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为理解咸水和不断增加的干沉降所带来的氮素输入对荒漠生态系统植物群落特征的影响及荒漠生态系统稳定性的效应与机理,于2004-05年在塔克拉玛干沙漠北缘的荒漠河岸开展野外定点试验,研究不同水平的氮素和咸水对土壤性质、地上植被群落、土壤种子库及种子库与地上植被关系的影响等问题,以期为河道输水植被恢复过程中水分和氮素的贡献及其交互作用的机理提供理论依据。主要结论如下:
输入水分和氮素显著提高土壤养分和土壤含水量,并降低土壤pH值。咸水灌溉引起表层土壤含盐量的波动性变化以及土体含盐量的增加。
水分和氮素对荒漠植物群落密度和组成有显著影响。随着水分输入增加群落密度增加,但不同物种对水分和氮素响应的敏感程度不同。
群落的植被覆盖度和净初级生产力随着水分和氮素的增加而增加。水分和氮素通过改变不同生活型或物种的密度、覆盖度、净初级生产力,从而使一年生草本植物的综合优势度增加,而灌木和多年生草本则呈下降趋势。
塔克拉玛干沙漠北缘土壤种子库属于持续土壤种子库中的类型IV,在时空上表现出相应的分布规律。水分和氮素的输入对土壤种子库的物种组成、季节动态以及分布特征没有显著影响,但显著增加种子库的库容。
结果表明,水分和养分作为荒漠生态系统中最重要的生态因子,显著影响荒漠生态系统重植物生存环境、物种多样性特征以及荒漠生态系统的稳定性,具体表现为水分和氮素输入增加初级净生产力和覆盖度,水分和氮素输入对一年生草本影响比多年生草本和木本植物生长更为明显。因此在实践过程中要充分认识到水分和养分对荒漠生态系统的作用,合理有效地利用水分和养分资源来维护荒漠生态系统的稳定性。