退化草地生态系统碳-氮变化规律及氮添加的生态效应研究

摘要

放牧、施肥作为草地经营管理的重要措施,会对草地生态系统产生深远的影响。本文选取内蒙古锡林郭勒盟生态梯度上三种草原类型(草甸草原、典型草原和荒漠草原)的原生群落和退化群落,对其植被、根系和土壤进行了综合研究,探讨生态环境条件、放牧退化对各草原类型群落、能量、碳氮特征影响的异同规律。并且对内蒙古典型草原不同利用方式下的草地生态系统进行氮素添加实验,揭示其土壤与植被对氮素添加的响应规律。
　　 本文的主要结论如下:
　　 (1)放牧退化使草地生态系统生物量(地上、地下)减少,根冠比增加,群落生物量分配比例发生了一定变化;根系生长分布向土壤表层集中;高能值功能群优势度降低,而低能值功能群优势度升高。同时,放牧退化使得群落的平均热值和能量现存量大大降低。
　　 (2)生态梯度上,从草甸草原到典型草原再到荒漠草原:群落物种丰富度、地上生物量和地下生物量均基本呈现递减趋势;土壤表层根系所占比例逐步降低。呈现低能值功能群优势度升高而高能值功能群优势度下降的趋势;群落能量现存量也随着生态环境的旱化而表现为下降的趋势。
　　 (3)放牧退化导致群落、各能值功能群氮含量增大,但是却使得土壤氮含量减小;放牧退化对群落、各能值功能群碳含量影响不明显,但是却使得土壤碳含量降低。放牧退化导致群落、各能值功能群C/N减小。放牧退化对荒漠草原植物氮含量的影响要小于典型草原和草甸草原。
　　 (4)群落、土壤、根系和各能值功能群的碳、氮含量在生态梯度上没有显示出一致的规律性。生态梯度上的三类草地生态系统(草甸草原、典型草原,荒漠草原),群落、根系和土壤的氮含量均表现为群落＞根系＞土壤。不同能量功能群的碳、氮特征比较,表现为低能值植物功能群具有较高的氮含量,碳含量则表现为高能值植物功能群＞中能值植物功能群＞低能值植物功能群。
　　 (5)不同利用方式草地土壤对氮素添加的响应不同,土壤全氮存留量与氮素添加梯度不相关。氮素添加会导致植被以及植物体内氮含量增加,但是在氮素添加梯度上无差异。
　　 (6)不同物种,不同利用方式下相同物种生理指标对氮素添加的响应是不同的,这与物种在群落中的优势地位和物种对光资源竞争的优劣性有关。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

引言

1.研究目的和意义

2.国内外研究进展

2.1 植物功能群研究概述

2.2 放牧对草地生物多样性的的影响

2.3 放牧对草地生态系统地上生物量的影响

2.4 放牧对草地生态系统地下生物量的影响

2.5 放牧对草地生态系统能量特征的影响

2.6 放牧对植物体碳氮含量的影响

2.7 放牧对草原土壤的影响

2.8 草地生态系统对氮素添加的响应

3.拟解决的科学问题

4.技术路线

第一章 研究区概况

1.1 草甸草原概况

1.2 典型草原概况

1.3 荒漠草原概况

第二章 研究方法及数据处理

2.1 研究方法

2.1.1 生态梯度上三类草原样地选取、野外取样和测定方法

2.1.2 典型草原氮素添加实验样地设计、野外取样和测定方法

2.1.3 室内分析与测定

2.1.4 数据统计

2.2 数据处理

第三章 生态梯度上草地生态系统对放牧退化的响应

3.1 结果与分析

3.1.1 各样地群落特征的比较

3.1.2 各样地能量特征的比较

3.1.3 各样地碳氮特征的比较

3.2 结论

3.2.1 重度放牧与生态梯度对草地生态系统群落的影响

3.2.2 重度放牧与生态梯度对草地生态系统能量的影响

3.2.3 重度放牧与生态梯度对草地生态系统碳氮的影响

3.3 讨论

3.3.1 生态梯度与放牧退化对草原群落特征的影响

3.3.2 生态梯度与放牧退化对草原群落能量特征的影响

3.3.3 生态梯度和放牧退化对草地生态系统碳、氮特征的影响

第四章 氮素添加对典型草原不同利用方式草地生态系统的影响

4.1 YT样地与YY样地基本特征的比较

4.1.1 土壤特征对比

4.1.2 植被特征对比

4.2 不同利用方式典型草原生态系统对氮素添加的响应

4.2.1 群落生物量对氮素添加的响应

4.2.2 土壤氮含量对氮素添加的响应

4.2.3 植被氮含量对氮素添加的响应

4.3 主要优势种群对氮素添加的响应

4.3.1 主要优势种群氮含量对氮素添加的响应

4.3.2 典型草原主要优势种群生理指标对氮素添加的响应

4.4 结论

4.5 讨论

参考文献

致谢