施氮與刈割留茬高度對草場生產力及植物群落組成的影響

王開麗，楊合龍，肖紅，孫偉，戎郁萍

施氮與刈割留茬高度對草場生產力及植物群落組成的影響

王開麗，楊合龍，肖紅，孫偉，戎郁萍

（中國農業大學草業科學與技術學院，北京 100193）

【】改善打草場土壤養分，提高草地生產力及維持草地可持續利用。2016—2018年在呼倫貝爾草地農業生態系統實驗站打草場設置5個施氮水平（0、10、20、30、40 g·m-2·a-1）與2個刈割留茬高度（4、8 cm），裂區試驗設計，分別于每年6月中旬和8月中旬進行試驗處理，研究其對草地植物群落及功能群的物種豐富度、地上生物量、主要物種組成的重要值、優勢種功能性狀及土壤理化性質的影響過程。施氮與刈割留茬高度對群落及功能群的物種豐富度無顯著影響（＞0.05）。施氮顯著增加禾草功能群及群落的地上生物量（＜0.05），分別提高了72.7%—126.3%、61.6%—96.1%，但施氮量在10—40 g·m-2·a-1的各處理間差異不顯著（＞0.05），低刈割留茬高度使禾草的地上生物量顯著降低了18.3%（＜0.05）。施氮顯著增加羊草（）的重要值，降低無芒雀麥（）的重要值（＜0.05）。施氮時低刈割留茬高度顯著降低羊草的重要值，增加無芒雀麥的重要值，不施氮時則相反。低留茬高度顯著增加二裂委陵菜（）和星毛委陵菜（）的重要值，降低糙隱子草（）的重要值（＜0.05）。施氮顯著增加無芒雀麥及羊草的株高、葉面積和地上部氮素含量（＜0.05），但施氮量在20—40 g·m-2·a-1的各處理間差異不顯著。土壤pH、土壤含水量隨施氮量增加而顯著降低，土壤NH4+-N、NO3--N及總無機氮（ION）含量隨施氮量增加而顯著增加（＜0.05）。群落、禾草及雜類草的物種豐富度與土壤含水量顯著正相關，群落及禾草的地上生物量與土壤含水量顯著負相關（＜0.05）。短期施氮與適宜的刈割留茬高度提高草地植物群落生產力及穩定群落的物種組成，施氮效應依賴于水分的有效性。呼倫貝爾草甸草原打草適宜刈割留茬高度為8 cm，適宜施氮量為10—20 g·m-2·a-1。

