控制性增溫和施氮對荒漠草原植物群落和土壤的影響.pdf

1、本研究以內(nèi)蒙古高原短花針茅（Stipa breviflora）+冷蒿（Artemisiafrigida）+無芒隱子草（Cleistogenes songorica）的荒漠草原為研究對象，在野外自然條件下進行生態(tài)系統(tǒng)控制性增溫與施氮肥實驗。在模擬全球氣候變暖的條件下，研究溫度和氮素的增加對荒漠草原植物群落和土壤可能產(chǎn)生的影響，探討荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)對全球氣候變化的響應(yīng)機制，為我國全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)關(guān)系提供長期的研究平臺。 實驗期

2、間內(nèi)（2006年6月24日至2007年10月11日），增溫處理樣地0cm，7．5cm，15cm，30cm和50cm土壤平均溫度與對照樣地相比，平均增加了1．32℃，0．92℃，0．88℃，0．80℃，0．74℃，土壤溫度呈現(xiàn)出上層變異性大于下層的規(guī)律，不同土層土壤溫度顯著增加（P<0．05）。 控制性增溫和施氮肥對荒漠草原植物群落和土壤都產(chǎn)生了一定的影響，同時，各項測定指標(biāo)對增溫和施氮的響應(yīng)程度不同。土壤溫度的增加雖然使0—30

3、cm土壤濕度有所提高，但變化差異不顯著，模擬增溫沒有改變土壤水分固有的季節(jié)變化規(guī)律；增溫和施氮的互作效應(yīng)使土壤全氮含量顯著高于單一的增溫處理和施氮處理以及對照（P<0．05），增溫和施氮的交互作用也使土壤全磷、全鉀含量增加，但差異不顯著；銨態(tài)氮（NH4+—N）、硝態(tài)氮（NH3-—N）與不同土壤深度的土壤溫度均成正相關(guān)關(guān)系，增溫使土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量增加，銨態(tài)氮含量的變化差異達到顯著水平，0—30cm土壤中硝態(tài)氮含量在增溫和施氮互作效

4、應(yīng)下的變化差異也達到顯著水平（P<0．05）；雖然增溫和對照樣地不同深度的土壤溫度與土壤呼吸速率均呈正相關(guān)關(guān)系，但無論是季節(jié)還是日變化上，增溫作用沒有增加土壤的呼吸速率，施氮作用也沒有使土壤呼吸作用明顯加強。 荒漠草原土壤溫室氣體（CO2、CH4、N2O）的通量變化表現(xiàn)出對CO2和N2O排放，對CH4吸收；CO2、CH4濃度和排放通量具有明顯的季節(jié)變化規(guī)律，而各季節(jié)N2O濃度差異不大，一年中N2O排放通量峰值總是波動出現(xiàn)；增溫作

5、用對CO2、CH4、N2O濃度和排放通量沒有顯著的影響；人為施氮肥使各個季節(jié)的N2O排放通量均增加，夏季CO2排放通量降低，CH4排放通量沒有明顯變化。 模擬增溫使荒漠草原部分植物春季返青提前，植物總物候持續(xù)天數(shù)延長，增溫作用不僅增加了植物營養(yǎng)生長的時間，而且使花期延長；增溫和施用氮肥沒有明顯的改變植物群落組成，建群種、優(yōu)勢種和主要伴生種在群落中的地位和作用也沒有因為溫度和養(yǎng)分的突變而發(fā)生明顯的改變；增溫使荒漠草原植物群落的均勻

6、度增加，但并沒有提高草地植物的豐富度和物種多樣性，施肥作用提高了物種Margalef豐富度指數(shù)，而Pielou均勻度指數(shù)和Shannon—wiener多樣性指數(shù)降低。 對于地上生物量，生長初期，增溫促進了植物生長，植物群落地上生物量高于對照，而生長盛期和末期，溫度升高并沒有使地上生物量增加；從植物功能群上來看，多年生禾草和多年生雜類草組成穩(wěn)定，受溫度影響較小，相對生物量變化不大；半灌木、小半灌木和一、二年生植物的組成和數(shù)量都不穩(wěn)

7、定，地上生物量有較大差異。施用氮肥的效果在植物生長后期才明顯的表現(xiàn)出來，施氮樣地地上生物量明顯提高；增溫和施氮作用使地下生物量發(fā)生了一定變化，但無顯著差異；通過多元逐步回歸發(fā)現(xiàn)，影響植物群落地上生物量和地下生物量最顯著的因子是10—20cm土層的土壤濕度。 增溫和對照樣地的功能群多樣性與地上生物量均呈顯著的負(fù)二次函數(shù)關(guān)系（P<0．05），說明，一定范圍內(nèi)的溫度增加，雖然使功能群多樣性與地上生物量之間的負(fù)二次函數(shù)關(guān)系的擬合性表現(xiàn)的