氮添加对北方农牧交错带半干旱草地优势物种凋落物分解的影响

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bjbs222
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氮沉降是自然界重要的氮素循环过程,氮素是草地生态系统生产力的主要限制因子,因此氮沉降严重影响了包括凋落物分解在内的物质循环过程。为探究半干旱草地生态系统植物凋落物分解过程对氮沉降的响应,在北方农牧交错带草地生态系统野外观测研究站采用随机区组设计设置了8个水平(分别为0、1、2、4、8、16、24和32 g N·m-2·y-1)的氮添加处理,6次重复,用尼龙袋分解法测定该草地优势种赖草(Leymus secalinus)、碱茅(Puccinellia distans)、碱蒿(Artemisia anethifolia)的凋落物分解情况,2018年4月底投放凋落物分解袋,于2018年7月初、9月初、2019年5月初、7月初、9月初收回凋落物分解袋来研究:(1)凋落物质量损失动态及其分解速率对氮添加的响应;(2)凋落物分解过程中主要养分的分解动态及其对氮添加的响应;(3)从凋落物分解环境角度分析氮添加对凋落物分解的影响机理。结果表明:1.3种凋落物分解过程中质量损失呈“前期较快,中、后期变缓”的动态趋势。质量损失变化符合Olson负指数衰减模型,氮添加处理下凋落物分解常数高于对照处理。2.分解过程中,3种凋落物总碳(TC)、纤维素、木质素为净释放模式;氮添加促进了凋落物TC降解,而对纤维素、木质素降解影响不显著。氮添加对各凋落物TN释放均有显著抑制作用,氮添加水平越高,TN降解率越低。凋落物TP的分解具有明显的阶段性,前期释放,后期富集;氮添加会促进释放阶段TP的释放,阻碍富集阶段TP的富集。3.C/N、C/P、N/P、纤维素/N随分解时间推移大致呈降低趋势,氮添加水平增加会降低C/N和纤维素/N、增加C/P和N/P,对木质素/N的影响随分解时间推移会由降低转变为增加。氮添加下凋落物分解主要受C、P元素变化的影响。4.氮添加降低了土壤p H和温度,增加了土壤NO3--N含量,而对土壤湿度和NH4+-N含量、微生物生物量碳氮影响不显著。土壤无机氮含量的增加是凋落物分解被加快的主要因素,同时氮添加降低了原本很高的土壤酸碱度,这在一定程度上也成为促进分解的潜在因素。然而外源氮的添加促进植被快速生长,尤其高氮添加下,植被层显著增多,阻挡太阳光照射的同时还会阻碍淋溶,这很大程度降低了光降解和氮肥的施加,从而降低了氮添加的效果。综上所述,氮添加在一定程度上缓解了北方农牧交错带半干旱草地的氮限制,提高了植被生产力,并改变了地表微气候,在此基础上各相关因子综合影响凋落物分解。以现阶段北方地区氮沉降水平而言,未来较长时间内半干旱草地植物凋落物分解会被加快,从而加快草地生态系统物质循环。凋落物分解过程是各组成养分的释放和富集过程,氮添加对各养分释放的影响不同。
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