施氮；刈割；草場；功能群；功能性狀；物種豐富度；生物量；呼倫貝爾

0 引言

【研究意義】人類長期過度利用以及全球氣候變化等因素影響草原的可持續性。天然打草場為家畜提供飼草儲備，是保證家畜安全過冬的重要草地資源[1]。施氮和刈割是打草場管理的主要技術措施，對維持草地生產力和植被的穩定性具有重要作用[2]。研究不同施氮量和刈割留茬高度對打草場植被的影響，是打草場可持續利用的基礎。【前人研究進展】施氮顯著增加草地植物的蓋度、生物量及多度[3-4]，提高多年生根莖禾草類優質牧草的比例[2]。但施氮降低物種多樣性、改變物種組成，不利于草原生態系統的穩定性及多樣性[5-6]。禾草類喜氮植物在施氮后快速生長，占據主要生態位，影響對光照和養分競爭能力較弱的物種的生長，降低植物的多樣性[7]。施氮后一年生物種大量增加，影響草原生態系統的穩定性[2]。因此，施氮肥對草原恢復的有效性一直是學術界爭論的問題。研究施氮對草甸草原生態系統初級生產力、物種組成與結構的影響，是評價施氮管理措施對草地可持續利用的基礎。刈割去除地上凋落物，有利于植物再生、幼苗及低矮植物的生長、增加根系分泌物、改善牧草品質[8-9]，提高草地初級生產力[10]，增加生物多樣性[11]，維持群落結構與穩定性[12]。也有研究表明，刈割降低多年生禾草的優勢度，增加雜類草的優勢度[13]，連年割草使群落結構向旱生化方向發展[14]，增加了生態系統的不穩定性[10]。低留茬高度降低植物生物量和豐富度[15]，影響種子萌發、幼苗生長及種子庫多樣性[15-16]，降低次年牧草生物量和品質[17]，而留茬過高降低牧草的營養價值、消化利用率和牧草產量[17]。因此，適宜的刈割留茬高度是打草場可持續利用的保障。植物功能性狀（plant functional traits）是植物對外界環境長期響應與適應后表現出的可量度的特征[18]。植物功能性狀與環境的互作機制是生態學領域的核心問題[19]。植物的高度、比葉面積等形態特征影響植物對資源的競爭[20]。研究發現，典型草原和草甸草原群落的植物功能性狀對養分供應變化的響應格局較一致[21]，施氮顯著增加羊草的葉綠素、葉氮含量以及比葉面積[22-23]。羊草的植株高度、葉面積及地上鮮重等功能性狀隨刈割頻率的增加呈顯著降低趨勢[24]。【本研究切入點】施氮與刈割如何協同影響打草場的生產力及群落組成，以及合適的施氮量與留茬高度組合，尚不十分清楚。【擬解決的關鍵問題】以呼倫貝爾草甸草原打草場為例，研究施氮與刈割留茬高度對割草場植物群落及功能群地上生物量、物種豐富度、物種重要值及優勢種功能性狀對施氮和刈割留茬高度的影響，結合土壤理化性狀變化，探討其相關關系，解析維持草地可持續性的適應性管理方式。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況與試驗設計

研究在內蒙古呼倫貝爾市海拉爾特尼河（N 49°20′ —49°26′，E 119°55′—120°9′，海拔628—649 m）草地農業生態系統實驗站進行，地處大興安嶺西麓丘陵向內蒙古高原的過渡區。溫帶大陸性季風氣候，年降水量350—410 mm，6—9月降水量占全年的75%，年平均氣溫-1℃，極端最高、最低氣溫分別為40.1℃和-48.5℃，≥10℃年積溫為1 780—1 820℃，無霜期90—115 d。土壤為黑鈣土或暗栗鈣土，土層厚30—40 cm，有機質含量約50.0 g·kg-1。植被類型為羊草（）和貝加爾針茅（）建群的草甸草原，主要伴生植物有糙隱子草（）、日蔭菅（）、二裂委陵菜（）、匍匐委陵菜（）、裂葉堇菜（）和多裂葉荊芥（）等。草地長期用作打草場，1998年補播無芒雀麥（），目前羊草和無芒雀麥為優勢種。

采用裂區試驗設計。2016—2018年，設刈割留茬高度4 cm和8 cm兩個水平（表示為M4、M8），6次重復，共12個主區，主區面積2 m×14 m，間隔2 m，每年8月中旬進行刈割。根據我國氮沉降速率和已有草地氮添加水平[2,25]，在每個刈割處理下設置0、10、20、30和40 g N·m-2·a-15個施氮水平（表示為N0、N1、N2、N3、N4），共60個施氮小區，小區面積2 m×2 m，間隔1 m，每年6月中旬進行施氮（尿素）處理，定量水溶（稀釋后濃度≤2%）后施入土壤，CK區也添加相同量的水。

1.2 樣品的采集與分析

2017—2018年，每年8月初進行植被特征調查與樣品采集。在小區中心放置一個1 m×1 m的樣方框，記錄物種數作為群落物種豐富度（species richness，S）；針刺法測定植物蓋度；記錄每個物種的個數作為物種密度；測量每個物種的高度（測定5個植株取平均值），每年固定此樣方進行群落調查。另設置一個1 m×0.25 m樣方，分種齊地刈割，65℃ 48 h烘至恒重，獲得地上生物量（aboveground biomass，AB），代表草地的生產力。優勢種（羊草和無芒雀麥）的功能性狀測定包括株高、葉面積（樣方內每個物種隨機采集20片，EPSON Scan掃描儀）、地上部氮素含量（凱氏定氮法），其中葉面積僅2018年測定。按照生活型和分蘗類型將牧草分為禾草類（grasses，GR）和非禾本科雜草類（nongraminous forbs，NF）兩個功能群。計算功能群物種豐富度，功能群生物量和功能群相對生物量。物種重要值（important value，IV）的計算公式[26]為：

