氮素和植物生长促进剂对羊草生长及竞争力的影响

选取羊草、斜茎黄芪、克氏针茅3种内蒙古典型草原常见植物,通过不同植物物种组合(单独种植或者羊草与其他两种混合种植)、施加不同剂量的氮素(0、0.1、0.2、0.4、0.8mg·g^-1)和植物生长促进剂——油菜素内酯(0.005 mg·g^-1)的温室盆栽试验,分析氮素和油菜素内酯对羊草生长及其与其他植物竞争力关系的影响.结果表明:添加氮素对羊草、斜茎黄芪的生物量影响显著,对克氏针茅的生物量影响较弱,并且氮素的影响因其伴生植物的不同而改变.氮素添加显著增加了羊草在单独种植和与斜茎黄芪混合种植时的地上生物量,但显著降低了与克氏针茅混合种植时的地下生物量.由于土壤可利用氮增加,羊草的地上与地下分配发生变化,表现为单独种植、与克氏针茅混合种植时,根冠比下降;与斜茎黄芪混合种植时,氮素添加对羊草根冠比的影响则不显著.油菜素内酯对植物生长的显著影响不普遍,仅显著降低了斜茎黄芪单独种植时的地下生物量;在羊草与斜茎黄芪混合种植时,显著增加了羊草地上生物量.油菜素内酯和氮适量联用可有效增加特定物种组合的生物量,从而在退化草地恢复中具有一定的应用前景.     

氮素对内蒙古典型草原羊草种群的影响

为了研究氮素对内蒙古典型草原植物种群的影响, 在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站, 实施了长期的氮素添加试验。就两年来不同梯度氮素处理对羊草 (Leymuschinensis) 种群的影响进行了分析。结果表明, 氮素对羊草种群具有显著的调节效应, 随着氮素梯度的增加, 羊草种群密度、种群高度、地上生物量、地下生物量、总生物量均显著增加, 羊草种群地下生物量 /地上生物量比值逐渐降低。氮素对羊草种群构件的生物量分配有显著影响, 随着氮素梯度的增加, 羊草种群生物量向根茎的分配比例显著降低, 向叶片和根系的分配比例显著提高。羊草种群的相对密度和相对生物量也随着氮素梯度的增加而显著提高。     

黄土区不同恢复年限草地群落生物量及根冠比对氮添加的响应

大气氮沉降增加作为全球变化的主要环境问题之一,已引发人们的广泛关注,持续的氮沉降对草地生态系统的组成、结构和功能产生重要影响。为深入了解草地恢复进程中群落生物量和根冠比对氮沉降的响应,以黄土区3个不同恢复年限（初期12a、中期28a和后期37a）的天然草地为研究对象,通过设置6个氮添加水平,CK （0）、N1（2.34g m^-2a^-1）、N2（4.67g m^-2a^-1）、N3（9.34g m^-2a^-1）、N4（18.68g m^-2a^-1）、N5（37.35g m^-2a^-1）来测定草地群落地上生物量、地下生物量和总生物量,并计算根冠比和氮响应效率（NRE）。结果表明：（1）地上生物量在恢复中期最大,随氮添加梯度增加,地上生物量在恢复初期和恢复后期呈不显著上升趋势,对氮添加表现为非线性的正响应（ΔNRE>0）,在恢复中期呈不显著下降趋势,对氮添加表现为非线性的负响应（ΔNRE<0）。（2）群落地下生物量对氮添加无显著响应,总生物量只有在恢复后期的N4添加水平下,与对照存在显著差异。（3）根冠比在恢复初期时,N3添加水平下显著高于对照和其他氮添加水平,其余恢复年限对氮添加无显著响应。综上所述,通过分析比较黄土区不同恢复年限草地群落的地上、地下及总生物量和根冠比对氮添加的响应。建议对该区域开展试点实验,实行适应性草地管理,如进行两年一次刈割或轻度放牧（2只羊/hm²）,来探寻更科学有效的管理措施,使草地实现系统性恢复,进而满足生态系统容量和社会需求的变化。     

