氮添加和刈割对内蒙古弃耕草地冷蒿氮和水分利用效率的影响

• 作者: Huajie Diao Paul Kardol Kuanhu Dong Changhui Wang
• 来源期刊: 植物生态学报（英文版）
• 关键词: 氮添加 刈割 氮利用效率 半干旱草地 水分利用效率
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: RESEARCH ARTICLES
• 页码范围: 515-526
• 页数: 12页
• 语种: 英文
• DOI: 10.1093/jpe/rtab006

摘要

在氮和水分限制的区域,植物氮利用效率(NUE)和水分利用效率(WUE)决定了它们在群落中的竞争优势.冷蒿(Artemisia frigida)是半干旱草地重度退化的先锋物种,在不同退化程度的草地中具有不同的优势度,经常被认为是退化草地群落演替的指示物种.退化草地恢复过程中,氮添加和割草如何影响冷蒿的NUE和WUE尚不清晰.以内蒙古多伦县弃耕草地为研究对象,选取两个不同群落斑块(禾草和冷蒿为优势物种的斑块),经过长期(2006-2013)氮添加和刈割(对照、氮添加、刈割、氮添加+刈割)处理后,研究冷蒿的NUE(叶片碳氮比)和WUE(叶片碳同位素,δ13C)对氮添加、刈割及其交互作用的响应;结合植物和土壤的碳、氮同位素(δ13C和δ15N)及碳、氮库探究退化草地恢复过程中植物的资源利用策略及其机制.研究结果表明:(1)氮添加对冷蒿的WUE没有显著影响(P＞0.05),但NUE在禾草和冷蒿斑块中分别显著降低了42.9％和26.6％(P＜0.05);(2)植物对不同氮源(NH4+或NO3-)的利用会引起植物和土壤δ15N的分馏,研究表明叶片和土壤的δ15N与NUE呈现相反的变化趋势,因此冷蒿的NUE对氮添加的响应与不同氮源的利用有关;(3)刈割不影响冷蒿的NUE(P＞0.05),但在禾草斑块,冷蒿的WUE在刈割处理下显著提高了2.3％(P＜0.05);(4)在禾草斑块,氮添加减缓了割草对冷蒿WUE的促进作用;(5)结构方程模型显示,土壤含水量直接或间接的调控着冷蒿的WUE和NUE.综上所述,在禾草斑块,氮添加+刈割处理维持较低的NUE和WUE,不利于冷蒿对资源的竞争,进一步降低其优势度,这也预示着氮添加+刈割处理会促进退化草地的恢复.