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内蒙古典型草原是我国北方重要的畜牧业生产基地和绿色生态屏障,对维持区域生态系统平衡和稳定具有重要作用。近半个世纪以来,该地区草原出现了严重退化,草地质量明显下降,制约着草地畜牧业的可持续发展。适当建植人工草地可以缓解天然草地退化导致的生产力不足,维持畜牧业可持续发展。但内蒙古典型草原区降水呈减少且年际波动加剧的趋势,对人工草地建设带来了巨大的障碍。不同种植模式下人工草地生产力对水分具有差异性响应。另外,水分通过改变人工草地土壤氮含量和牧草生物固氮能力,进而对牧草可利用氮素来源产生影响,间接影响人工草地的生产力。因此,为了明确人工草地生产力和氮素利用对水分的差异性响应机理,本文对内蒙古典型草原区单播苜蓿、单播披碱草、苜蓿+披碱草混播的人工草地进行控制水分实验,测定了不同水分条件下牧草生长、土壤氮素分布、氮素利用来源及其分配。结果表明:(1)单播紫花苜蓿、单播垂穗披碱草、混播披碱草+苜蓿的高度和生物量对水分条件有差异性响应。水分增加时紫花苜蓿的高度变化率要小于水分减少时,以2015年为例,水分增加时紫花苜蓿高度的变化率在混播时为9.6%,单播时为15.5%,而在水分减少时混播为35.3%,单播为22.2%,说明紫花苜蓿的高度对水分减少时更为敏感。在水分减少时,垂穗披碱草高度的变化率显著小于苜蓿高度的变化率,水分减少时垂穗披碱草的变化率在混播时为4.4%,单播时为0.7%,在水分条件较差时相比紫花苜蓿可以更好的适应环境。苜蓿+披碱草混播相对苜蓿单播人工草地虽未在生物量上表现出显著的优势,但在水分波动条件下可以比单播苜蓿更为稳定。披碱草的叶面积和比叶面积在不同水分条件下有显著差异。混播与单播对相同水分条件下同种牧草叶面积和比叶面积无显著影响。牧草的叶面积和茎叶比相对比叶面积更容易受到土壤碳氮的影响。(2)水分增加有利于土壤氮素的增加,且苜蓿+披碱草混播和苜蓿单播有利于土壤中硝态氮的积累。土壤全氮含量在-50%水分最低;但不同种植模式人工草地土壤全氮含量在相同水分条件下无显著差异。混播和苜蓿单播的土壤硝态氮含量显著高于披碱草单播。(3)水分越高,苜蓿的固氮率越高;且混播显著提高了苜蓿的固氮率。混播苜蓿从土壤吸收氮素的比例均随着水分的增加而降低,依次为87.4%,85.1%,76.9%;单播苜蓿从土壤中吸收氮素的比例也随着水分的增加而降低,依次为91.9%,89.3%,82.3%。同样水分条件下,与单播苜蓿相比混播中苜蓿可以依靠生物固氮获得更多氮素。苜蓿+披碱草混播人工草地中,苜蓿固定的氮素向披碱草转移受到水分的限制,混播披碱草从土壤中吸收氮素的比例随着水分的增加而降低,依次为90.8%,84.4%,80.6%。(4)牧草根、茎、叶中的氮含量在不同水分条件下无显著差异;单播苜蓿和混播苜蓿根、茎、叶的氮含量均显著高于披碱草的氮含量;同种牧草根、茎、叶氮含量在混播或单播下无显著差异。茎、叶氮产量随水分增加而显著升高,但混播与单播对牧草器官的氮产量无显著影响。水分和种植模式对牧草根、茎、叶氮素分配比例无显著作用。水分只对混播披碱草的氮素利用效率有显著影响,对混播苜蓿、单播苜蓿、单播披碱草的氮素利用效率无显著作用。土壤氮素含量对混播苜蓿的氮素利用效率有显著负效应;混播披碱草氮素利用效率受到水分的显著影响;土壤氮素和土壤水分间接影响了单播苜蓿和单播披碱草氮素利用效率。通过三年苜蓿单播、披碱草单播及苜蓿+披碱草混播人工草地的水分控制实验,发现水分增加有利于人工草地的生产力的提高;苜蓿+披碱草混播人工草地生产力显著高于单播披碱草,且在水分波动条件下比单播苜蓿更稳定。苜蓿+披碱草的混播可以提高苜蓿的固氮能力,增加人工草地氮产量并提高牧草品质,缓解氮素对人工草地生产力的限制。