施肥梯度對(duì)高寒草甸群落結(jié)構(gòu)、功能和土壤質(zhì)量的影響

王長庭，王根緒，劉 偉，王啟蘭

(1.西南民族大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都 610041;2.中國科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都 610041;3.中國科學(xué)院西北高原生物研究所，西寧 810001)

長期的科學(xué)研究和實(shí)踐證明，采用圍欄封育、短期休牧等措施，是合理利用草地、防止草地退化的有效方法之一［1-3］。草地退化的原因十分復(fù)雜，但從生態(tài)系統(tǒng)學(xué)理論的觀點(diǎn)來看，其本質(zhì)上是由于草地生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)失衡、入不敷出造成的。人類在利用草地時(shí)(如放牧及刈割等)，土壤養(yǎng)分隨著草產(chǎn)品及畜產(chǎn)品的輸出被過量地帶出草地，在沒有得到有效補(bǔ)充的情況下，草地土壤肥力逐漸下降，甚至瘠薄，嚴(yán)重影響牧草的生長，草地生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化。高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)退化［4-6］不僅表現(xiàn)在物種數(shù)減少、多樣性下降、能量的分配轉(zhuǎn)向地下等;也表現(xiàn)在土壤肥力、土壤質(zhì)量和微生物活性的降低等［7-9］。草地退化導(dǎo)致土壤有機(jī)碳減少［10-11］。隨著放牧強(qiáng)度的增加，土壤有機(jī)碳亦呈明顯下降趨勢［12-13］。高寒草地的退化減少了植被生產(chǎn)力和土壤有機(jī)質(zhì)輸入量，并加快了土壤有機(jī)質(zhì)分解速率，從而影響到生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)［8］。草地施肥是一種維持草地生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分平衡的重要管理措施，草地施肥能夠補(bǔ)充土壤營養(yǎng)物質(zhì)，有助于草地生產(chǎn)力的恢復(fù)和提高，但也會(huì)減少群落物種數(shù)量，降低物種多樣性［14-17］。草地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性和草地生產(chǎn)力的維持在很大程度上依賴于草地植物群落的物種多樣性。因此，無論是研究不同管理方式下土壤物質(zhì)循環(huán)以維護(hù)土壤資源，還是為保護(hù)植物群落物種多樣性以維系草地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展，都需要人們對(duì)碳在各庫之間的儲(chǔ)量、草地生產(chǎn)力和穩(wěn)定性的維持有清晰的認(rèn)識(shí)，特別是對(duì)闡明土壤碳氮轉(zhuǎn)化、評(píng)價(jià)土壤肥力、建立持續(xù)生產(chǎn)的施肥模式等均具有重要意義。

施氮肥可以增加土壤中的有效氮，刺激植物的生長，增加植物和土壤中有機(jī)碳的積累［18］。氮的輸入(自然氮沉降和人為施氮)對(duì)于受到氮限制的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程必然產(chǎn)生相應(yīng)的影響，并影響其碳源匯狀況［19-20］。大氣氮沉降輸入增加了高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)氮素的可利用性，進(jìn)而影響土壤以及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過程［21］。過多的氮輸入也將使生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到氮飽和狀態(tài)，以致影響到許多生態(tài)系統(tǒng)過程，如:生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、物種組成以及多樣性等［22-26］。此外，當(dāng)某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中氮積累到一定程度后，會(huì)出現(xiàn)氮飽和［27］，也會(huì)減少碳儲(chǔ)量［28］。然而，輸入到生態(tài)系統(tǒng)中氮的最適宜量是多少、有多少能夠被植物所吸收利用、氮在土壤中的分配情況如何，這些很大程度上決定著陸地生態(tài)系統(tǒng)中所能形成的碳匯大小。因此，本研究通過施氮梯度試驗(yàn)研究氮增加對(duì)高寒矮嵩草草甸群落結(jié)構(gòu)、功能;土壤全量養(yǎng)分、速效養(yǎng)分;土壤有機(jī)碳和微生物生物量碳的影響，旨在揭示矮嵩草草甸群落特征;土壤養(yǎng)分和土壤微生物活性對(duì)氮素添加的響應(yīng)，為高寒草甸的適應(yīng)性管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