IV = (RC +RH +RA +RB)/4

式中，RC為相對蓋度（relative coverage），RH為相對高度（relative height），RD為相對多度（relative abundance），RB為相對生物量（relative biomass）。

2017—2018年，每年8月中旬刈割處理后進行土壤樣品采集。在小區中隨機選取3個點，用直徑5 cm的土鉆取0—10 cm土層的土樣，混合均勻后測定土壤含水量，過2 mm篩。一部分4℃下貯藏，用于測定銨態氮（NH4+-N）、硝態氮（NO3--N）含量，剩余部分風干過0.15 mm篩，進行土壤其他理化性質的測定。土壤pH值用pH計（pH 700 Bench Meter，Eutech Instruments）測定（土﹕水比為1﹕5）；全氮（TN）含量采用凱氏定氮儀（Kjeltec Analyzer Unit 2300，FOSS，Hiller?d，Sweden）測定[27]；銨態氮（NH4+-N）、硝態氮（NO3--N）含量采用KCl浸提、流動分析儀（AutoAnalyser 3，Seal Analytical，Norderstedt，Germany）測定[28]；總無機氮含量（inorganic nitrogen，ION）=銨態氮（NH4+-N）+硝態氮（NO3--N）；有機碳（SOC）含量采用高溫外加熱重鉻酸鉀-容量法測定[27]；計算有機碳比全氮值（C/N）。其中NH4+-N、NO3--N、ION含量只有2017年數據。

1.3 統計分析

植被和土壤數據進行裂區設計的三因素重復測定方差分析（three-way repeated-measures ANOVAs），其中刈割為主區因子，施氮為副區因子，年份為重復測量因子，區組為隨機因子。進行各處理的單因素方差分析（one-way ANOVA），用Tukey’s多重比較法分析不同處理水平間的差異顯著性。用逐步多元回歸檢測土壤含水量、pH、TN、NH4+-N、NO3--N、ION、SOC、C/N與群落及功能群物種豐富度和地上生物量的關系。所有統計與作圖均使用R 3.5.3軟件完成。

2 結果

2.1 植物群落生產力及主要物種組成

2.1.1 群落及功能群物種豐富度和地上生物量 試驗樣地有物種數42種，其中禾草共7種，占群落的16.6%。施氮與刈割留茬高度對群落及功能群的物種豐富度無顯著影響（＞0.05，表1），但禾草及群落物種豐富度隨施氮量增加有降低趨勢（圖1-a）。禾草及群落的地上生物量受施氮、年份、以及施氮與年份交互的影響（＜0.05，表1），施氮使禾草及群落的地上生物量分別提高了72.7%—126.3%、61.6%—96.1%，但在施氮量10—40 g·m-2·a-1的各處理間差異不顯著（＞0.05，圖1-b）。2018年的群落、禾草地上生物量顯著高于2017年水平（＜0.05，表1，圖1-b）。雜類草的地上生物量隨施氮年限增加和施氮量增加有降低趨勢，表明施氮更有利于群落中禾草功能群的生長。降低刈割留茬高度使禾草的地上生物量顯著降低了18.3%，使雜類草的地上生物量顯著提高了24.3%（＜0.05，表1，圖1-b）。功能群相對生物量能反映功能群的優勢度，禾草的地上生物量占群落總生物量的77.2%，非禾本科雜類草則占群落總生物量的22.8%。施氮對禾草與雜類草的相對生物量均無顯著影響（＞0.05），但刈割高度影響顯著（＜0.05，表1），降低刈割留茬高度降低了禾草的相對生物量，提高了雜類草的相對生物量。