施氮对三个南方珍稀树种幼苗生长和生物量分配的影响

为了探讨珍稀树种对短期氮素添加的响应,该文研究了氮素添加(0、0.1、0.2、0.4和0.6g·kg~(-1)土)对观光木、棱角山矾和半枫荷幼苗生长和生物量分配的影响。结果表明:3个树种幼苗对外源氮素添加的反应不同,施氮显著促进观光木幼苗株高、基径、冠幅以及全株生物量和各部分生物量的增加,中低氮促进半枫荷幼苗的生长,但高氮抑制其生长;少量施氮对棱角山矾幼苗的形态和生物量参数没有产生显著影响,中量施氮抑制其生长。氮素营养的改变显著影响3种植物幼苗的生物量分配,观光木幼苗的根生物量比和根冠比均随施氮量的增加而显著降低;除高氮处理外,半枫荷幼苗的根生物量比和根冠比均随供氮量的增加而显著升高;棱角山矾的根生物量比和根冠比均随供氮量的增加而显著升高,可能与施氮抑制其茎叶的生长有关。总的来看,观光木幼苗更能耐受高氮条件,半枫荷幼苗次之,而棱角山矾幼苗不耐高氮;但到当年生长季末,各氮处理半枫荷幼苗的株高、基径和总相对生长速率均显著大于其它两种植物。     

地上竞争对林下红松生物量分配的影响

采用整株收获法研究林下红松地上、地下生物量分配特征及地上竞争对其生物量分配和生物量相对生长的影响。结果表明,(1)将整个树冠划分为等长的上、中、下三层,活枝生物量从上层到下层逐渐增加,而针叶生物量主要集中在树冠中下层且在中下层的分布无显著差异(P>0.05),随着地下生物量逐渐增加,小细根(<2 mm)、粗细根(2-5 mm)的比例逐渐减小,而粗根(>5 mm)所占比例逐渐增大;(2)地上竞争强度与胸径、树高呈显著指数相关(P<0.001),随着竞争强度增大,胸径和树高均逐渐减小,树高胸径比与竞争强度呈显著线性相关(P<0.05),而树冠比率与竞争强度之间无显著相关性(P>0.05);(3)随着竞争强度增大,树干生物量占整株生物量的相对比例逐渐减小,而细根(小细根和粗细根)生物量相对比例逐渐增大,活枝、针叶及粗根生物量相对比例与竞争强度相关性并不显著(P>0.05);(4)红松根冠比均值为0.15且根冠比并不受地上竞争的影响,茎叶比与竞争强度的相关性亦不显著(P>0.05);(5)地上竞争显著影响红松地上各器官生物量的相对生长,且竞争强度与生物量呈显著负相关(P<0.001)。     

陆生植物生物量分配对模拟氮沉降响应的Meta分析

分析了陆生植物地上、地下各组织中生物量分配对氮沉降的响应,为研究大气氮沉降背景下陆地生态系统的碳、氮循环过程及植物生物量分配、立木收获、定向培育等相关研究和实践提供参考依据。共收集整理了国内外63篇论文的原始数据资料进行Meta分析(Meta-analysis),用以定量评估氮沉降对植物生物量分配的影响,并通过亚组分析进一步探讨了不同生态系统类型、植物种类、氮肥形式、施氮水平和持续时间对生物量分配的影响。结果表明,总体来看施氮会显著促进植物地上部分生物量分配,植物叶生物量和茎生物量在施氮条件下均显著增加;然而地下生物量所受促进作用要低于地上部分,表现为植物细根生物量和粗根生物量在氮输入下并没有显著变化;植物根冠比在氮沉降下显著降低;叶重比、茎重比和根重比在氮沉降下没有显著变化。此外,亚组分析结果表明生态系统类型和植物类型会显著影响植物总生物量和根冠比对氮沉降的响应,草本植物在氮沉降下的生物量累积明显优于木本,这说明短期氮沉降可能会增加草本的覆盖面积;施肥形式对根冠比的影响存在明显差异,相比于尿素,硝酸铵对植物根冠比的作用更显著;不同施氮水平显著影响地上生物量分配,中氮水平(本研究为60—120 kg hm-2a-1)促进作用最大,高氮水平(本研究为≥120 kg hm-2a-1)促进作用明显减弱,这与总生物量的变化一致,表明过高的氮沉降量将抑制植物生长;氮沉降处理时间长短对植物地上生物量的影响也存在显著差异,当施氮时间高于3年,氮沉降对地上生物量的促进作用几乎消失。总之,短期氮沉降会使植物分配更多生物量给地上部分,且氮沉降对草本植物生物量的累积作用明显优于木本,这些发现可为未来大气氮沉降背景下植物地上、地下部分碳存储、植物群落结构、植被动态等相关研究提供科学依据。     