本研究于2008—2009年8月在三江源腹地青海省果洛藏族自治州瑪沁縣進(jìn)行。地理位置為34°30'—33°34'N，100°29'—99°54'E，平均海拔4 150 m，范圍3800—4800 m。該地區(qū)氣候具有典型的高原大陸性氣候特點(diǎn)，無四季之分，僅有冷暖季之別，冷季漫長、干燥而寒冷，暖季短暫、濕潤而涼爽。溫度年差較小而日差較懸殊，太陽輻射強(qiáng)烈。日照充足，年日照平均值在2 500 h以上，年總輻射量在629.9—623.8 kJ/cm2。冷季持續(xù)時(shí)間長達(dá)7—8月;暖季濕潤，長4—5月。年平均氣溫-1.7℃，1月平均氣溫-14.8℃，7月平均氣溫9.8℃。年平均降水量600 mm，主要降水量集中在5—9月，約占年降水量的80%，蒸發(fā)量1160.3 mm。土壤為高山草甸土和高山灌叢草甸土。高山嵩草草原化草甸、矮嵩草草甸為該地區(qū)主要的草地類型。建群種為小嵩草(Kobresia pygmaea)、矮嵩草(Kobresia humilis)。主要的伴生種有羊茅(Festuca ovina)、異針茅等禾草，雜類草有高山紫菀(Aster alpina)、濕生扁蕾(Gentianopsis paludosa)、高山唐松草(Thalictrum alpinum)、異葉米口袋(Gueldenstaedtis diversifolia)、黃帚槖吾(Ligularia virgaurea)等主要植物。

2006年在距果洛州大武鎮(zhèn)約4 km的地方選擇50 hm2的未退化矮嵩草草甸(冬春草場)用圍欄保護(hù)。2008年5月下旬在圍欄內(nèi)選擇面積為50 m×50 m的地勢平坦樣區(qū)，分成5個(gè)30 m×20 m的小樣區(qū)，小樣區(qū)間距為2 m，各個(gè)小樣區(qū)四角用木樁標(biāo)記。施肥時(shí)以單因素隨機(jī)區(qū)組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)施肥。因?yàn)榈厥谴蠖鄶?shù)陸地生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力的主要限制因子［29-30］，并且根據(jù)以往在該地的長期試驗(yàn)資料［17，26，31-37］。施肥處理有5個(gè)水平，分別為 12、20、32、40、0 g/m2;所施肥料為尿素 CO(NH2)2(46.65%N)［17］。每個(gè)處理設(shè)置 3 個(gè)重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)。從2008年5月下旬開始第1次施肥、每年5月下旬施肥1次。施肥在多云的陰天進(jìn)行(因?yàn)樵诙嘣频年幪焓┓剩┓十?dāng)天或次日有降雨，這就保證了所施肥在短期內(nèi)能溶于土壤中)，用手將尿素顆粒均勻的灑在小樣區(qū)。

2008、2009年8月下旬用樣方法［38］在上述各個(gè)樣地內(nèi)對(duì)角線法設(shè)置10個(gè)1 m×1 m的觀測樣方進(jìn)行植物群落調(diào)查，調(diào)查參數(shù)包括樣方內(nèi)所有植物種的分蓋度、高度和頻度，然后齊地面按禾本科、豆科、莎草科和雜類草4個(gè)功能群［38］剪草，在60℃烘箱烘干稱重。

地下生物量用土鉆取樣［39］，0—40 cm土層每10 cm取樣，共4層，用內(nèi)徑5 cm土鉆在每個(gè)樣地取10鉆(采用“V”字形法)，清水沖洗得到根系樣品，分別在60℃和105℃烘至恒重，稱干重。

于2008、2009年8月在測定過地下生物量的樣方(25 cm×25 cm)，采用土壤剖面法分層采集土壤樣品(0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm)，過篩(2 mm)保存于4℃冰箱中，用于微生物生物量、土壤酶活性的測定。另外，用土鉆鉆取10個(gè)樣點(diǎn)(采用“V”字形法)混合為一個(gè)土壤樣品，即0—40 cm土壤樣品，6次重復(fù)，風(fēng)干后測定土壤基本成分。土壤中的測試項(xiàng)目為土壤樣品的全磷(鉬銻抗比色法)、速效磷(碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法)、全N、硝態(tài)N和銨態(tài)N(凱氏法、比色法)以及有機(jī)質(zhì)含量(丘林法)、全鉀 (氫氧化鈉堿熔-火焰光度法)、速效鉀(乙酸銨浸提-火焰光度法)［40］。微生物生物量碳采用滅菌-提取法［41］。

