施肥對羊草割草地植物群落和土壤C∶N∶P生態化學計量學特征的影響

白玉婷，衛智軍*，代景忠，閆瑞瑞，劉文亭，王天樂

1. 內蒙古農業大學生態環境學院，內蒙古 呼和浩特 010019；2. 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 10008；3. 內蒙古農業大學理學院，內蒙古 呼和浩特 010018

施肥對羊草割草地植物群落和土壤C∶N∶P生態化學計量學特征的影響

白玉婷1，衛智軍1*，代景忠1，閆瑞瑞2，劉文亭1，王天樂1

1. 內蒙古農業大學生態環境學院，內蒙古 呼和浩特 010019；2. 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 10008；3. 內蒙古農業大學理學院，內蒙古 呼和浩特 010018

以呼倫貝爾羊草（Leymus chinensis）草甸天然割草場為研究對象，通過設置不同種類肥料和不同施肥量處理，探討植物群落生產力、植物群落和土壤C∶N∶P生態化學計量學特征，試圖篩選出適合該地區草地生長的施肥種類與施肥量的最優組合。結果表明：隨著施肥水平的增加，2014年群落地上生物量呈上升趨勢，H3（尿素10.5 g·m-2+過磷酸鈣5.1 g·m-2）的生物量最高（505.8 g·m-2）；2015年群落地上生物量先增加后減少，施肥水平H2（尿素7.0 g·m-2+過磷酸鈣3.4 g·m-2）生物量最高（264 g·m-2）。2014年和2015年不同施肥處理下植物群落C、N和P含量差異不顯著。2014年不同處理間植物群落C∶N差異顯著，H3施肥水平的C∶N（29.28）顯著高于其他水平（P<0.05），而2015年C∶N隨著施肥水平的增加而增加；與C∶N變化趨勢完全相反，2014年、2015年群落的C∶P和N∶P均隨施肥水平增加而減少。2014年與2015年不同處理下土壤全C、全N和全P中，除2014年0~10 cm土層H2和H3的全N、H1的全P顯著高于其他處理（P<0.05），其他指標在不同處理間差異均不顯著。2014年3層土壤的C∶N、C∶P和N∶P受施肥量的影響相對較小，變化范圍分別為18.31~19.42、64.06~102.51、3.38~5.19。2015年3層土壤的C∶N、C∶P和N∶P變化范圍為11.33~12.51、25.59~53.49、2.17~4.41。對比2年比值的變化，2015年C∶P和N∶P較2014分別下降了47.8%~59.7%和15.0%~35.8%。研究結果表明：從植物群落和土壤的化學計量比角度來看，N可能是本地區限制植物生長的一個主要因素，P處于相對平衡的狀態，在未來的N、P混施管理中，需降低或不添加磷肥，適量添加N素，才能使群落呈現適中的化學計量比。關鍵詞：割草場；施肥；生物量；植物C∶N∶P計量比；土壤C∶N∶P計量比

生態化學計量學是研究生態系統能量和多重化學元素平衡的科學，是近年來新興的一個生態學研究領域，為研究植物-土壤相互作用與C、N、P循環提供了一種新的綜合方法（Sterner et al.，2002；王振興，2011）。植物通過儲存超過自身需要的養分量以適應其生長環境變化，這個過程將導致植物組織化學計量比值發生變化。植物群落的臨界比值可以作為植物群落生產力受到哪種元素的限制的判斷依據，因此植物C∶N∶P生態化學計量特征研究為探索植物的養分利用狀況提供了一種重要的手段（曾德慧等，2005）。由于植物-土壤系統C、N、P循環是在植物和土壤之間相互轉換的，故將植物和土壤作為一個系統，探討系統組分間C∶N∶P的相互作用及養分限制類型具有重要意義。