钠盐胁迫对藜科一年生草本植物生长和生物量分配的影响

选取河西走廊荒漠绿洲过渡带典型藜科一年生草本植物雾冰藜、刺沙蓬和白茎盐生草为研究对象,分析不同浓度盐分（NaCl和NaHCO₃,0、50、100、150、200 mmol/L）对3种藜科植物生长、繁殖和生物量分配的影响。研究结果表明：（1）钠盐胁迫下,3种藜科植物的存活率随盐浓度的增加呈下降趋势,雾冰藜和刺沙蓬在200 mmol/L NaCl和200 mmol/L NaHCO₃胁迫下无法存活或存活率极低,白茎盐生草在200 mmol/L NaHCO₃胁迫下无法存活;（2）钠盐胁迫显著抑制了刺沙蓬的生长和生物量积累,而一定浓度的盐分（50、100 mmol/L）可以促进雾冰藜和白茎盐生草的生长,较高浓度的盐分则抑制其生长;（3）3种植物的根冠比在钠盐胁迫下呈下降趋势,地上部生物量分配随盐浓度增加呈上升趋势,其中低盐胁迫下（50、100 mmol/L）繁殖分配比例增加明显,中高度盐胁迫下（150、200 mmol/L）茎、叶生物量分配比例增加显著,但根系生物量分配随盐分浓度增加而下降,这说明盐分胁迫下增加生物量在地上部的分配是藜科一年生草本植物应对盐胁迫的方式之一;（4） NaHCO₃的胁迫作用大于NaCl,3种植物中,白茎盐生草的耐盐性最强,而雾冰藜和刺沙蓬的耐盐能力较差。     

氮素和水分添加对贝加尔针茅草原植物多样性及生物量的影响

为了解草原植物群落物种多样性和植物地上生物量对氮沉降增加和降水变化的响应,在内蒙古贝加尔针茅(Stipa baicalensis)草原,分别设置对照(N0)、1.5 g/m2(N15)、3.0 g/m2(N30)、5.0 g/m2(N50)、10.0 g/m2(N100)、15.0 g/m2(N150)、20.0g/m2(N200)和30.0 g/m2(N300)(不包括大气沉降的氮量)8个氮素(NH4NO3)添加梯度和模拟夏季增加降水100mm的水分添加交互试验,研究氮素和水分添加对草原群落植物物种多样性和几种常见植物地上生物量的影响。结果表明:(1)氮素和水分的添加降低了草原群落植物物种多样性,且氮素和水分有显著的互作效应。在水分添加的条件下,随着施氮水平的增加,群落植物物种多样性减小;在无水分添加的条件下,随着施氮水平的增加,群落植物物种多样性呈先增加后减小的"单峰"变化趋势。(2)不同植物对氮素和水分添加的响应不同,随着施氮水平的增加,羊草地上生物量显著增加;贝加尔针茅、羽茅、糙隐子草、寸草苔和冷蒿先增加后减少,呈单峰曲线;星毛委陵菜、牧马豆、扁蓄豆和线叶菊地上生物量则逐渐减少。而且氮素和水分对贝加尔针茅、羽茅、扁蓄豆地上生物量有显著的交互作用。     

施氮及豆-禾混播对草地群落及土壤呼吸的影响

豆-禾混播是提高水土资源保持和利用效率、抑制土地退化和维持土壤健康的重要栽培措施。本实验以紫花苜蓿(Medicago sativa)、无芒雀麦(Bromus inermis)、羊草(Leymus chinensis)、紫花苜蓿+无芒雀麦、紫花苜蓿+羊草5种不同类型的人工草地为研究对象,以施氮水平为辅因素,通过对地上生物量、光合特性和土壤呼吸强度的比较研究,探明施氮条件下豆-禾混播草地群落动态及土壤呼吸日变化特征,以期为内蒙古东部地区人工草地合理建植与利用提供理论依据。结果表明:与苜蓿单播和羊草单播的生物量相比,混播对提高草地总体的生物量效果不显著;与苜蓿混播能在不同程度上提高禾本科牧草的净光合速率,其中无芒雀麦提升效果显著,3种牧草单播的净光合速率表现为紫花苜蓿无芒雀麦羊草;施氮提高了不同建植方式下人工草地的平均土壤呼吸强度;与苜蓿混播能显著提高禾草草地的土壤呼吸强度,且最高点一般出现在10:00—12:00。     