生物量碳和土壤微生物熵的測定:

式中，鮮土樣稱10 g做熏蒸，后用50 mL抽提劑抽提熏蒸土樣，再取1 mL抽提液稀釋10倍測TC、IC含量)

統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel整理和計(jì)算數(shù)據(jù)，對(duì)不同氮素水平下土壤全量養(yǎng)分、速效養(yǎng)分含量進(jìn)行單因素方差分析(Owo-way ANOVA);土壤有機(jī)碳、微生物量碳和植物群落蓋度、生物量進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA)，用DMRT多重比較進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，并用多元線性回歸分析土壤全量養(yǎng)分、速效養(yǎng)分含量;土壤有機(jī)碳、微生物量碳含量等相關(guān)指標(biāo)之間的關(guān)系，以上所有分析在SPSS 13.0、DPS 7.05中進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥梯度下矮嵩草草甸土壤資源的變化

在矮嵩草草甸中，隨著施肥量的增加，土壤全氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效磷、全鉀、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量均發(fā)生了顯著的變化，而且全量養(yǎng)分和速效養(yǎng)分在施肥量為20 g/m2或32 g/m2時(shí)較高，施肥量增加到40 g/m2時(shí)土壤資源逐漸降低(表1)。與對(duì)照相比，施肥處理一定程度上提高了土壤養(yǎng)分，養(yǎng)分在土壤中的積累，使其有機(jī)質(zhì)、全氮含量增加，土壤營養(yǎng)狀況得到改善(表1)。

表1 高寒矮嵩草草甸群落的土壤資源Table 1 Soil resources(0—40 cm)of the K.humilis meadow community

2.2 各功能群蓋度、生物量對(duì)施肥的響應(yīng)

在施肥梯度上各功能群蓋度和生物量的變化如表2。隨著施肥量的增加，不同功能群的蓋度響應(yīng)是有差異的，禾本科植物的響應(yīng)較大，而豆科和雜類草植物蓋度明顯降低，莎草科蓋度變化不明顯。施氮條件下對(duì)禾草類的影響最大，可明顯使禾草類的蓋度增加，但施肥量增加到一定程度，如施氮40 g/m2時(shí)，各功能群植物的蓋度逐漸降低，具有一定的抑制作用。

從表2中可以看出:生物量隨施肥梯度呈單峰曲線變化，不施肥時(shí)生物量最低，施肥20 g/m2或32 g/m2時(shí)生物量最高。隨著施肥量的增加，植物功能群和群落生物量均有顯著差異(表2)。禾本科、莎草科功能群和群落生物量顯著降低，而豆科和雜類草功能群生物量顯著增加(表2)。在0 g/m2到32 g/m2的施肥梯度間，植物功能群和群落生物量隨施肥梯度提高而增加;在40 g/m2的肥力梯度上，植物功能群和群落生物量隨施肥梯度提高而降低。

表2 不同施肥梯度矮嵩草草甸群落不同功能群植物生物量、蓋度的變化Table 2 Changes in biomasses and cover of different plant groups in the K.humilis meadow community at different fertilization gradients

2.3 土壤有機(jī)碳、微生物量碳含量及微生物熵的變化

由表3可知，不同施肥梯度土壤有機(jī)碳含量具有一定的差異。隨著施肥梯度的提高，土壤有機(jī)碳含量逐漸增加且呈單峰曲線變化。在0 g/m2到32 g/m2的施肥梯度間，土壤有機(jī)碳隨施肥梯度提高而增加;在4 0 g/m2的肥力梯度上，隨施肥梯度提高而降低。不同施肥梯度矮嵩草草甸土壤有機(jī)碳含量在0—10 cm土層明顯較高，且隨著施肥量的增加，分布在0—40 cm土層的土壤有機(jī)碳含量呈單峰曲線變化。施肥影響了土壤有機(jī)碳含量在土壤剖面上的分布(表3)，即土壤有機(jī)碳含量隨土層加深而減少，特別是在0—10 cm與10—20 cm、20—40 cm土層之間變化存在顯著差異，施肥梯度顯著地影響了土壤有機(jī)碳含量。