針對植物和土壤C∶N∶P化學計量學特征及其在各組分之間的差異和相關性，目前較豐富的研究報道（Niklas et al.，2005；Niklas，2006）。國外從群落水平研究C∶N∶P化學計量臨界值存在很大爭議，大部分學者認為N∶P<10受N限制，N∶P>20受P限制，也有部分觀點認為N∶P<21與N∶P>23分別受N、P限制（Koerselman et al.，1996；Gusewell，2004；Zhang et al.，2004；Ladanai et al.，2010）。通過對中國草原植被C∶N和N∶P化學計量比及其影響因子進行了分析，指出中國草原植物缺N，導致其N∶P比值低于全球水平（He et al.，2006）。內蒙古草原的植物群落N∶P比值是相對穩定的，可以作為判斷生境中N或P不足的指標，認為內蒙古草原草本植物的N∶P<21時，受N限制；當N∶P>23時，則受P限制（Zhang et al.，2003；王紹強等，2008；銀曉瑞等，2010）。目前國內有關這方面的研究主要集中在不同尺度和區域植物化學計量學特征的研究上，而有關植物群落和土壤相結合的化學計量特征及其在外界因素擾動下的變化卻鮮有研究。

草地生態系統的生產力、物種組成、生物多樣性和種群動態受養分供應量的影響，養分供應量是否充足影響有機體生長、種群結構、物種相互作用和生態系統穩定性。由于養分需求、養分獲取策略及首選養分類型不同，植物群落和土壤對施肥的響應不同。施肥可以快速、有效地消除或緩解草地土壤營養匱乏的限制，顯著地提高草地生態系統的地上生物量（Craw，1997；周興民，2001；戎郁萍等，2002；李志堅等，2003；李本銀等，2004；潘慶民等，2005）。同時，施肥以補充土壤中限制性元素含量的形式影響土壤和植物的化學計量學特征，并且有助于確定植被的最適化學計量比值和判定其限制元素類型（黃菊瑩等，2013；賓振鈞等，2014）。

以呼倫貝爾羊草（Leymus chinensis）草甸天然割草場為研究對象，通過設置不同種類肥料和不同濃度施肥量處理，探討植物群落生產力、植物群落和土壤C∶N∶P生態化學計量學特征，試圖篩選出適合該地區草地生長的施肥種類與施肥量的最優組合，以期為天然草原的管理利用、保護和恢復提供一些新的資料。

1 材料與方法

1.1 研究區自然概況

試驗地位于中國農業科學研究院呼倫貝爾草原生態系統國家野外科學觀測研究站附近，北緯49°23′13″、東經120°02′47″，海拔627~635 m。該地區屬于中溫帶半干旱大陸性氣候，年均氣溫-2.4 ℃，極端最高、最低氣溫分別為36.17 ℃和-48.5 ℃，年積溫1580~1800 ℃，無霜期110 d；年平均降水量350 mm，多集中在7—9月且變率較大。2014年和2015年的年降雨量分別為405 mm和230 mm。試驗地為長期割草利用的羊草草甸草原固定草場（利用時間>20年），刈割頻率為每年1次，刈割時間為每年8月末。土壤為暗栗鈣土，地帶性植被為草甸草原羊草群落，主要優勢種為羊草，亞優勢種有山野豌豆（Vicia amoena）、展枝唐松草（Thalictrum squarrosum）、細葉白頭翁（Pulsatilla turczaninovii）、貝加爾針茅（Stipa baicalensis）、糙隱子草（Cleistogenes squarrosa），常見種有寸草苔（Carex duriuscula）、雙齒蔥（Allium bidentatum）、裂葉蒿（Artemisia tanacetifolia）等。

1.2 試驗設計

樣地選取長期割草利用的羊草草甸草原固定草場，于2014年5月初建立試驗區。為減少土壤肥力等非處理因素的影響，采取單因素隨機區組設計，5種處理，3個區組，共計15個小區。每個小區面積為6 m×10 m，中間設置2 m的緩沖帶。隨后用9QP-830型草地破土切根機進行切根處理，切根深度為15 cm，切根長寬度為30 cm×30 cm，呈網格狀。根據2013年土壤養分本底調查結果（0~30 cm土壤全N含量為2.86 g·kg-1、全P為0.49 g·kg-1、全C為31.67 g·kg-1），選取CK（切根）和切根基礎上的4個施肥濃度的小區試驗結果進行分析，分別為：H0（N 0 g·m-2+P 0 g·m-2）、H1（N 3.5 g·m-2+P 1.7 g·m-2）、H2（N 7.0 g·m-2+P 3.4 g·m-2）和H3（N 10.5 g·m-2+P 5.1 g·m-2），共計5個處理，15個小區。于2014年和2015年6月初進行施肥，施肥方式為氮磷加水混勻后人工噴施。N選擇有機態尿素（CON2H4，總氮含量≥46.4%），P選擇有機態過磷酸鈣（P2O5含量≥16%）。

