沙质草地植物功能性状对放牧、增水、氮添加及其耦合效应的响应机制

摘要

人类活动和气候变化对陆地生态系统结构和功能的影响日益明显.在中国半干旱草原区,植物功能性状对这些变化的响应机制仍不是很清楚.以科尔沁沙质草地植物群落功能性状(CWM=it)、一年生和多年生植物平均功能性状为研究对象,开展非生长季放牧、增水、氮添加及其耦合效应的模拟控制试验,于2016年8月中旬在沙质草地开展了植物功能性状的调查及测定,主要包括植物高度、比叶面积(specific leaf area,SLA)、叶片干物质含量(leaf dry matter content,LDMC)、叶片氮含量(leaf nitrogen content,LNC)和叶片碳同位素(leaf carbon isotopes,δ13C).结果 表明:氮添加显著提高了CWMheight和CWMLNC(P＜0.05),降低了CWMLDMC(P＜0.05),同时放牧和增水的耦合效应对CWMSLA具有显著影响(P＜0.05);放牧显著降低了一年生植物的平均高度(P＜0.05),氮添加显著提高了一年生植物的平均高度、LNC和δ13C(P＜0.05);氮添加显著提高了多年生植物的平均SLA、LNC和δ13C(P＜0.05),同时放牧和增水的耦合效应对多年生植物的平均SLA和LDMC具有显著影响(P＜0.05).主成分分析表明,放牧促进了植物群落和多年生植物SLA与LDMC、LNC和δ13C之间的负相关关系,增水促进了植物群落和多年生植物高度与SLA之间的正相关关系以及LDMC、LNC和δ13C之间的正相关关系,说明多年生植物在调控沙质草地植物群落响应外界干扰时具有较强的主导性作用.非生长季放牧、生长季禁牧有利于沙质草地的可持续发展和管理,增水能够减缓放牧压力对于草地植物的影响,氮添加有利于植物同化δ13C,并提高植物叶片的水分利用效率.