氮磷添加对呼伦贝尔草地植物群落物种多样性与稳定性的影响

来源 :黑龙江八一农垦大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:gogoboy725
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在工业发展和全球气候变化的共同作用,大气氮沉降量逐渐增加,从而使陆地生态系统可利用性氮(N)逐渐增加。草地作为陆地生态系统重要组成部分,受氮沉降影响显著,一些受N限制植物出现“N饱和现象”,转而受磷(P)或其他元素限制。本研究依托于中国科学院沈阳应用生态研究所额尔古纳森林草原过渡带生态系统研究站氮磷添加控制实验平台,研究N限制和非限制条件下,P素对草地植物群落物种多样性与稳定性的影响。本研究利用平台中磷添加量0、2、4、6、8和10 g m-26个水平与氮添加量0和10 g m-22个水平交互作用,共12个处理。在2017年-2019年生物量最大时期开展植物群落调查,分析了氮磷添加对土壤养分含量、物种多样性和生产力的影响,同时研究了多样性-稳定性维持的相关机理。主要结论如下:(1)养分添加改变了土壤养分含量。氮添加增加了土壤有机碳含量,氮磷添加对土壤全氮含量均无显著影响,显著增加了土壤无机氮含量;磷添加显著增加了土壤全磷含量、速效磷含量。氮磷添加对土壤pH和含水量影响均不显著。(2)氮添加显著影响了植物生产力。氮添加显著增加了群落生产力,根茎禾草生产力,显著降低了杂类草生产力;磷添加对群落和功能群生产力均无显著影响。N10处理时群落生产力均高于N0处理时群落生产力1.6倍以上。氮添加显著增加了根茎禾草相对生物量,显著降低了豆科植物、丛生禾草和杂类草相对生物量;磷肥的施用对本研究中功能群相对生物量均无显著影响。(3)氮添加显著降低了植物物种多样性。氮添加显著降低了群落物种多样性各项指数,磷添加仅显著影响了群落物种丰富度。氮添加显著降低了豆科植物物种丰富度、丛生禾草物种丰富度和杂类草物种丰富度。氮添加显著降低丛生禾草Shannon-Wiener指数和杂类草Pielou指数,显著增加了杂类草的Shannon-Wiener和Simpson指数。(4)氮磷添加显著影响了植物稳定性。氮、磷添加以及N和Pr交互作用均显著影响了群落、功能群和种群三个生态等级的稳定性。氮添加显著影响了除豆科植物外的功能群稳定性,磷添加显著影响了除丛生禾草外的功能群稳定性。群落、功能群和种群稳定性均与群落物种多样性无显著相关性。氮磷添加显著影响了各功能群稳定性,各功能群稳定性与其功能群物种多样性均无显著相关性。(5)不同养分添加维持群落稳定性的机理也不同。磷单独添加时群落存在物种异步性效应和投资组合效应,投资组合效应是维持群落稳定性的主要机理。氮磷共同添加时群落存在选择效应、投资组合效应和物种异步性效应,选择效应是维持群落稳定性的主要机理。综上所述,氮磷添加显著影响了土壤速效养分、群落物种多样性和稳定性,磷添加对植物生产力无显著影响;不同养分添加对维持群落稳定性机理也不同。磷添加并没有改变氮沉降对草地生态系统物种多样性和生产力的影响。磷添加显著改变了氮沉降背景下群落稳定性的变化。
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