人工施鸡粪对退化草地生产力的影响及其机制

摘要

养分亏缺是限制我国北方干旱半干旱区退化草地生产力的一个重要因素。实践表明，在我国北方草地开发的草原牧鸡生态经济技术已经开始推广，其养分添加效应也受到了关注。为了揭示了草原牧鸡对退化沙地草地的养分添加效应、确定适宜的牧鸡推广参考密度范围、制定合理的退化草地生态系统的恢复管理措施提供依据，本文在我国北方浑善达克沙地开展了不同梯度鸡粪添加试验，即500，1000，1500，2000，2500，3000 kg·ha-1·yr-1，以不添加（CK)为对照，研究了鸡粪添加对沙地土壤理化性质、沙地群落生态系统结构与功能，以及优势植物物种冰草生理生态指标的影响。主要研究结果如下:
　　1.养分添加对沙地土壤理化性质的影响
　　研究结果表明，对照处理小区的表层土壤(0-20cm) pH值平均为7.5，表明试验区的土壤偏碱性;鸡粪添加显著降低了表层土壤的pH值，但是深层(20-40cm)土壤的pH值影响不大，表明鸡粪添加能够改善表层土壤的酸碱度;一定强度的养分添加显著地增加了表层土壤有机质、N、P和K含量以及C∶N、C∶P和N∶P等化学元素计量比，且极值出现在1500-2500 kg·ha-1·yr-1之间。因此，鸡粪添加能够改善退化沙地土壤的理化性质,但影响程度存在着上限阀值，这个阈值可能在1500-2500 kg·ha-1·yr-1之间。
　　2.养分添加对沙地植被群落结构和功能的影响
　　鸡粪添加能够显著地(P＜0.05)提高植被群落的生产力、盖度、物种丰富度以及长期WUE，但养分添加强度在高于2000 kg·ha-1·yr-1水平下，植被生产力和盖度增加的幅度明显降低，物种丰富度开始逐渐下降，长期WUE开始下降，但仍然高于对照处理。NUE随养分添加强度的增大，先显著上升，在超过1500 kg· ha-1·yr-1的添加强度时则趋于稳定。群落的根冠比的则与养分添加的量成负相关关系。由此可见，鸡粪添加对沙地植物群落结构的影响存在着上限阀值，这个阈值可能在1500-2000kg·ha-1·yr-1之间。该研究结果有力地说明了养分亏缺显著限制了我国北方半干旱草地的生产力;一定梯度鸡粪添加能够提高群落水/养分利用效率，提高初级生产力，增加植被覆盖度，增加物种多样性，改变了群落光合同化物的分配，有利于天然退化草场的功能发挥以及植被恢复。
　　3.养分添加对沙地优势物种冰草生理生态指标的影响
　　鸡粪的添加可以显著地增加冰草叶养分含量、Pn、Gs、Tr、叶色素含量、Fv/Fm、φPSⅡ、ETR、单株成穗数、结实率、种子千粒重以及种子发芽率等。由此可见，鸡粪添加显著改变了半干旱沙地草地优势物种冰草的生理特性，使其向着提高退化草地优势物种生存与繁衍能力的方向发生变化，但是存在一个在1500-2500kg·ha-1·yr-1的养分上限阈值。
　　综上所述，一定强度的鸡粪添加能够改善半干旱退化沙地土壤理化环境，使其更适于牧草生长;能改变植被群落结构，使其向恢复演替方向发展;还促使群落优势物种的生理特性发生改变，从而提高其生存和繁衍能力。即，适宜的养分添加对退化草地的恢复有促进作用，且综合分析得出2000 kg· ha-2·yr-1养分添加强度对应的牧鸡密度是退化沙地恢复的适宜推广密度。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1 草地养分添加的研究现状

1．1 无机氮素对草地的添加效应

1．2 无机磷素在草地的添加效应概述

1．3 其他无机元素在草地的添加效应概述

1．4 有机肥对草地生态系统的影响

2 影响养分添加效应的主要因子

3．草地养分添加方式概述

3．1 养分的人工添加方式

3．2 草原牧鸡草地养分添加方式

4 本研究的目的与意义

第二章 人工施鸡粪对土壤理化性状的影响

1 材料与方法

1．1 试验样地

1．2 试验设计

1．3 测试项目与方法

1．4 数据分析与利用

2 结果与分析

2．1 养分添加对土壤pH值的影响

2．2．土壤有机质含量的变化

2．3 养分添加对土壤大量元素含量的影响

2．4 养分添加对沙地土壤化学计量比的影响

3 讨论与结论

第三章 人工施鸡粪对植物群落的影响

1 材料与方法

1．1 供试材料

1．2 试验设计

1．3 测试项目与方法

1．4 数据分析与利用

2 结果与分析

2．1 植被群落长期水分利用效率的变化

2．2 植被群落养分利用效率的变化

2．3 植被群落盖度的变化

2．4 植被群落初级生产力的变化

2．5 植被群落根冠比

2．6 植被群落物种丰富度的变化

3 结论与讨论

第四章 人工施鸡粪对冰草生理生态指标的影响

1 材料与方法

1．1 供试材料

1．2 试验设计

1．3 测试项目与方法

1．4 数据分析与利用

2 结果与分析

2．1 冰草叶片化学元素含量的变化

2．2 冰草色素及叶绿素荧光的变化

2．3 冰草光合气体交换参数的变化

2．4 冰草种群繁殖的变化

3 结论与讨论

第五章 讨论与结论

1 讨论

1．1 土壤理化性质与植被群落变化的关系

1．2 土壤理化性质与优势种生理进程间的关系

1．3 养分添加的综合效应分析

2 结论

2．1 土壤理化性质变化

2．2 植被群落变化

2．3 优势种的影响效应

2．4 养分添加的推荐推广梯度

3 本研究的创新之处

4 研究展望

参考文献

附表

致谢