1.3 取樣方法及樣品測定方法

分別于2014年8月中旬和2015年8月中旬進行樣品采集。在每個小區內設定3個1 m×1 m的隨機樣方，齊地面刈割，帶回實驗室后在65 ℃的烘箱內烘48 h備用；將烘干后的植物樣品用剪刀絞碎后充分混合，采用“四分法”抽取足量混合樣品用“植物樣品粉碎機”研磨，最后通過相應的方法測定其主要養分含量。主要測定指標為：群落地上生物量（CAB）、群落全碳（CTC）、群落全氮（CTN）、群落全磷（CTP）。

在刈割后的樣方內采集土壤樣品，每個樣方設置3個隨機取樣點，用直徑為7 cm的土鉆分3層（0~10 cm，10~20 cm，20~30 cm）采集地下土壤，將3點同層的土壤混勻后帶回實驗室風干備用。然后將3點土壤混勻后用“四分法”取足量土帶回實驗室風干，先過2 mm土壤篩，去除石子、葉片殘枝等雜物，然后用研缽研磨土壤后分別過1 mm和0.149 mm的土壤篩，最后測定土壤的養分含量。主要測定指標分別為：全碳（STC）、全氮（STN）、全磷（STP）。

1.4 數據處理

采用統計軟件（SPSS 21）對相關指標進行單因素方差分析，以施肥量作固定因子，分別以群落生物量、植物群落和土壤C、N、P含量及其化學計量比作因變量，采用Duncan法進行多重比較，同時對相關指標進行直線和曲線回歸分析，用F值檢驗其顯著性，采用Office Excel 2013進行作表和繪圖。

2 結果與分析

2.1 植物群落生物量對施肥的響應

2014年和2015年植物群落生物量（CAB）對不同施肥水平的響應不同。2014年CAB的變化趨勢明顯（圖1），隨著施肥水平的提高CAB逐漸增加（CK0.05），最多下降了220%。

圖1 群落地上生物量的變化Fig. 1 The variation tendency of community above-ground biomass

2.2 植物群落C、N、P含量變化及其計量比對施肥的響應

2014年和2015年不同施肥處理下植物群落C、N和P含量差異均不顯著（P>0.05）。2014年植物群落全碳（CTC）和全氮（CTN）變化范圍在40.91%~42.43%、1.47%~1.98%，整體趨勢比較平穩（圖2a、b）。與CTC、CTN變化趨勢完全相反（圖2c），植物群落全磷（CTP）隨著施肥水平的增加而逐漸上升（P<0.05）；2015年，CTC、CTN含量呈隨著施肥水平增加呈逐漸下降的趨勢（P<0.05）。除2015年H2的CTP含量顯著低于2014年外，（P<0.05），CTP含量總體呈逐漸增高的趨勢。

圖2 群落養分含量的變化Fig. 2 The variation of the community nutrient content

植物群落的化學計量比同樣發生了明顯的改變。2014年和2015年不同處理間植物群落C∶N變化范圍分別為22.13~36.61和25.12~3.14。其中，2014年C∶N在各處理間差異顯著（圖3a），H3顯著高于CK、H0、H2（P<0.05），但C∶N并未隨施肥水平的增加呈現顯著的變化趨勢（P>0.05）；2015年植物群落C∶N隨著施肥水平的增加呈現直線上升的變化趨勢（P<0.05）。與C∶N變化趨勢完全相反，2014、2015年群落的C∶P和N∶P均隨施肥水平增加呈現出逐漸下降的變化趨勢，其中，2014年群落的C∶P變化趨勢達到顯著水平（圖3b、圖3c）。