2.1.2 群落主要植物組成的重要值 刈割和施氮均顯著影響二裂委陵菜和糙隱子草的重要值，刈割影響星毛委陵菜的重要值，施氮影響無芒雀麥、羊草的重要值，刈割和施氮交互作用影響羊草的重要值，年際變化影響二裂委陵菜和糙隱子草的重要值（＜0.05，表2）。

M4和M8代表刈割留茬高度分別為4 cm和8 cm；N0、N1、N2、N3和N4代表施氮量分別為0、10、20、30和40 g·m-2·a-1，圖2、3和表5同。數據為均值±標準誤，不同的字母代表不同施氮量間差異顯著（P＜0.05）

表1 群落和功能群的物種豐富度、地上生物量及相對地上生物量的三因素方差分析

NS代表無顯著影響，表2、3、4同

NS represent no significant impact. The same as Table 2, Table 3, and Table 4

表2 主要植物重要值的三因素方差分析

多重比較結果顯示，未施氮時，低刈割留茬高度提高羊草的重要值，降低無芒雀麥的重要值；施氮時，低刈割留茬高度降低羊草的重要值，增加無芒雀麥的重要值，且在高濃度施氮（30或40 g·m-2·a-1）情況下，刈割的改變效應越顯著，說明施氮能改變無芒雀麥與羊草對刈割留茬高度的響應（圖2-a，2-b）。當施氮40 g·m-2·a-1時，低刈割留茬高度顯著降低苔草的重要值（＜0.05，圖2-d）。當刈割高度為8 cm時，施氮顯著提高羊草的重要值，降低無芒雀麥的重要值（＜0.05，圖2-b，2-a）。施氮增加二裂委陵菜的重要值，降低糙隱子草的重要值（＜0.05，表2，圖2-c，2-e），但多重比較結果不顯著（＞0.05，圖2-c，2-e）。低刈割留茬高度提高二裂委陵菜和星毛委陵菜的重要值，降低糙隱子草的重要值（＜0.05，表2，圖2-c，2-f，2-e），但多重比較結果不顯著（＞0.05，圖2-c，2-f，2-e）。糙隱子草的重要值在2018年顯著高于2017年，二裂委陵菜則是2017年顯著高于2018年（＜0.05，圖2-e，2-c）。

2.1.3 優勢種功能性狀 施氮顯著影響無芒雀麥和羊草的株高、葉面積和地上部氮素含量，年份顯著影響無芒雀麥和羊草的株高和無芒雀麥地上部氮素含量，施氮與年份交互影響無芒雀麥和羊草的株高（＜0.05，表3）。刈割顯著影響無芒雀麥的株高和羊草的地上部氮素含量（＜0.05，表3），降低刈割留茬高度使無芒雀麥的株高降低了5.2%，使羊草的地上部氮素含量增加了2.1%。

施氮效應的多重比較結果顯示，羊草的株高隨施氮量的增加而增加，無芒雀麥的株高在2017年不受施氮影響，在2018年隨施氮顯著增加，但在施氮量10—40 g·m-2·a-1的各處理間差異不顯著（＞0.05，圖3-a）。施氮顯著增加無芒雀麥和羊草的地上部氮素含量及葉面積（＜0.05，表3，圖3-b，3-c），其中羊草的葉面積在施氮量30—40 g·m-2·a-1的各處理間差異不顯著，無芒雀麥2017年的地上部氮素含量在施氮量10—40 g·m-2·a-1的各處理間差異不顯著，其余功能性狀在施氮量20—40 g·m-2·a-1的各處理間均差異不顯著（＞0.05，圖3）。無芒雀麥及羊草的株高2018年顯著高于2017年，無芒雀麥的地上部氮素含量2017年顯著高于2018年（＜0.05，圖3-a，3-b）。

數據為均值±標準誤，不同的字母代表不同施氮量間差異顯著（P＜0.05）。*，**和***分別代表不同刈割留茬高度間顯著性差異水平為P＜0.05，P＜0.01，P＜0.001

