施氮对青藏高原不同退化程度草地生态系统的影响

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青藏高原草地退化形势十分严峻,已严重影响生态环境质量,束缚着当地畜牧业的持续发展,如何有效防止草地退化已成为当前急需解决的重要问题。施氮通常被认为是改善土壤质量、增加植被生产力的有效途径,然而不同退化程度的草地对施氮的响应是否一致,是否存在生态阈值仍未定论。为探讨该问题,本研究在海拔4600m以上的青藏高原北麓河区域,选择未明显退化(NOD)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)、重度退化(SD)、极重度退化(ESD)草地等5种退化草地类型,以尿素作为氮源按照随机区组试验设计,设置0、5、10、20、30gN·m-2·a-15种施氮浓度,记为N0、N1、N2、N3、N4,初步探讨了不同退化草地植物多样性、群落稳定性、植被生产力以及土壤质量对施氮的响应,主要研究结果如下:  (1)施氮后NOD和LD草地均具有良好的群落稳定性,而多样性对氮的响应呈波动性,N3处理下群落多样性最高,氮浓度增加多样性和均匀度降低。随着进一步退化,草地对氮的承载力较低,N1-N2处理下MD、SD、ESD草地的群落稳定性较好,MD中除N2处理显著降低了植物多样性和均匀度外,其他处理间差异不显著。N2处理下SD、ESD草地具有较好的植物多样性和均匀度。  (2)本研究中除NOD外,各退化草地地上与地下生物量对施氮的响应均呈单峰曲线规律。NOD、LD的地上与地下生物量在N1-N3处理下较高,MD和ESD中N2处理显著增加了地上与地下生物量,该浓度范围下植物将更多的能量分配到了地上部分;SD草地中地上与地下生物量在N1处理下最高,该处理下根冠比最大,植物分配给地下的能量较多。  (3)通过对不同退化草地施氮后土壤质量进行主成分分析发现,退化程度的不同,施氮对土壤质量的改善不同,N3处理下NOD和LD草地土壤质量最高,随着退化程度的加剧,退化草地对氮的承载力降低,N1处理下MD、SD和ESD的草地土壤质量最高。高氮(N4)处理下土壤质量均较低,不利于草地的可持续发展。  综上可知,不同退化草地的生态系统对氮的响应存在一定的差异,10-20gN·m-2·a-1(N2-N3)氮素处理有利于未明显退化草地(NOD)的生长以及土壤养分的及时补充,防止进一步发生退化,同时也有利于较轻程度退化草地(LD)的恢复,而对于退化程度较重的草地来说,高浓度氮素处理不利于其恢复,5-10gN·m-2·a-1(N1-N2)浓度范围内较适合退化程度较高草地的恢复。
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