添加氮肥对高寒草甸群落生物量的影响

    党永桂

    摘要：以高寒嵩草（Kobresia）草甸为研究对象，分析了施用硝酸铵对高寒草甸群落生物量、植物养分及土壤养分的影响。结果表明，在施肥量为300 kg/hm2时，群落植被鲜重和干重为710.40 g/m2和329.07 g/m2，均显著高于其他处理。在施肥量为150 kg/hm2时，高寒草甸植物全氮达到最大值，为0.068 g/kg，此时土壤全氮、土壤全磷和土壤全钾都为最大值。

    关键词：高寒草甸；嵩草（Kobresia）；施肥；生物量

    中图分类号：S814.4 文献标识码：A 文章编号：1007-273X（2018）09-0009-02

    研究表明，外源氮素添加能增加土壤速效氮，进而影响根系动态特征和分布格局[1]，导致高寒草甸地上生物量发生变化[2]。尽管多数研究指出，氮添加能提高高寒草甸群落生产力[3]，但施肥量和高寒草甸群落生产力并非呈线性关系，而是存在饱和现象[2]。例如，内蒙古温带草地群落生产的氮饱和阈值为105 kg/hm2，高寒草甸群落的氮饱和阈值为50 kg/hm2。也有研究表明，氮素添加对高寒草甸群落生产力无影响。而这些差异不仅受植被类型、环境等影响，也与肥料类型，N、P配施等有关。例如，卡着才让等[4]以尿素为材料分析指出，在施肥量为150 kg/hm2时，高寒草甸地上生物量显著增加（P≤0.05），而在施用硫酸铵条件下，则是在200 kg/hm2时地上生物量达到最大值[5]。鉴于此，试验分析了不同氮肥水平对高寒嵩草（Kobresia）草甸群落生产力、植物养分及土壤养分的影响，以期为高寒草甸退化草地恢复和改良提供数据参考。

    1 材料与方法

    1.1 研究区概况

    研究区位于青海省海晏县境内，属于高原亚干旱气候，春季干旱多风，夏季凉爽，秋季短暂，冬季漫长，平均气温1.5 ℃左右，年降水量在400 mm左右，年蒸发量为1 581.75 mm左右，无绝对无霜期。

    1.2 试验设计

    选取嵩草长势基本一致，围栏封育50 m×50 m的样地，该样地是冬季牧场。采用完全随机设计，共设置T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8及对照9个氮肥施肥梯度，施肥量分别为50、100、150、200、250、300、350、400 kg/hm2及不施氮肥（对照），在样地内按照3 m×3 m划分小区，小区间隔1 m，每个小区为一个重复，每个处理3次重复。

    在高寒草甸生长旺盛的7月上旬，按照试验设计以硝酸铵的形式在每个小区一次性均匀撒施氮肥，为保证施肥效果，施肥时间选在雨天或晴天的傍晚进行。

    1.3 指标测定

    9月上旬每个小区随机选取1 m×1 m的样方，采用收割法，齐地面剪取植物地上部，测定鲜重后在80 ℃烘箱中烘至恒重测干重。将测完干重的植物样品粉碎，过0.15 mm筛保存，用于测定植物全氮、全磷和全钾。

    采集植物样品的同时，在每个小区内采用梅花形布点，采集5个点0～20 cm土壤样品，自然风干后测定土壤全氮、全磷和全钾。

    1.4 统计分析

    利用SPSS13.0单因素AVONA进行方差分析，利用Excel绘制三线表。

    2 结果与分析

    2.1 施肥量对地上植物生物量的影响

    如表1所示，随着施肥量的增加，高寒草甸群落生物量表现出“M”型增长曲线，在施肥量为150 kg/hm2时，群落鲜重干重达到第一峰值，在施肥量为300 kg/hm2时，群落鲜重干重达到最大值，分别为710.40、329.07 g/m2，较CK处理分别增加了173.79%和163.11%（P<0.05）。

    2.2 施肥对高寒草甸植物N、P、K的影响

    如表2所示，在施肥量为150 kg/hm2和250 kg/hm2，高寒草甸植物全氮达到最大值，为0.61 g/kg，而在施肥量为300 kg/hm2时，高寒草甸植物全氮则为最小值。同样，在施肥量为150 kg/hm2时，植物全磷为0.068 g/kg，显著高于其他处理（P<0.05）。然而，不同施肥处理下的植物全钾并无显著性差异（P>0.05）。

    2.3 施氮肥对土壤养分的影响

    如表3所示，不同施肥水平下，高寒草甸土壤养分变化完全不同。在施肥量为150 kg/hm2时，土壤全氮、土壤全磷和土壤全钾都为最大值。其中，T3处理的土壤全氮为0.19 g/kg，其与T6处理差异不显著（P>0.05），而高于其他处理（P<0.05）；土壤全磷为0.068 g/kg，显著高于其他处理（P<0.05），而不同施肥处理的土壤全钾并无显著性差异（P>0.05）。

    3 讨论

    长期以来，众多学者从氮肥用量、氮肥类型、施肥时间等多个层面分析了施肥对高寒草甸群落的影响。杨元武等[6]在分析尿素等肥料对高寒草甸初级生产力的影响时指出，在尿素施用量为244 kg/hm2时，高寒草甸地上生物量顯著增加，而且垂穗披碱草、异针茅、小嵩草等优良牧草生物量也显著增加。相比于尿素，施用硫酸铵最适量为264 kg/hm2，此时植物生物量达到最大值[2]，显著高于施尿素。本研究发现，随着施肥量增加，高寒草甸群落生物量呈“双峰”曲线变化，且在施肥量为300 kg/hm2时达最大值，而且土壤养分与生物量呈现协同变化。显然，外源施肥尽管对高寒草甸群落生物量有显著影响，但土壤养分的高低也一定程度上影响了外源施肥量的大小。同时，高寒草甸群落不同功能群也对施肥有不同影响[3]，这些都有待进一步探讨。

    参考文献：

    [1] 字洪标，陈 焱，胡 雷，等.氮肥添加对川西北高寒草甸植物群落根系动态的影响[J].植物生态学报，2018，42（1）：38-49.

    [2] 宗 宁，段 呈，耿守保，等.增温施氮对高寒草甸生产力及生物量分配的影响[J].应用生态学报，2018，29（1）：59-67.

    [3] 王 奇，王金枝，姜丽丽，等.氮和磷添加对草原群落特征及有关生态过程的影响[J].草地学报，2017，25（5）：914-919.

    [4] 卡着才让，德科加，徐成体.不同施肥时间及施氮水平对高寒草甸生物量和土壤养分的影响[J].草地学报，2015，23（4）：726-732.

    [5] 王 伟，德科加.不同氣肥及施氣水平对称多县高寒草甸生物量和养分的影响[J].草地学报，2015，23（5）：968-977.

    [6] 杨元武，周华坤，李希来，等.高寒草甸物种多样性和生产力对养分添加的初期响应[J].西北农业学报，2017，26（2）：159-166.