表3 高寒矮嵩草草甸群落土壤有機(jī)碳和微生物碳的分布特征(平均值)Table 3 Distribution of SOC and MBC in the K.humilis meadow community(Mean value)

不同施肥梯度土壤微生物生物量碳含量變化表現(xiàn)出與土壤有機(jī)碳含量變化類似的規(guī)律，隨著施肥梯度的提高，土壤微生物生物量碳逐漸增加且呈單峰曲線變化。在0 g/m2到32 g/m2的施肥梯度間，土壤微生物生物量碳隨施肥梯度提高而增加;在40 g/m2的肥力梯度上，隨施肥梯度提高而降低。不同施肥梯度矮嵩草草甸土壤微生物生物量碳含量在0—10 cm土層明顯較高(表3)。

不同土層的微生物熵因施肥梯度的不同而異，但其分布沒有明顯的規(guī)律性。只是隨著施肥梯度，0—10 cm土層土壤微生物熵呈現(xiàn)下降趨勢，但下降趨勢相對(duì)于土壤有機(jī)碳和微生物量碳較平穩(wěn)。

2.4 土壤有機(jī)碳、微生物量碳與土壤資源的相關(guān)性

土壤微生物生物量與土壤資源(圖1，圖2)尤其是土壤全量養(yǎng)分和速效養(yǎng)分有密切的關(guān)系。研究表明，高寒矮嵩草草甸隨著施肥量的增加，植物群落功能群組成發(fā)生改變，群落組成的變化影響有機(jī)碳輸入的數(shù)量和質(zhì)量，進(jìn)而影響有機(jī)碳在土壤中的積累，明顯呈單峰曲線變化，而且隨土壤全量養(yǎng)分和速效養(yǎng)分的變化而變化。施肥20 g/m2或32 g/m2時(shí)土壤有機(jī)碳和微生物量碳含量最高，反映出適宜施肥量的土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)功能良好，反之土壤生態(tài)系統(tǒng)功能被抑制，土壤中微生物生物量降低，土壤微生物腐解能力減弱，土壤中營養(yǎng)元素循環(huán)速率和能量流動(dòng)也減弱，導(dǎo)致高施肥量草地群落土壤質(zhì)量低于適宜施肥量的草地。

3 討論

圖1 不同施肥梯度矮嵩草草甸土壤有機(jī)碳與土壤資源的關(guān)系Fig.1 Relationships between MBC and soil resources of the K.humilis meadow at different fertilization gradients