植株密度和氮素互作对垂穗披碱草生物量分配的影响

垂穗披碱草（Elymus nutans）是高寒地区建植和改良栽培草地的首选草种。虽然合理植株密度和氮素添加量是垂穗披碱草栽培草地稳产的关键因子,但两者之间是否存在最佳互作组合仍不清楚。采用盆栽试验,通过分析不同植株密度（58、102、146株/m²）和氮素添加量（0、200、400 mg/kg）组合状态下垂穗披碱草株高、单株分蘖数、地上生物量、地下生物量、根系体积和地上地下生物量比,以确定理论上是否存在植株密度和氮素添加量的最佳组合。结果表明：随植株密度增加,垂穗披碱草株高、地上生物量和地上地下生物量比值均先增加后降低,而单株分蘖数逐渐减小,根系体积和地下生物量先增加后保持相对稳定;随氮素添加量增加,垂穗披碱草单株分蘖数、地上生物量和地上地下生物量比值均表现为先增加后降低,地下生物量逐渐降低。植株密度与氮素添加量互作虽然对垂穗披碱草的根系体积和单株分蘖数没有显著影响,但两者互作显著影响了垂穗披碱草株高、地上生物量、地下生物量、地上地下生物量比（P<0.01）,这些指标与植株密度和氮素添加量的关系均表现为一个开口向下的抛物面。当植株密度为102株/m²和氮素添加量为200 mg/kg时,垂穗披碱草栽培草地产量最大,生物量分配最优。垂穗披碱草植株密度和氮素添加互作时理论上存在最佳组合,这为垂穗披碱草栽培草地的田间管理提供了理论依据。     

荒漠草原植物群落结构及其稳定性对增水和增氮的响应

通过在荒漠草原开展增水和增氮野外控制试验,研究增水和增氮对荒漠草原植物群落结构、物种多样性及群落稳定性的影响。结果表明：（1）增水和增氮处理显著影响了荒漠草原植物群落结构和地上生物量,而对植物群落稳定性影响不显著（P>0.05）。增水处理显著增加了豆科和禾本科植物地上生物量（101.3%和57.9%）（P<0.05）;增水+增氮处理显著增加了植物群落盖度（43.2%）和地上生物量（112.4%）及不同功能群（禾本科和杂类草）植物盖度（75.5%和47.3%）和地上生物量（139.3%和85.7%）（P<0.05）。与增氮处理相比,增水+增氮处理显著增加了植物群落和不同功能群（禾本科和杂类草）植物高度、盖度和地上生物量（P<0.05）。（2）增水、增氮和增水+增氮处理均显著降低了植物群落Pielou指数（11.7%、8.7%和10.2%）（P<0.05）。（3）增水和增水+增氮处理提高了荒漠草原植物群落稳定性,而增氮处理降低了荒漠草原植物群落稳定性。增水处理荒漠草原植物群落稳定性效应大于增水+增氮处理。研究表明,荒漠草原植物群落结构受到氮沉降和降水增加的共同影响。增加降水对荒漠草原植物群落稳定性的积极效应可能会抵消部分氮沉降的消极影响,荒漠草原植物群落地上生物量及群落稳定性可能有所增加。     

