题名 | 氮磷添加对北方草原生态系统群落和碳氮磷化学计量特征的影响 |
作者 | 李冬冬 |
答辩日期 | 2020-05-25 |
文献子类 | 硕士 |
授予单位 | 中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心) |
授予地点 | 北京 |
导师 | 焦峰 |
关键词 | 氮磷添加 物种多样性 生物量 根冠比 生态化学计量特征 |
学位名称 | 农学硕士 |
学位专业 | 水土保持与荒漠化防治 |
英文摘要 | 由于人们在工业生产和农业种植过程中过渡的依赖化石燃料和化肥,导致全球范围内大气氮沉降的含量连年上升,草地生态系统可能由氮限制慢慢转化为受其他营养元素限制。氮磷在植物代谢中存在协同作用,磷对植物营养浓度的影响与氮添加相关。本研究以内蒙古自治区3种草原类型区(草甸草原、典型草原、荒漠草原)为研究对象,研究氮磷添加对不同草原类型区草原生物量及根冠比,物种多样性和生产力,土壤、叶片和根系C、N、P及化学计量比的影响,主要结论如下: (1)通过对3种草原类型区站点草地群落科的种数分布组成分析,均以禾本科、菊科和豆科三大科为主;而且物种丰富度指数随着氮素或磷素添加浓度呈现降低的趋势,依次为荒漠草原>草甸草原>典型草原。对于物种多样性指数而言,无论氮素或磷素添加对3种草原类型区的Shannon-Wiener指数远远大于Simpson指数和Pielou指数,而且Simpson指数和Pielou指数的大小基本接近,且呈现出相似的变化趋势。物种丰富度指数与年均温和生长季月均温均呈显著负相关(P < 0.05),与年降水量(P < 0.05)和生长季月降水量(P < 0.01)呈显著或极显著的正相关关系。 (2)氮磷添加试验显著提高了草甸草原和荒漠草原草地群落地上生物量,并且随着施氮浓度越高,地上生物量呈现上升变化趋势,而对典型草原草地群落地上生物量影响不显著(P > 0.05);N、P添加显著提高了典型草原和荒漠草原草地群落地下生物量,而对草甸草原草地群落地下生物量略微下降趋势(P > 0.05)。 (3)不同N添加水平对三种不同草原类型区草地群落生物量存在正相关关系,同时植物生物量还明显受到年降雨量和干旱指数的影响。不同P添加水平对三种不同草原类型区草地群落地上生物量、地下生物量和总生物量均没有明显的相关关系。N、P添加对草原类型区各个生物量也存在一定的差异性(P < 0.05),地下、地下/地上和总生物量的空间分布存差异性最显著。 (4)氮添加处理下,对3种不同草原类型区0-10 cm和10-30 cm的土壤有机碳和全氮没有显著影响。典型草原类型区0-10 cm和10-30 cm土壤C:N均表现为先上升后下降的趋势,其他类型不同土层土壤C:N的基本不变,总体上对土壤C:N影响不显著;草甸草原类型区0-10 cm土壤C:P和N:P均下降的趋势,而其它类型区的0-10 cm和10-30 cm土壤C:P和N:P呈现上升趋势。 (5)在氮添加条件下,叶片、根系的C、N、P各元素之间的相关性相对较弱,相比而言叶片与根系之间的相关性较显著。在氮添加处理下,3种草原类型区叶片-根系的C、N之间的相关性比较强,各元素化学计量比相关性相对较弱。在磷添加处理下,典型草原整体相关性比较弱,而草甸草原和荒漠草原相关性比较显著。 由于人们在工业生产和农业种植过程中过渡的依赖化石燃料和化肥,导致全球范围内大气氮沉降的含量连年上升,草地生态系统可能由氮限制慢慢转化为受其他营养元素限制。氮磷在植物代谢中存在协同作用,磷对植物营养浓度的影响与氮添加相关。本研究以内蒙古自治区3种草原类型区(草甸草原、典型草原、荒漠草原)为研究对象,研究氮磷添加对不同草原类型区草原生物量及根冠比,物种多样性和生产力,土壤、叶片和根系C、N、P及化学计量比的影响,主要结论如下: (1)通过对3种草原类型区站点草地群落科的种数分布组成分析,均以禾本科、菊科和豆科三大科为主;而且物种丰富度指数随着氮素或磷素添加浓度呈现降低的趋势,依次为荒漠草原>草甸草原>典型草原。对于物种多样性指数而言,无论氮素或磷素添加对3种草原类型区的Shannon-Wiener指数远远大于Simpson指数和Pielou指数,而且Simpson指数和Pielou指数的大小基本接近,且呈现出相似的变化趋势。物种丰富度指数与年均温和生长季月均温均呈显著负相关(P < 0.05),与年降水量(P < 0.05)和生长季月降水量(P < 0.01)呈显著或极显著的正相关关系。 (2)氮磷添加试验显著提高了草甸草原和荒漠草原草地群落地上生物量,并且随着施氮浓度越高,地上生物量呈现上升变化趋势,而对典型草原草地群落地上生物量影响不显著(P > 0.05);N、P添加显著提高了典型草原和荒漠草原草地群落地下生物量,而对草甸草原草地群落地下生物量略微下降趋势(P > 0.05)。 (3)不同N添加水平对三种不同草原类型区草地群落生物量存在正相关关系,同时植物生物量还明显受到年降雨量和干旱指数的影响。不同P添加水平对三种不同草原类型区草地群落地上生物量、地下生物量和总生物量均没有明显的相关关系。N、P添加对草原类型区各个生物量也存在一定的差异性(P < 0.05),地下、地下/地上和总生物量的空间分布存差异性最显著。 (4)氮添加处理下,对3种不同草原类型区0-10 cm和10-30 cm的土壤有机碳和全氮没有显著影响。典型草原类型区0-10 cm和10-30 cm土壤C:N均表现为先上升后下降的趋势,其他类型不同土层土壤C:N的基本不变,总体上对土壤C:N影响不显著;草甸草原类型区0-10 cm土壤C:P和N:P均下降的趋势,而其它类型区的0-10 cm和10-30 cm土壤C:P和N:P呈现上升趋势。 (5)在氮添加条件下,叶片、根系的C、N、P各元素之间的相关性相对较弱,相比而言叶片与根系之间的相关性较显著。在氮添加处理下,3种草原类型区叶片-根系的C、N之间的相关性比较强,各元素化学计量比相关性相对较弱。在磷添加处理下,典型草原整体相关性比较弱,而草甸草原和荒漠草原相关性比较显著。 由于人们在工业生产和农业种植过程中过渡的依赖化石燃料和化肥,导致全球范围内大气氮沉降的含量连年上升,草地生态系统可能由氮限制慢慢转化为受其他营养元素限制。氮磷在植物代谢中存在协同作用,磷对植物营养浓度的影响与氮添加相关。本研究以内蒙古自治区3种草原类型区(草甸草原、典型草原、荒漠草原)为研究对象,研究氮磷添加对不同草原类型区草原生物量及根冠比,物种多样性和生产力,土壤、叶片和根系C、N、P及化学计量比的影响,主要结论如下: (1)通过对3种草原类型区站点草地群落科的种数分布组成分析,均以禾本科、菊科和豆科三大科为主;而且物种丰富度指数随着氮素或磷素添加浓度呈现降低的趋势,依次为荒漠草原>草甸草原>典型草原。对于物种多样性指数而言,无论氮素或磷素添加对3种草原类型区的Shannon-Wiener指数远远大于Simpson指数和Pielou指数,而且Simpson指数和Pielou指数的大小基本接近,且呈现出相似的变化趋势。物种丰富度指数与年均温和生长季月均温均呈显著负相关(P < 0.05),与年降水量(P < 0.05)和生长季月降水量(P < 0.01)呈显著或极显著的正相关关系。 (2)氮磷添加试验显著提高了草甸草原和荒漠草原草地群落地上生物量,并且随着施氮浓度越高,地上生物量呈现上升变化趋势,而对典型草原草地群落地上生物量影响不显著(P > 0.05);N、P添加显著提高了典型草原和荒漠草原草地群落地下生物量,而对草甸草原草地群落地下生物量略微下降趋势(P > 0.05)。 (3)不同N添加水平对三种不同草原类型区草地群落生物量存在正相关关系,同时植物生物量还明显受到年降雨量和干旱指数的影响。不同P添加水平对三种不同草原类型区草地群落地上生物量、地下生物量和总生物量均没有明显的相关关系。N、P添加对草原类型区各个生物量也存在一定的差异性(P < 0.05),地下、地下/地上和总生物量的空间分布存差异性最显著。 (4)氮添加处理下,对3种不同草原类型区0-10 cm和10-30 cm的土壤有机碳和全氮没有显著影响。典型草原类型区0-10 cm和10-30 cm土壤C:N均表现为先上升后下降的趋势,其他类型不同土层土壤C:N的基本不变,总体上对土壤C:N影响不显著;草甸草原类型区0-10 cm土壤C:P和N:P均下降的趋势,而其它类型区的0-10 cm和10-30 cm土壤C:P和N:P呈现上升趋势。 (5)在氮添加条件下,叶片、根系的C、N、P各元素之间的相关性相对较弱,相比而言叶片与根系之间的相关性较显著。在氮添加处理下,3种草原类型区叶片-根系的C、N之间的相关性比较强,各元素化学计量比相关性相对较弱。在磷添加处理下,典型草原整体相关性比较弱,而草甸草原和荒漠草原相关性比较显著。 |
语种 | 中文 |
内容类型 | 学位论文 |
源URL | [http://ir.iswc.ac.cn/handle/361005/9198] ![]() |
专题 | 水保所2018届毕业生论文 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 李冬冬. 氮磷添加对北方草原生态系统群落和碳氮磷化学计量特征的影响[D]. 北京. 中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心). 2020. |
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