2.3 土壤C、N、P及其計量比對施肥的響應

圖3 群落化學計量的變化Fig. 3 The variation of community chemometry

土壤C、N、P含量整體上呈垂直分布，隨著土層增加其含量逐漸下降（圖4）。2014年與2015年，不同處理下土壤全C（STC）并未因為肥料的添加而發生顯著性改變（P>0.05），3個土層中的STC含量均具呈垂直分布且每個土層之間差異顯著（P<0.05），每層土壤STC的含量都較上一層降低了20%~30%（圖4a、b）。2014年全N（STN）含量隨著施肥水平的增加呈緩慢下降趨勢（圖4c、d），3個土層STN含量并未受顯著性影響（P>0.05）；2015年STN含量隨著施肥水平的增加呈顯著下降趨勢（P<0.05），其中，H2、H3的0~10 cm土層中STN含量顯著高于其他處理（P<0.05）。2014年10~20 cm土層處理間的全P（STP）含量差異顯著（圖4e、f），其中，H1顯著高于CK、H3（P<0.05）；而2015年3個土層的STP含量在各處理間差異不顯著（P>0.05），整體呈現出先降后升的變化趨勢；2015年3個土層的STP含量均顯著地高于2014年，最多高出了44%。

從年際變化上看，2014年相同處理下的3個土層STC含量均高于2015年，降低幅度在28%~38%之間；2015年3個土層的STN含量比2014年高1.29%~14.5%；2015年3個土層的STP含量比2014高4%~58%。

土壤C、N、P的化學計量比隨施肥濃度增加而呈現不同程度的變化，并且個別比值呈現出顯著的變化趨勢（圖5）。2014年3層土壤的C∶N、C∶P和N∶P受施肥水平的影響相對較小，變化范圍分別為18.31~19.42、64.06~102.51、3.38~5.19。0~10 cm、10~20 cm土層中C∶N有緩慢上升趨勢，20~30 cm土層中C∶N有緩慢下降趨勢，其中，CK處理20~30 cm土層C∶N高于0~10 cm土層。土壤N∶P和C∶P變化相似，0~10 cm土層的比值最高，20~30 cm土層最低，比值的下降幅度較為均勻。

2015年3層土壤的C∶N、C∶P和N∶P變化范圍為11.33~12.51、25.59~53.49、2.17~4.41。C∶N整體呈下降趨勢，除10~20 cm外，其他土層下降趨勢均達顯著性水平（圖5b）；隨著施肥水平的增加，0~10 cm土層C∶P和N∶P呈上升趨勢，10~20 cm層變化較為平緩，而20~30 cm土層有下降趨勢。對比2年比值的變化，2015年C∶P和N∶P較2014年分別下降了47.8%~59.7%和15.0%~35.8%。

3 討論

3.1 施肥對群落生物量的影響

圖4 3層土壤全量元素的變化Fig. 4 The variation of soil total element amount in three soil lay

草地施肥打破了土壤養分固有的平衡，緩解了群落對限制性元素的需求，有利于植物干物質的形成和積累，提高了群落生物量。在一定范圍內，隨著施肥水平的增大，草地的地上生物產量也隨之提高（何玉惠等，2015；李文嬌等，2015）。有學者通過研究植物地上生物量與施肥水平的關系，建立了函數方程，為定量施肥提供了參考（周青平等，2005）。本試驗對施肥水平與群落地上生物量的關系進行了回歸分析，證實了施肥與產量之間確實有直接的聯系，但由于不同地區氣候、土壤的差異，施肥閾值的確定并不唯一。關于施肥閾值的研究也有不同結論，每年10.5 g·m-2的氮素施用量是整個歐亞大陸成熟或退化草地的一個添加閾值，如果超過這個用量，群落生物量、物種多樣性、功能群結構的變化將不再明顯（Bai et al.，2010；曹文俠等，2015；宗寧等，2014）。有研究表明，7.8 g·m-2的氮素施用量對內蒙古典型草原割草場地上生物量的提高效果明顯，當肥料用量超過30 g·m-2時，施肥對草地地上生物量的增加效果就不再明顯（寶音陶格濤等，2011；邱波等，2004）。從內蒙古西部到東部，適宜的施肥量亦存在較大差異（孫浩智，2014）。本研究2014年地上生物量的擬合結果顯示，即使在H3（N 10.5 g·m-2+P 5.1 g·m-2）的高施用量下，群落生物量依然表現出明顯的增高趨勢，可能是N、P之間存在很強的交互作用（于麗等，2015），N、P配施會使草地主要限制因子（N、P）的添加效應放大，從而大幅提高了本地區的施肥閾值（郭繼勛等，1994）。2015年中等水平肥料施用量（N 7.0 g·m-2+P 3.4 g·m-2）下，草地群落生物量最高。同時，2015年不同處理群落生物量均低于2014年，可能是由于研究期內年降水量的大幅波動極大的影響了群落地上生物量的變化趨勢和肥料閾值。水分是制約天然草場群落產量的主導因子，而產量變化與主要氣候因子的變化規律在時間上基本是同步的，植物生長季內降雨的多少將直接決定植物地上產量的高低（曾冬萍等，2013）。可見，在水分充足的條件下，該地區的最適肥料濃度閾值也會有所增加，水分變化也是確定施肥標準的基礎。