表3 無芒雀麥和羊草功能性狀三因素方差分析

數據為均值±標準誤，不同的字母代表不同施氮量間差異顯著（P＜0.05）

2.2 植物群落生產力及物種組成與土壤性狀的關系

2.2.1 土壤理化性狀 刈割顯著影響土壤TN和SOC含量（＜0.05，表4），但單因素方差分析時不顯著（＞0.05）。土壤TN含量受施氮與刈割交互作用的影響（＜0.05，表4），但不同施氮量間無顯著差異（＞0.05，表5）。施氮顯著影響土壤pH、土壤含水量、NH4+-N、NO3--N及總無機氮（ION）含量（＜0.05），但對SOC含量和C/N無顯著影響（＞0.05，表4）。年份影響土壤pH、土壤含水量、SOC含量和C/N，年份與施氮交互影響土壤pH和土壤含水量（＜0.05，表4）。施氮處理對土壤理化性質影響的多重比較，發現土壤pH（2017年）、土壤含水量（2018年）隨施氮量增加而顯著降低，土壤NH4+-N、NO3--N及ION含量隨施氮量增加而顯著增加（＜0.05，表5）。

2.2.2 群落組成豐富度和生物量與土壤性狀的關系 逐步多元回歸結果表明，土壤含水量對群落及功能群的影響最大，群落、禾草及雜類草的物種豐富度與土壤含水量均為顯著正相關，而群落及禾草的地上生物量與土壤含水量則均為顯著負相關（＜0.05，表6），雜類草的地上生物量與土壤含水量無顯著相關關系（＞0.05，表6）。除了土壤水分因子外，其余土壤因子也不同程度地影響著群落及功能群。土壤pH顯著促進禾草的物種豐富度，抑制雜類草物種豐富度，對群落物種豐富度無顯著影響；土壤TN含量顯著抑制禾草及群落的物種豐富度。NO3--N含量顯著抑制雜類草及群落的物種豐富度；土壤NH4+-N和SOC含量均顯著增加群落及兩功能群的物種豐富度（＜0.05，表6）。土壤TN含量顯著抑制禾草的地上生物量，促進雜類草地上生物量，對群落地上生物量無顯著影響；土壤NO3--N含量顯著促進禾草及群落的地上生物量（＜0.05，表6）。

表4 土壤理化性狀的三因素方差分析

表5 施氮對各處理土壤理化性狀的影響

不同的字母代表不同施氮量間差異顯著，＜0.05

Different letters represent significantly different within each N gradient at＜0.05

表6 群落功能群豐富度、生物量和土壤因子的逐步多元回歸分析

代表響應值，12345和6分別表示土壤含水量、pH、TN、NH4+-N、NO3--N和SOC含量

represents the response value.12345and6represent soil water content, pH, TN, NH4+-N, NO3--N and SOC content, respectively

3 討論

3.1 群落及功能群水平的物種多樣性與生產力

呼倫貝爾草甸草原打草場施氮3年對群落及功能群的物種豐富度無顯著影響，但隨施氮年限增加，物種豐富度有降低趨勢，與前人研究結果一致[4]。禾草的地上生物量占群落總生物量約80%，其變化會導致群落生物量的變化。因此，施氮通過增加多年生禾草的生物量而提高群落的生物量，而對非禾本科雜類草的生物量無顯著影響，這與禾本科占優勢影響其他物種的結論不一致[7,29]，可能是多年生禾草對氮素的響應更加敏感，施氮有利于禾草占據競爭優勢，使得禾草生物量增加而雜類草無顯著影響。短期施氮促進禾草類植物生長，并對非禾本科植物及群落的物種豐富度無顯著影響，說明短期內的施氮可以維持草地的可持續性。施氮超過10 g·m-2·a-1時，牧草生物量的增加幅度減緩。低刈割留茬高度顯著降低禾草的地上生物量（降低了19.5%），影響植物翌年返青、種子萌發、幼苗生長及種子庫多樣性等[15-16]，與鮑雅靜等[11]的研究結果一致。低刈割留茬高度提高雜類草的地上生物量，說明刈割對上層禾草有一定抑制作用，促進了下層闊葉類植物的生長。呼倫貝爾草甸草原刈割留茬高度為8 cm。

