保水增肥措施对黄土丘陵区草地植物群落特征及物种多样性的影响

黄土丘陵区年均降水少,蒸发量大,季节性集中降水易造成水土流失,水分和养分亏缺成为限制该区域草地健康持续发展的重要因素。保水剂(super absorbent polymer,SAP)是一类具有快速吸水,缓慢释水特性的高分子聚合物,起到保水保肥改善土壤理化性质的重要作用。施肥是改良退化草地、提高牧草生产力的重要技术措施之一。为研究保水增肥措施对黄土丘陵区草地植物群落特征及多样性的影响,在甘肃省定西市安定区丘陵草地设置不同保水剂(SAP)和氮磷肥(N:尿素,P:过磷酸钙)添加水平(SAP:45、60 kg/hm²和NP:150 kg/hm² N+300 kg/hm² P、250 kg/hm² N+400 kg/hm² P),揭示不同施量保水剂和氮磷肥单施及交互配施对黄土丘陵区草地土壤含水量、群落特征、物种多样性的影响。研究结果表明:(1)单施45 kg/hm² SAP(T1)显著提高土壤含水量、豆科植物的重要值和地上生物量,有助于提高草地生物量和植物多样性;(2)SAP与NP配施(T7:45 kg/hm² SAP+250 kg/hm² N+400kg/hm² P)或单施NP肥(T3:150 kg/hm² N+300 kg/hm² P)能显著提高植物冠层高度、植被盖度、菊科植物重要值和生物量、群落地上和地下生物量;(3)施用氮磷肥或氮磷肥与保水剂的配施处理除T8(250 kg/hm² N+400kg/hm² P+45 kg/hm² SAP)外其余处理Simpson指数、Shannon-wiener指数及Pielou指数有所降低。综上所述,单施适量保水剂在维持草地多样性的同时有利于生产力缓慢增长,保水剂与氮磷肥配施大幅度提高菊科和禾本科植物生物量,进而提高群落生物量,但会导致植物多样性降低。