3.2 施肥對植物群落C、N、P及其計量比的影響

植物群落C、N和P含量的高低，在一定程度上體現了植物群落對當地土壤條件的適應狀況，而元素化學計量學比在反映生態系統中大部分元素的循環模式的同時還可以反映植物的生長速率，也可以將其作為一個植物生長限制性因素的判斷標準（王紹強等，2008；管宇等，2009）。從本研究群落C∶N的變化上看，施肥兩年中群落的C∶N

圖5 3層土壤元素化學計量的變化Fig. 5 The variation tendency of soil stoichiometric ratio in three soil lay

均隨著施肥水平的增加而呈現上升趨勢，這一結果與前人的研究結果相似，產生這一結果的原因主要與群落氮素養分含量高低有關（黃菊瑩等，2013）。2014年和2015年兩年的群落全C變化相對平穩，而群落全N卻隨施肥水平的變化呈現兩種不同的趨勢。2014年植物群落對土壤氮素的利用效率高，土壤氮素向植物流動，但高濃度的施氮抑制了這一作用效果（許秀美等，2001）；而2015年由于年降雨量（230 mm）低于該地區年平均降水量（350 mm），使得這種抑制效果加重。雖然干旱環境中植物的生長速率會降低，但有研究認為植物在較低的生長速率下卻具有較高的吸收速率（Zhang et al.，2004）。研究表明，中國草本植物的C∶N通常在16左右（管宇等，2009），而試驗中所有處理中的群落C∶N均在22以上，遠高于全國平均水平，這也從側面反映了該地區氮素相對匱乏的現象。許多學者認為植物體內的C∶P越低，那么它就具有越高的生長速率（Elser et al.，2007；張杰琦，2011）。本試驗中群落C∶P隨施肥水平的增高而逐漸下降，原因是由于施肥水平的增加可能帶來了植物群落整體生長速率的增大。N∶P隨著施肥水平的增大而降低，可能是N、P肥混合施用使群落N∶P變化趨勢發生改變。有研究認為，當植物群落的N∶P小于14時，植物生產力受N的限制較多；當N∶P大于16時，則受P的限制較大；介于兩者之間時，則受N、P的共同限制（Koerselman et al.，1996；羅亞勇等，2012）。也有不同研究表明，N∶P小于21時為N限制，N∶P大于23時為P限制。無論以哪種結論為判別標準，本地區群落更多地表現為N限制，因為所有處理中的N∶P均小于16（張杰琦，2011）。結合以上化學計量比的研究可知，在未來的N、P混施管理中，需降低或不添加磷肥，才能使群落呈現適中的化學計量比。

3.3 施肥對土壤C、N、P及其計量比的影響

不同施肥濃度下土壤元素之間的化學計量比，可以作為土壤限制性因素和肥力變化的指標（丁小慧等，2012）。本試驗中，2014年土壤C、N、P比值的變化對不同濃度的氮磷添加響應較小且無明顯的變化規律，這與許多研究結論一致（黃菊瑩等，2013；李艷，2014）。2015年土壤C∶N和N∶P出現了明顯變化趨勢，原因可能是2015年降水較為匱乏，土壤養分與植物利用的關系變弱，肥料中的元素更多地被貯存到土壤之中，施肥效應更多地體現在土壤層面。中國的土壤C∶N平均值在10∶1~12∶1之間（黃昌勇，2000），而王紹強等（2008）認為腐殖質較高的土壤C∶N比大致為14∶1，本試驗2014年所有處理土壤C∶N均在18.5~19.5之間，高出以上水平很多。在自然狀態下，有機質高的土壤其C∶N越高（Batjes，1996），說明本地區土壤全C依然豐富。土壤N∶P也可以指示土壤N或P限制，一般可以接受的觀點是，較低的土壤N∶P更適合群落的生長（鄔畏等，2010），它反映了植物受N限制；而較高的N∶P則反映植物受P限制（黃菊瑩等，2013）。2015年0~10 cm的土壤N∶P隨施肥水平的增高呈直線上升的趨勢，更多N、P停留在土壤中，引起土壤中N∶P的增大，N、P濃度的增加可能加劇了上層土壤的P限制。