少量氮肥添加可提高草地生產力，作用效果與可利用水分有關[8]。草地施氮后，植物生長由氮限制轉化為水分限制，降水量越高群落地上部生物量越高。2018年生長季（5—8月）降水232.4 mm，遠高于2017年生長季的降水量（138.2 mm），促進了植物對氮素的吸收。因此，2018年禾草及群落的生物量均顯著高于2017年。

3.2 主要植物重要值及優勢種功能性狀

隨施氮量增加，羊草的重要值顯著增加而無芒雀麥的重要值顯著降低，群落可能演替為羊草的單優勢種群落。此外，施氮改變了無芒雀麥與羊草對于刈割留茬高度的響應，無芒雀麥更適于低刈割留茬高度，而羊草不耐低留茬高度刈割。施氮降低了C4植物糙隱子草的重要值。施氮增加高大優勢禾草的資源的競爭能力，抑制低矮植物生長，降低物種多樣性[7]。草地刈割可增加下層低矮植物的光能利用率，降低施氮對物種多樣性降低的影響[30]。但高強度刈割抑制羊草生長，增加星毛委陵菜的優勢度，加劇草原退化演替。因此，施氮量高和低刈割留茬高度改變植物種類組成和優勢度，影響群落的演替進程。適宜的刈割留茬高度（8 cm）結合少量施氮有利于維持植物群落結構。植物功能性狀對養分添加的響應方式基本一致，施氮顯著增加無芒雀麥和羊草的株高、葉面積及氮素含量[21]，提高植物的光合競爭能力，從而提高其生物量及營養品質，但施氮量20—40 g·m-2·a-1時，優勢種的功能性狀差異不顯著。結合施氮對生物量的影響效應，呼倫貝爾草甸草原的適宜施氮量為10—20 g·m-2·a-1。

3.3 土壤性狀與群落生產力及物種組成的關系

土壤含水量對群落及功能群物種豐富度和地上生物量的影響最大。群落物種豐富度與土壤含水量顯著正相關，與典型草原研究結果一致[3]，施氮顯著降低土壤含水量，物種豐富度也呈現降低趨勢，施氮可能通過間接影響土壤含水量影響群落物種豐富度[3]，補充氮素后，水分成為草地限制因子，影響半干旱草原地區植物建植與生長，進而影響群落物種豐富度[31]。群落及禾草地上生物量與土壤含水量呈顯著負相關，與BAI等[2]研究一致，植物生產力對氮添加的響應很大程度上依賴于土壤含水量[2]。植物旺盛生長吸收土壤中的氮素消耗大量土壤水分，導致土壤水分含量下降，也可能是植物提高生產力后負反饋作用于土壤含水量的結果。雜類草的地上生物量與土壤含水量無顯著相關關系，可能是由于群落中存在多年生禾草與闊葉雜草的補償性生長，多年生禾草對土壤水分變化較為敏感，具有較高的水分利用效率，羊草的快速增長限制了闊葉雜草對水分和養分的利用[32]。

土壤pH促進禾草的物種豐富度，抑制雜類草物種豐富度，二者相互補償使得pH對群落整體物種豐富度無顯著影響。土壤中NO3--N的含量遠高于NH4+-N，NH4+-N顯著增加群落及兩功能群的物種豐富度，NO3--N顯著促進群落及禾草的地上生物量，抑制雜類草物種豐富度。可能是由于施氮增加土壤無機氮含量，降低土壤pH，喜氮的禾草類植物搶占資源、快速發展，從而抑制了雜類草增長[7]，這與施氮增加了一年生雜類草的結論有所出入[2]。土壤全氮（TN）含量抑制禾草的物種豐富度和地上生物量及群落的物種豐富度，促進雜類草地上生物量，對群落地上生物量無顯著影響。SOC含量顯著增加群落及兩功能群的物種豐富度。結合施氮對土壤TN含量、SOC含量及群落和功能群的物種豐富度無顯著影響。說明群落組成與土壤的本底條件息息相關，土壤TN及SOC含量是比較穩定的性狀，不易隨施氮而輕易改變。

