总生物量的促进作用高于草甸草原(1.18%~10.93%);而不同P添加水平对典型草原(24.72%~53.84%;5.58%~27.38%)和荒漠草原(27.94%~49.49%;17.21%~41.19%)地下生物量和总生物量的促进作用均高于草甸草原(-1.39%~19.72%;-8.82%~11.41%)。沿经度梯度下各站点草地群落地上生物量主要与氮磷添加水平和降雨量呈正相关关系,而地下生物量和总生物量主要与磷添加水平和干旱系数呈正相关关系,三者均与温度呈负相关关系。(3)在群落水平上,不同N添加水平下荒漠草原(4.03%~22.04%)群落N/P增加比例高于草甸草原(-0.48%~10.93%)和典型草原(-0.38%~14.51%),而群落C/N和C/P变化比例在3种草原类型间相差不大。随施氮水平的升高,草甸草原和荒漠草原群落N/P逐渐增加,群落C/N逐渐减小,而群落C/P变化趋势不显著(P0.05);而典型草原各站点化学计量比无显著变化趋势。不同土层土壤化学计量比对N添加水平变化趋势大致相同,其中,3个草原类型区0-10cm和10-30cm土壤C/N随N添加水平呈下降趋势,土壤N/P呈现先上升后下降的变化趋势,而C/P则变化趋势不显著(P0.05)。不同P添加水平下3种草原类型群落C/N变化比例相差不大,而群落C/P(-41.31%~-19.99%)和N/P(-43.16%~-27.72%)下降比例以荒漠草原最大,而草甸草原和典型草原较为接近。随施磷水平的升高,群落C/N逐渐增加,而群落C/P和N/P逐渐下降。3种草原类型0-10cm和10-30cm土壤C/P和N/P均随P添加水平呈显著下降趋势,而C/N随P添加水平变化趋势不显著(P0.05)。(4)氮磷添加对经度梯度下各站点草地群落生物量碳氮库都有提升作用,其生物量碳氮库变化比例均随氮磷添加水平的增加而增加。不同N添加水平对典型草原地上生物量碳氮库的促进比例弱于草甸和荒漠草原,而草甸和典型草原地下生物量碳氮库和总生物量碳氮库的变化比例均高于荒漠草原。而不同P添加水平对荒漠草原地上生物量碳氮库的促进比例高于草甸和典型草原,典型草原地下生物量碳氮库和总生物量碳氮库的促进比例高于草甸和荒漠草原。不同氮磷添加水平对不同土层土壤碳氮库的促进作用整体较弱,其中荒漠草原不同土层土壤碳氮库变化比例均小于草甸和典型草原。不同氮磷添加水平下草甸草原草地群落地上活体碳库/根系碳库下降比例最大,荒漠草原地上活体氮库/根系氮库增加比例最大。不同N添加水平下草甸草原碳氮元素在地上活体-土壤和根系-土壤组分间的增加比例大于典型和荒漠草原。不同P添加水平下荒漠草原地上活体-土壤间氮分配增加比例最大,草甸草原根系-土壤间的氮分配比例增加最大。
【图文】：

分布图,站点,分布图,草原

第 2 章材料与方法第 2 章材料与方法2.1 研究区概况本研究区域位于半湿润、半干旱气候带的内蒙古自治区，基于东北-西南方向草原样带水热梯度变化特征依次布设 9 个研究站点，横跨 3 种（草甸草原、典型草原、荒漠草原）草原类型，每种草原类型包括 3 个研究站点（图 2.1，表 2.1）。

样方,站点,过磷酸钙

第 2 章材料与方法5 g P m-2yr-1）、P4（10 g P m-2yr-1）、P5（12.5 g P m-2yr-1）、P6（1及 N/P（20 g N m-2yr-1+10 g P m-2yr-1），每个处理 3 个重复，采用完图 2.2），9 个研究站点共计 378 个样方。最后将所有样方进行插牌标本次实验所施用的 N、P 肥分别是呈白色晶体的尿素（分子式：CN粉末的过磷酸钙主要成分为 Ca(PO4)2，二者纯度均为 46%。在 2017右，将尿素、过磷酸钙按照一定量在阴天或是小雨天均匀撒施（或者在每个样方均匀洒上一定量的水提高肥料利用效率）。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S812

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