长期氮素添加对典型草原群落结构、生产力和有机碳库的影响

	长期氮素添加对典型草原群落结构、生产力和有机碳库的影响
其他题名	Effects of long-term nitrogen addition on community structure, productivity and organic carbon pool in a typical grassland
	寻芬
学位类型	硕士
导师	李凌浩 ; 白文明
	2011
学位授予单位	中国科学院植物研究所
关键词	氮素添加温带典型草原净初级生产力物种组成群落结构土壤有机碳库
摘要	20 世纪60 年代以来，含氮化肥的使用、固氮豆科植物的栽培及化石燃料的燃烧等人类活动，使得进入陆地生态系统的活性氮至少增加了一倍。氮循环本身是最为关键的生物地球化学过程，并与其他生命要素的循环相耦合，氮输入的改变已经对陆地生态系统的结构和功能产生了重大影响。本研究基于我国内蒙古温带典型草原的野外控制实验所取得的结果，详细地探讨了长期氮素添加对我国温带典型草原群落结构、物种丰富度、植被生产力和有机碳库的影响。取得的主要研究结论如下：（1）随着氮素添加量的增加，克氏针茅（Stipa krylovii）、二裂委陵菜（Potentilla bifurca）与黄囊苔草（Carex korshinskyi）生物量增加，而冷蒿（Artemisia frigida）、砂韭（Allium bidentatum）、糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）与星毛委陵菜（Potentilla acaulis）的生物量逐渐减少，在最高的梯度N32时几乎灭绝。氮素添加对克氏针茅、砂韭、糙隐子草和星毛委陵菜营养高度的影响不显著，但是对冷蒿、二裂委陵菜和黄囊苔草的高度影响显著。这表明经过8年的氮添加处理，植物群落结构发生了明显变化：禾草类植物的优势度明显增加，灌木类冷蒿逐渐被禾草类克氏针茅取代。物种取代可能与两物种的根系类型，Ca获取策略，对P元素格局转变的敏感性和Na吸收有关。（2）氮素添加明显减少了物种丰富度，我们分析了光合有效辐射、土壤pH、土壤磷、氮和水分含量以及凋落物量等多种生物和非生物因素，结论是凋落物累积和土壤酸化是引起长期氮添加后物种丰富度减少的两个最主要的原因，二者分别单独解释了物种丰富度变异的52.3%和43.3%。（3）随氮素添加量的增加，地上生产力（ANPP）迅速提高，但施N肥对ANPP的作用不是简单的线性正相关作用，而是存在一个阈值（16 g N m-2 yr-1），超过这个值，施N肥的作用就不显著了。BNPP与根系现存量没有受到长期氮添加的影响，这可能是因为虽然地上生产力的增加可能增加根碳输入，但同时根系分解加快，碳没有储存而是很快的分解了。（4）氮添加处理8年后，内蒙古典型温带草原的地上有机碳库增加，根有机碳库差异不显著。并且，不同氮素添加梯度下的0-10cm，10-20cm，20-30cm，30-70cm，0-70cm土层的土壤有机碳库都没有显著差异。由于土壤有机碳库所占长期氮素添加对典型草原群落结构、生产力和有机碳库的影响II比重很大，不同N添加梯度处理的生态系统有机碳库差异也都不显著。我们认为养分有效性增加对分解的影响平衡了其对植物生产的影响，导致有机碳库对氮素添加的响应不显著。一方面，氮施肥通过增加叶面积及其他组织的产量而增加了凋落物，凋落物是土壤有机碳的重要来源。而群落结构变化的结果是禾草类取代灌木类，与灌木相比，禾草的叶片、茎更有利于分解。另一方面，施N肥区内扎根较深的灌木类损失，这样可能改变根凋落物存在的深度而改变环境对根分解的影响。禾草类取代灌木类使得施肥区根生物量向上转移，因为地上部分更温暖、干燥，可能更有利于分解。
页数	69
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ibcas.ac.cn/handle/2S10CLM1/11876
专题	植被与环境变化国家重点实验室
作者单位	中国科学院植物研究所
第一作者单位	中国科学院植物研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	寻芬. 长期氮素添加对典型草原群落结构、生产力和有机碳库的影响[D]. 中国科学院植物研究所,2011.

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