高寒草地不同利用方式对植被生物量和土壤氮矿化的影响.docx

高寒草地不同利用方式对植被生物量和土壤氮矿化的影响摘要：研究了天然草地、恢复草地和人工燕麦3种不同草地利用方式植被生物量与土壤氮矿化的变化。结果表明：3种土地利用方式地上生物量大小依次为恢复草地>燕麦>天然草地分别为424.02381.72和307.26g/m2地下生物量主要集中在0～10cm土层为天然草地>恢复草地>燕麦总生物量地下地上比的大小也是天然草地>恢复草地>燕麦；植物种类及扰动大小是3种草地利用方式生物量差异的主要原因。随草地利用方式变化植被构成、生物量发生变化土壤氮素矿化作用也随之改变。3种草地利用方式土壤净氮矿化速率大小为恢复草地>天然草地>燕麦。土壤氮矿化以硝化作用为主硝态氮是形成生物量的有效氮素。天然草地的地下生物量最大与其土壤净硝化速率最高有关燕麦的土壤净氮矿化速率为负值为植物生长提供的氮素较少使其生物量最小。关键词：生物量；氮矿化；高寒草地；利用方式中图分类号：S812文献标识码：A文章编号：10095500（2014）05000105青藏高原是陆地生态系统的重要组成部分高寒草甸、高寒草原及高寒湿地占据了其面积的绝大部分[1]。其中高寒矮嵩草（Kobresiahumilis）草甸约占青藏高原面积的33%是主要植被类型也是主要放牧草地[2]。随着人类生活需求的增加大面积的天然草地被开垦为人工草地以缓解天然草地的放牧压力并且提高牧民的收入[3]。同时由于生态保护工程的建设大面积曾经被开垦的耕地被要求“退耕还草”。天然草地、恢复草地、人工草地等不同的草地利用方式由于改变了植被的类型进而改变了牧草的产量和质量[4]。氮素是陆地生态系统净初级生产力的重要限制因子[5]草原土壤绝大部分为有机氮约占土壤全氮的99.5%无机氮约占全氮的0.5%[6]。有机氮经过土壤动物和微生物作用转化为可被植物吸收利用的无机态的过程为土壤氮矿化。不同的草地利用方式会改变土壤氮素转化过程影响土壤肥力的保持进而影响植被生产力[7]。有关高寒草甸土壤养分和生物量的研究报道较多[8-11]但对于不同草地利用方式下的植被生物量和土壤氮矿化速率变化的研究较少。研究在天然草地、恢复草地、人工燕麦3种草地利用方式下植物生物量和土壤氮矿化速率的不同并探讨二者之间是否相关从而为草原生态系统的管理提供理论依据。1材料和方法1.1研究区域概况试验地设在中国科学院西北高原生物研究所海北高寒草甸生态系统定位站地理位置为N37°29′～37°45′E101°12′～101°23′海拔3200～3600m。属典型的高原大陆性气候多年平均气温为-1.7℃降水量约580mm植物生长季5～9月降水占全年降水量的80%。日照充足年内无绝对无霜期相对无霜期约为20d。植物群落以矮嵩草、羊茅（Festucaovina）、垂穗披碱草（Elymusnutans）、小嵩草（Kobresiapygmaea）、早熟禾（Poaannua）、藏异燕麦（Helictotrichontibeticum）、苔草（Carexspp.）、二柱头草（Scirpusdistigmaticus）、麻花艽（Gentianastraminea）、线叶龙胆（Gentianafarre）、美丽凤毛菊（Saccssureasuperba）、雪白委陵菜（Potentillanivea）等为优势种植被覆盖度达95%以上。1.2研究方法1.2.1样地设计试验样地位于中国科学院西北高原生物研究所海北高寒草甸生态系统定位站西南。设置了恢复草地、天然草地、人工燕麦3种草地利用方式。恢复草地20世纪60年代开垦直到90年代已经严重退化90年代初开始种多年生人工草地1997年后弃耕让其自然恢复到2012年已经恢复了13年。天然草地一直作为放牧地冬季（9月至次年5月）放牧。燕麦地2007年将已经恢复了8年的恢复草地重新开垦种植燕麦至2012年已经连续种植了5年燕麦。试验小区面积4.0m×4.5m中间留有2m的走道。燕麦于5月中旬播种9月中旬收获。1.2.2生物量测定地上生物量采用收获法于8月底测定用1m×1m的样方框在生长比较均匀的地方放下样方框将样方框里的草齐地面刈割装信封带回实验室85℃烘干至恒重然后称重；地下生物量采用根钻法取完地上生物量之后在取过地上生物量的地方用内径8cm的根钻分别采集0～10cm和10～20cm土层含根系土壤放入纱网袋内用水漂洗85℃烘干至恒重然后称重。1.2.3氮矿化速率测定利用顶盖埋管原位培养法测定土壤净氮矿化速率7月初在试验区的各处理区