土壤理化性質(zhì)包括土壤物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，它是土壤質(zhì)量的重要組成。土壤理化性質(zhì)不僅影響土壤保持和供應(yīng)水肥的能力，對(duì)調(diào)控土壤氣熱狀況以及水分入滲性能和地表徑流的產(chǎn)生也有重要作用［42］。草地生態(tài)系統(tǒng)功能的可持續(xù)利用最終必然要通過生態(tài)措施實(shí)現(xiàn)，通過物質(zhì)循環(huán)形成自我維持系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)是可持續(xù)發(fā)展的必要條件，施肥是提高草地生產(chǎn)力的主要途徑［43-44］。從生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的角度出發(fā)，單純改善土壤的物理性狀，不能從根本上改善植物生長所需的營養(yǎng)元素，其效益難以持久。草地生態(tài)系統(tǒng)要想保持持續(xù)的良性循環(huán)，土壤養(yǎng)分的平衡是關(guān)鍵。適當(dāng)?shù)厥┓适潜ＷC草地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)輸入與輸出間的平衡，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)持續(xù)生產(chǎn)的重要措施。一些研究表明，施氮肥提高生產(chǎn)力，就提高地上凈生物量而言適合的施氮量是55.30—70.76 kg/hm2［45-46］。說明向自然生態(tài)系統(tǒng)中輸入的氮素量的大小不僅影響土壤物質(zhì)循環(huán)，而且對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、物種組成等群落結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生重大影響。另外一些研究表明，氮輸入后土壤中可利用氮的數(shù)量增加，一方面會(huì)使得植物的碳同化作用增強(qiáng)，表現(xiàn)為地上植物生長加快，從而有更多的凋落物形成有機(jī)質(zhì)進(jìn)入土壤中;另一方面，由于有更多的氮素容易被植物獲取，因而會(huì)使得通過根系分配到地下的碳的數(shù)量減少［47］。由此我們可以看出，氮輸入會(huì)引起土壤中有機(jī)質(zhì)兩種不同的變化趨勢。但通常情況下，高氮引起地上部分對(duì)土壤有機(jī)碳輸入的增加會(huì)補(bǔ)償高氮引起的地下碳分配的減少，最終表現(xiàn)為土壤中的有機(jī)質(zhì)的增加［48］。本研究結(jié)果表明，施氮(低水平和高水平)均一定程度上提高了全量養(yǎng)分、速效養(yǎng)分含量，土壤營養(yǎng)狀況得到改善，因?yàn)椴煌降妮斎?1)可能通過影響植物凋落物的產(chǎn)生以及植物碳向地下根的分配來影響土壤中有機(jī)質(zhì)的數(shù)量及質(zhì)量;2)增加的有機(jī)質(zhì)將為土壤微生物提供更多的可利用的底物和能量，從而有利于微生物的活動(dòng);3)外源氮輸入時(shí)，植物和微生物之間對(duì)氮的競爭可能減弱，微生物可利用氮素增加，使得微生物數(shù)量發(fā)生變化。4)外源氮輸入導(dǎo)致的草地植物組成的改變通過影響進(jìn)入土壤的植物組織的碳的質(zhì)量和數(shù)量從而間接地影響微生物群落組成、微生物活性等。但施氮對(duì)土壤養(yǎng)分的影響并不是簡單的線性正相關(guān)關(guān)系，可能存在一個(gè)響應(yīng)閾值，超過這個(gè)閾值范圍，施肥的作用就不明顯了。

圖2 不同施肥梯度矮嵩草草甸土壤微生物碳與土壤資源的關(guān)系Fig.2 Relationships between microbial biomass carbon and soil resources of the K.humilis meadow at different fertilization gradients

氮素添加通過增加土壤中NO-3-N等可利用資源的含量來改善土壤養(yǎng)分，顯著增加了植物群落的地上生產(chǎn)力［26］。施用氮肥是補(bǔ)給土壤氮素和維持地上生產(chǎn)力的主要措施，是土壤氮素的主要來源［49］。Aerts等［50］發(fā)現(xiàn)草地群落中地上生物量與土壤的全氮含量呈正相關(guān)。氮素添加明顯減少了成熟草原的物種豐富度［51］。隨著施入不同資源組合數(shù)量的增加，物種多樣性降低［37］。本研究表明，植物功能群和群落生物量隨施肥梯度呈單峰曲線變化，而不是簡單的線性正相關(guān)。在0 g/m2到32 g/m2的施肥梯度間，植物功能群和群落生物量隨施肥梯度提高而增加;在40 g/m2的肥力梯度上，植物功能群和群落生物量隨施肥梯度提高而降低。各植物功能群中，禾本科植物對(duì)氮素添加的響應(yīng)極為顯著，這可能是因?yàn)楹滩菥哂休^高的氮素利用率等自身屬性，其地上部分迅速生長，高度和蓋度增加，遮蔽了其他功能群中的矮小物種，從而在與其他各功能群物種光的競爭中取勝，減小了雜類草和豆科植物功能群的生物量和蓋度。群落水平的自疏假說［34，52］認(rèn)為施肥后群落中植物個(gè)體增大、總密度隨施肥的增加而降低，而在特定面積的取樣使得物種豐富度減小。總之，氮素添加通過改變植物群落的土壤養(yǎng)分含量等特性，改變了植物群落的物種、功能群組成，增加了禾本科植物個(gè)體大小，植物群落生產(chǎn)力增加，個(gè)體大小的增加導(dǎo)致密度降低，使群落中稀有種喪失。