氮素添加和功能群去除对糙隐子草和大针茅根系特征的影响

由于草地不合理利用,中国北方草原严重退化,导致生态系统结构性破坏甚至功能性紊乱。随着草原退化,中能值功能群植物糙隐子草会取代高能值功能群植物大针茅成为群落中优势度最大的植物。为了解大针茅和糙隐子草在氮素添加以及去除功能群的情况下根系特征的变化趋势,选取锡林郭勒盟典型草原中的退化草原群落,分别开展两项实验,实验1:氮素添加梯度实验(0、10.5、17.5、28 gN/m~2),实验2:同时进行功能群的去除和氮素的添加,功能群去除实验(将植物分为高能值植物功能群、中能值植物功能群、低能值植物功能群3个功能群;每个处理分别剪除另外两个功能群,留取单一功能群),并同时进行氮素添加实验(0、17.5 gN/m~2)。在进行两年的实验处理后,通过Delta-T SCAN根系分析仪测量大针茅和糙隐子草根系的长度、直径、面积、体积指标。分析植物根系对氮素添加的响应,以及功能群去除是否改变这两种植物对氮素添加的响应格局。实验1研究结果表明:在受到其他功能群的竞争压力下,大针茅根系长度、面积、体积均在高氮素添加(28 gN/m~2)情况下显著增加,糙隐子草根系直径和体积在中氮素添加(17.5 gN/m~2)的情况下显著高于其他3个处理,退化样地中土壤氮素的增加,促使大针茅根系主要通过增加根系长度扩大在土壤中的空间分布,而促使糙隐子草主要通过增粗生长来扩大土壤分布空间。实验2研究结果表明:功能群的去除,中氮素添加对根系的影响,只有糙隐子草的根系直径显著增加。综合来看,功能群去除实验对大针茅的根系长度和面积有影响,对糙隐子草的根系长度、直径和面积有影响。功能群去除处理与氮素添加的交互作用对大针茅根系没有影响,对糙隐子草的根系直径和体积有影响。     

Response of plant biomass to nitrogen addition and precipitation increasing under different climate conditions and time scales in grassland

生产力是草地生态系统重要的服务功能, 而生物量作为生态系统生产力的主要组成部分, 往往同时受到氮和水分两个因素的限制。在全球变化背景下, 研究草地生态系统生物量对氮沉降增加和降水变化的响应具有重要意义, 但现有研究缺乏对其在大区域空间尺度以及长时间尺度上响应的综合评估和量化。本研究搜集了1990-2017年间发表论文的有关模拟氮沉降及降水变化研究的相关数据, 进行整合分析, 探讨草地生态系统生物量对氮沉降和降水量两个因素的变化在空间和时间尺度上的响应。结果表明: (1)氮添加、增雨处理以及同时增氮增雨处理都能够显著地提高草地生态系统的地上生物量(37%, 41%, 104%)、总生物量(32%, 23%, 60%)和地上地下生物量比(29%, 25%, 46%)。单独增雨显著提高地下生物量(10%), 单独施氮对地下生物量影响不显著, 但同时增雨则能显著提高地下生物量(43%); (2)氮添加和增雨处理对草地生态系统生物量的影响存在明显的空间变异。在温暖性气候区和海洋性气候区的草地生态系统中, 氮添加对地上、总生物量及地上地下生物量比的促进作用更强, 而在寒冷性气候区和温带大陆性气候区的草地生态系统中, 则增雨处理对地下、总生物量的促进作用更强; (3)草地生态系统生物量对氮添加和增雨处理的响应也存在时间格局上的变化, 地下生物量随着氮添加年限的增加有降低的趋势, 地上、总生物量及地上地下生物量比则有增加的趋势。增雨年限的增加对总生物量没有明显的影响, 但持续促进地上生物量和地下生物量, 增加地上地下生物量比, 可见长期增氮、长期增雨对地上生物量的促进作用更明显。     

氮添加对宁夏荒漠草原植物初级生产力的影响机制

许多研究探索了与全球变化相关的生态系统功能的变化,但对生态系统功能变化的机制与途径了解较少。初级生产力是生态系统功能的重要组分,但关于氮(N)添加下荒漠草原植物群落初级生产力如何变化以及变化机制尚未明确,N是否通过影响生物多样性来影响荒漠草原初级生产力?为此,本研究在荒漠草原开展了为期4年的N添加控制实验(2018—2021年),试验处理包括对照和4个N添加水平(5、10、20和40 g m^-2 a^-1),研究了N添加对荒漠草原物种多样性、功能多样性、初级生产力及其关系的影响。结果表明：(1)N添加处理(2018—2021年)改变了植物物种多样性及功能多样性,但年际间变化趋势不同。N添加处理第四年(2021年)荒漠草原植物功能多样性(Rao指数)、群落加权平均值-株高、功能均匀度和功能离散度均显著增加,而荒漠草原植物物种丰富度和Shannon-Wiener指数均显著降低。(2)N添加可以通过影响物种丰富度和功能多样性进而间接地促进荒漠草原初级生产力,但群落加权性状值-株高对初级生产力的影响是正效应,而物种丰富度和功能离散度对初级生产力的影响是...     