4 結論

施氮與刈割的主效應及互作效應對群落和功能群的物種豐富度無顯著影響（＞0.05）。施氮增加禾草及群落的地上生物量，增加無芒雀麥和羊草的株高、葉面積和地上部氮素含量（＜0.05），但施氮量在20—40 g·m-2·a-1的各處理間差異不顯著。低刈割留茬高度（4 cm）顯著降低禾草的地上生物量，提高二裂委陵菜、星毛委陵菜的重要值（＜0.05），加速草地的退化演替，不利于打草場的可持續利用。土壤含水量對植物功能群、物種豐富度和生物量的影響最大。植物對氮素的利用依賴于水分的有效性。刈割留茬8 cm配合施氮10—20 g·m-2·a-1是呼倫貝爾草甸草原打草場可持續利用的基礎。

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Effects of Nitrogen Application and Clipping Height on Vegetation Productivity and Plant Community Composition of Haying Meadow Steppe

WANG KaiLi, YANG HeLong, XIAO Hong, SUN Wei, RONG YuPing

(College of Grassland Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193)

【】The aim of this study was to improve soil nutrients in haying steppe, to increase grassland productivity, and to maintain sustainable utilize of grassland.【】Five nitrogen application levels (0, 10, 20, 30, and 40 g N·m-2·a-1) and two mowing heights (4 and 8 cm) were set in the haying field of Hulunbuir Grassland Agro-ecosystem Experiment Station with spit-plot design, which was carried out in mid-June and mid-August from 2016 to 2019, respectively, and the responses of nitrogen application and clipping height to community and plant functional group’s species richness and aboveground biomass, crucial species’ important value, dominant species’ functional traits, and soil properties were investigated.【】The results showed that nitrogen application and mowing height had no significant effect on community and plant functional group’s species richness (＞0.05). Nitrogen application significantly increased the aboveground biomass of grasses and community by 69.2%-115.3% and 36.5%-84.8%, respectively (＜0.05), but there was no significant difference within 10-40 g·m-2·a-1. Lower cutting height significantly reduced the aboveground biomass of grasses by 18.3% (＜0.05). Nitrogen application significantly increased and reduced the important value ofand, respectively (＜0.05). Lower mowing height significantly reduced the important value of, which increased the value of; nitrogen application increased the important value ofwhich reduced the important value of(＜0.05). Lower cutting height significantly increased the important value ofandand reduced the important value of(＜0.05). Nitrogen addition significantly increased the plant height, leaf area and shoot nitrogen content ofand(＜0.05), but there was no significant difference within 20-40 g·m-2·a-1. The soil pH and soil water content decreased significantly along with the increase of nitrogen application rate, while NH4+-N, NO3--N and inorganic nitrogen (ION) in soil increased (＜0.05). The species richness of community, grasses and nongraminous forbs was positively correlated with soil water content, while the aboveground biomass of community and grasses was negatively correlated with soil water content (＜0.05).【】Short-term nitrogen application and suitable clipping height were beneficial to improve vegetation productivity and maintain community composition, and the effects of nitrogen addition were strongly dependent on water availability. It was suggested that the suitable mowing height of grassland in Hulunber haying meadow steppe was 8 cm, and the comfortable nitrogen application rate was 10-20 g·m-2·a-1.

nitrogen application; mowing; haying meadow steppe; functional group; functional traits; species richness; biomass; Hulunber

10.3864/j.issn.0578-1752.2020.13.011

2019-09-11；

2020-02-10

國家重點研發計劃（2016YFC0500603）

王開麗，E-mail：wangkaili@cau.edu.cn。通信作者戎郁萍，E-mail：rongyuping@cau.edu.cn

（責任編輯 林鑒非，李云霞）