微生物生物量作為土壤有機(jī)質(zhì)的活性部分，是土壤養(yǎng)分的儲(chǔ)存庫和植物生長可利用養(yǎng)分的一個(gè)重要來源，并可作為土壤肥力水平的活指標(biāo)［53］。草地生態(tài)系統(tǒng)功能的維持本質(zhì)上是其能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的平衡。人類在利用草地時(shí)(如放牧及刈割干草等)，土壤養(yǎng)分隨著草產(chǎn)品及畜產(chǎn)品的輸出被過量地帶出草地，在沒有得到有效補(bǔ)充的情況下，草地土壤肥力逐漸下降，甚至瘠薄，嚴(yán)重影響草地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。而草地施肥能補(bǔ)充土壤中所缺少的植物生長所必需的營養(yǎng)元素，提高了植物功能群、群落生物量，為土壤微生物提供豐富的能源物質(zhì)。徐明崗等［54］對(duì)南方紅壤丘陵區(qū)牧草的肥料效應(yīng)與施肥研究確定了氮肥效應(yīng)曲線為拋物線型，表明在其他養(yǎng)分供應(yīng)一定時(shí)，氮肥并非施的越多越好，而是在一定量時(shí)為最佳，而且氮素需要每年持續(xù)施用才能高產(chǎn)。我們同樣也發(fā)現(xiàn)，施肥20 g/m2或32 g/m2時(shí)土壤有機(jī)碳和微生物量碳含量最高，反映出適宜施肥量的土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)功能良好，反之土壤生態(tài)系統(tǒng)功能被抑制，土壤中微生物生物量降低，土壤微生物腐解能力減弱，土壤中營養(yǎng)元素循環(huán)速率和能量流動(dòng)也減弱，導(dǎo)致高施肥量草地群落土壤質(zhì)量低于適宜施肥量的草地。

因此，相對(duì)于高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)而言，其臨界氮閾值是多少?合理的氮輸入對(duì)我國草地生態(tài)系統(tǒng)多樣性的保護(hù)和其生態(tài)功能的維持意義深遠(yuǎn)。根據(jù)以往的研究發(fā)現(xiàn)，青海省人工禾草草地施氮試驗(yàn)中其施肥量為150 kg/hm2［33］。青藏高原小嵩草草甸尿素的最佳施用時(shí)間應(yīng)在6月下旬至7月上旬，較為經(jīng)濟(jì)合理的施肥量應(yīng)在300 kg/hm2左右［55］。而德科加等［3］在干草原類草場獲得最佳產(chǎn)草量及經(jīng)濟(jì)效益的施肥量是450 kg/hm2。本研究初步判定高寒草甸最佳施肥(氮肥)水平是30 g/m2。值得注意的是在研究氮輸入對(duì)高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的影響時(shí)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)長期試驗(yàn)研究的重要性，以便降低研究結(jié)果的不確定性;臨界氮閾值與草地生態(tài)系統(tǒng)的初始氮狀況和植被、土壤特征關(guān)系。

4 結(jié)論

通過高寒草甸不同施肥梯度對(duì)高寒草甸群落結(jié)構(gòu)、功能和土壤質(zhì)量的影響，綜合以上結(jié)果，可得到如下結(jié)論:

(1)外源氮(低水平和高水平)均一定程度上提高了全量養(yǎng)分、速效養(yǎng)分含量，土壤營養(yǎng)狀況得到改善。但施氮對(duì)土壤養(yǎng)分的影響并不是簡單的線性正相關(guān)關(guān)系，可能存在一個(gè)響應(yīng)閾值，超過這個(gè)閾值范圍，施肥的作用就不明顯了。

(2)植物功能群蓋度和生物量隨施肥梯度呈單峰曲線變化。

(3)施肥水平在20—30 g/m2時(shí)土壤有機(jī)碳和微生物量碳含量最高，反映出適宜施肥量的土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)功能良好，反之土壤生態(tài)系統(tǒng)功能被抑制，土壤中微生物生物量降低。

(4)從維持高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)功能方面考慮，30 g/m2施肥量可作為高寒草甸最佳施氮水平。高施肥量(≥40 g/m2)視為影響高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能、土壤養(yǎng)分及土壤微生物活性的閾值。施肥梯度下土壤有機(jī)碳和微生物量碳含量可作為衡量土壤肥力和土壤質(zhì)量變化的重要指標(biāo)。

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