功能多样性比物种多样性更好解释氮添加对高寒草地生物量的影响

为进一步了解氮添加条件下群落功能多样性如何驱动生物量变化, 该研究在位于天山山脉的巴音布鲁克高寒草地开展氮添加实验, 通过连续两年调查群落物种组成并测量常见物种的功能性状, 分析物种多样性、功能多样性及群落水平功能性状的响应模式及其在驱动生物量变化中的相对贡献。结果表明, 短期氮添加同时增加群落地上和地下生物量, 且地上生物量的增加比例高于地下生物量, 氮添加导致功能多样性降低但是物种多样性未发生显著变化; 氮添加增加群落水平上的植株高度和叶片碳含量, 但导致比叶面积、种子质量及叶片磷含量下降; 物种多样性对生物量变化解释非常有限, 而功能多样性与群落水平功能性状可以很好地解释生物量变化, 以上研究结果支持质量比假说。综上, 该研究表明功能多样性与群落水平功能性状比物种多样性对短期氮添加的响应更加迅速, 且两者在解释高寒草地群落生物量对氮添加的响应中起到关键作用。     

草地生态系统生物量在不同气候及多时间尺度上对氮添加和增雨处理的响应

生产力是草地生态系统重要的服务功能, 而生物量作为生态系统生产力的主要组成部分, 往往同时受到氮和水分两个因素的限制。在全球变化背景下, 研究草地生态系统生物量对氮沉降增加和降水变化的响应具有重要意义, 但现有研究缺乏对其在大区域空间尺度以及长时间尺度上响应的综合评估和量化。本研究搜集了1990-2017年间发表论文的有关模拟氮沉降及降水变化研究的相关数据, 进行整合分析, 探讨草地生态系统生物量对氮沉降和降水量两个因素的变化在空间和时间尺度上的响应。结果表明: (1)氮添加、增雨处理以及同时增氮增雨处理都能够显著地提高草地生态系统的地上生物量(37%, 41%, 104%)、总生物量(32%, 23%, 60%)和地上地下生物量比(29%, 25%, 46%)。单独增雨显著提高地下生物量(10%), 单独施氮对地下生物量影响不显著, 但同时增雨则能显著提高地下生物量(43%); (2)氮添加和增雨处理对草地生态系统生物量的影响存在明显的空间变异。在温暖性气候区和海洋性气候区的草地生态系统中, 氮添加对地上、总生物量及地上地下生物量比的促进作用更强, 而在寒冷性气候区和温带大陆性气候区的草地生态系统中, 则增雨处理对地下、总生物量的促进作用更强; (3)草地生态系统生物量对氮添加和增雨处理的响应也存在时间格局上的变化, 地下生物量随着氮添加年限的增加有降低的趋势, 地上、总生物量及地上地下生物量比则有增加的趋势。增雨年限的增加对总生物量没有明显的影响, 但持续促进地上生物量和地下生物量, 增加地上地下生物量比, 可见长期增氮、长期增雨对地上生物量的促进作用更明显。     

Influence of nitrogen addition on the primary production in Nei Mongol degraded grassland

Aims Irrational utilization and global climate change have caused degradation of grassland ecosystems in northern China with low soil fertility, decreased vegetation coverage and productivity. Nitrogen addition has been suggested an effective way to enhance restoration of those degraded grasslands. In this study, we selected a typical steppe with three different degrading levels, including lightly, moderately and heavily degraded communities, in East Ujimqin, Nei Mongol. Our objectives of this study are to examine if and how nitrogen (N) addition can enhance restoration of those degraded grasslands Methods Treatments with four levels of N addition (0, 5.0, 10.0 and 20.0 g N·m^-2·a^-1) were conducted to each of the three degraded communities from 2014 to 2015. Nitrogen was applied as urea in June of both years. Aboveground biomass was collected at the species level in 1 m × 1 m plot in August each year, all species biomass was summed as net primary production, and biomass of plant functional groups was calculated by perennial rhizome grasses, perennial bunchgrasses, perennial forbs, shrubs and semi-shrubs, annuals and biennials.Important findings Our results showed that the high (20.0 g N·m^-2·a^-1) and medium level N addition (10.0 g N·m^-2·a^-1) significantly increased the aboveground biomass of the slightly degraded community by 53.1% and 51.6% compared with no N addition. N addition had no significant effects on the moderately and heavily degraded communities. N addition with high and medium levels increased aboveground biomass of perennial rhizome grasses by 45.1% and 47.7%, but decreased that of perennial forbs by 37.4% and 42.1% at the slightly degraded community. Our results indicated that N addition could increase the growth of perennial rhizome grasses, and the growth of perennial forbs was suppressed consequently. Our results suggest that even the application of N fertilizers can only be helpful to restoration of those slightly degraded grasslands. Besides, N addition had no significant effects on species richness in different degraded communities indicating the fact that the study may not last long enough. For the purpose of increasing aboveground biomass of degraded grassland, we should not only consider the type and quantity of fertilization, but also the attribute of the degraded communities. In addition, the response of degraded community in biomass may strongly be impacted by degrading level of studied grassland.     

