青藏高原人工草地土壤可溶性氮组分与植被生产力动态变化过程

作者：刘攀; 王文颖^*; 周华坤; 毛旭锋; 刘艳方

来源：植物生态学报, 2021, 45(05): 562-572.

• 人工草地
• 土壤可溶性氮库
• 土壤无机氮库
• 青藏高原

氮作为人工草地最为重要的限制性因子,在时间、空间上分布不均匀,且在形态上存在差异,与种植方式及地上净初级生产力(ANPP)存在相关关系。该研究以青海省同德牧场的无芒雀麦(Bromus inermis)、老芒麦(Elymus sibiricus)、垂穗披碱草(E.nutans)、西北羊茅(Festuca ryloviana)、中华羊茅(F.sinensis)、青海扁茎早熟禾(Poa pratensis var.anceps‘Qinghai’)、冷地早熟禾(P.crymophila)、星星草(Puccinellia tenuiflora) 8种牧草单播人工草地为研究对象,分析人工草地土壤可溶性氮库季节和年际动态变化过程及与ANPP之间的相互关系。该人工草地种植于2013年,在2014–2016年(二龄、三龄和四龄)生长季6–9月测定土壤铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3–-N)、可溶性有机氮(SON)和可溶性总氮(STN)含量,每年9月初测定ANPP,所有样地没有施肥,每年9月中旬刈割,留茬5 cm。研究发现:(1) 8种禾本科牧草的ANPP在329.67–794.67 g·m–2之间,其中垂穗披碱草为794.67 g·m–2,显著高于其他牧草。(2)在二至四龄人工草地中,土壤NO3–-N、SON和STN含量均显著下降,但NH4+-N含量却显著增加。(3)土壤可溶性氮以SON为主,占STN的45.11%–88.76%(0–10 cm)和47.75%–88.18%(10–20 cm);其次为NO3–-N,占STN的5.81%–34.85%(0–10 cm)和6.08%–40.42%(10–20 cm);NH4+-N最少仅3.41%–22.18%(0–10 cm)和3.09%–19.56%(10–20 cm)。(4)非度量多维尺度分析(NMDS)结果显示,随种植年限的增加,不同禾本科牧草对0–10 cm土壤可溶性氮影响趋于离散,而对10–20 cm土壤的影响则相反,且牧草对土壤可溶性氮含量的影响程度与土壤深度有关。(5)相关性分析表明,土壤SON、STN含量与人工草地ANPP呈正相关关系,与无机氮(IN)含量呈负相关关系。综上所述,三至四龄人工草地增施氮肥是维持草地生产力的关键因素。以上结果为更深入了解青藏高原人工草地土壤可溶性氮动态变化及维持人工草地生产力和稳定性提供了科学依据。

• 单位
  中国科学院西北高原生物研究所; 青海师范大学; 生命科学学院