氮素添加对内蒙古退化草原生产力的短期影响

不合理的土地利用方式以及气候变化导致我国草原生态系统普遍退化, 主要表现在土壤养分降低、植被覆盖度减少、生产力下降。外源氮素添加是促进退化草原尽快恢复的一项重要措施, 尤其是对那些退化较为严重的草原。该研究选取内蒙古东乌珠穆沁旗不同退化程度(轻度、中度和重度)的草原群落, 于2014-2015年开展连续两年的氮素添加实验, 设置对照(不添加)、低水平(5.0 g N·m^-2·a^-1)、中水平(10.0 g N·m^-2·a^-1)和高水平(20.0 g N·m^-2·a^-1) 4种氮素添加处理, 探讨退化草原群落生产力在恢复过程中对不同水平氮素添加的响应。结果显示: (1)高、中水平氮素添加显著提高了轻度退化群落的地上生物量, 分别比对照增加了53.1%、51.6%, 氮素各水平添加对中度、重度群落地上生物量无显著影响; (2)高、中水平氮素添加显著提高了轻度退化群落中多年生根茎型禾草地上生物量, 分别比对照增加了45.1%、47.7%, 而多年生杂类草地上生物量分别比对照减少了37.4%、42.1%, 但中度和重度退化群落各功能群生物量的响应不显著; (3)三种水平氮素添加对轻、中、重度退化群落物种丰富度在试验期间均没有显著影响。研究结果表明氮素添加有助于提高轻度退化草原中多年生根茎型禾草的生物量, 进而提高群落的生物量, 但多年生杂类草会被逐渐替代, 导致生物量降低, 可见施氮对草原恢复的影响取决于草原退化 程度。     

Estimating nitrogen budgets of Typha angustifolia by considering the regrowth shoot productivity and nitrogen content after harvesting aerial organs in different growing seasons

A dynamic model that includes regrowth after harvesting aerial shoots of an emergent macrophyte, Typha angustifolia L., was applied to evaluate the nitrogen (N) budget and the N uptake by the plant from sediment in Shibakawa Pond, Japan. Under natural conditions (control/uncut stands), the analysis showed that the annual uptake of N from sediment was 26.6 gN/m² and harvesting Typha shoots at their growth peak removed 29.0 gN/m² from the system (142 days in summer). Harvesting in winter after weathering of leaves removed only 13.9 gN/m². To evaluate the N budget considering regrowth shoot characteristics, three sets of harvesting experiments were done on 16 May, 8 July, and 5 August 2003. Our study revealed that May, July, and August harvesting removed 9.4, 21.9, and 16.3 gN/m², respectively. Further, combining the first harvesting from spring to summer and the second harvesting in autumn (before the start of senescence of regrowth shoots), the annual total N removals in stands cut in May and autumn and July and autumn were 34.7 and 36.0 gN/m², respectively—higher than that in stands cut in August and autumn (22.2 gN/m²) or that in uncut stands (13.9 gN/m²). At the same time, the amounts stored in rhizomes by stands cut in May and autumn, July and autumn, and August and autumn were 9.1, 8.4, and 4.4 gN/m², respectively, lower than that in uncut stands (18.8 gN/m²). Our results suggest that summer harvesting, especially in July to August, improves N removal efficiency and decreases the translocation of N from primary shoots to rhizomes, which is important for the sustainable management of Typha-dominated wetlands. Combined summer and autumn harvests further increase the removal efficiency but drastically reduce the storage of N. This might be useful when we need to control the plants properly.