4 結論

由于施肥兩年降雨量的差異，2014年施肥處理H3（N 10.5 g·m-2+P 5.1 g·m-2）草地群落生物量最高，而2015年施肥處理H2（N 7.0 g·m-2+P 3.4 g·m-2）草地群落生物量最高。

2014年和2015年不同施肥處理下植物群落C、N和P含量差異均不顯著（P>0.05）。試驗中所有處理中的群落C∶P和N∶P均隨著施肥水平的增大而降低，C∶N均在22以上，N∶P均小于16，表現為N限制。

本試驗2014年土壤C、N、P比值的變化對不同水平的氮磷添加響應較小且無明顯的變化規律。2015年STN含量隨著施肥水平的增加呈顯著下降趨勢（P<0.05），其中H2、H3的0~10 cm土層中STN含量顯著高于其他處理。2014年所有處理中土壤C∶N均在18.5~19.5之間，說明本地區土壤全C依然豐富。2015年0~10 cm的土壤N∶P隨施肥水平的增高呈直線上升的趨勢，更多N、P停留在土壤中，引起土壤中N∶P的增大，N、P濃度的增加可能加劇了上層土壤的P限制。

結合以上化學計量比的研究可知，N可能是本地區限制植物生長的一個主要因素，P處于相對平衡的狀態，在未來的N、P混施管理中，需降低或不添加磷肥，適量添加N素，才能使群落呈現適中的化學計量比。

BAI Y F, WU J G, CLARK C M, et al. 2010. Tradeoffs and thresholds in the effects of nitrogen addition on biodiversity and ecosystem functioning: evidence from Inner Mongolia grasslands [J]. Global Change Biology, 16(1): 358-372.

BATJES N H. 1996. Total carbon and nitrogen in the soils of the world [J]. Europe Journal of Soils Science, 47: 151-163.

CRAW LEY M J. 1997. Plant Ecology [M]. Cambridge: M ass: Blackwell Science.

ELSER J J, BRACKEN M E S, CLELAND E E, et al. 2007. Global analysis of nitrogen and phosphorus limitation of primary producers in freshwater, marine and terrestrial ecosystems [J]. Ecology Letters, 10(12): 1135-1142.

GUSEWELL S. 2004. N∶P ratios in terrestrial plants: variation and functional significance [J]. New Phytologist, 164(2): 243-266.

HE J S, FANG J, WANG Z, et al. 2006. Stoichiometry and large-scale patterns of leaf carbon and nitrogen in the grassland biomes of China [J]. Oecologia, 149(1): 115-122.

KOERSELMAN W, MEULEMAN A F M. 1996. The vegetation N∶P ratio: a new tool to detect the nature of nutrient limitation [J]. Journal of Applied Ecology, 33(6): 1441-1450.

LADANAI S, GREN GI, OLSSON BA. 2010. Relationships between tree and soil properties in Picea abies and Pinus sylvestris forests in Sweden [J]. Ecosystems, 13(2): 302-316.

NIKLAS K J, COBB E D. 2005. N, P, and C stoichiometry of Eranthis hyemalis (Ranunculaceae) and the allometry of plant growth [J]. American Journal of Botany, 92(8): 1256-1263.

NIKLAS K J. 2006. Plant allometry, leaf nitrogen and phosphorus stoichiometry, and interspecific trends in annual growth rates [J]. Annals of Botany, 97(2): 155-163.

STERNER R W, ELSER J J, 2002. Ecological Stoichiometry: The biology of elements from molecules to the biosphere [M]. Princeton: Princeton University Press.

ZHANG L X, BAI Y F, HAN X G. 2003. Application of N: P stoichiometry to ecology studies [J]. Acta Botanica Sinica, 45(9): 1009-1018.

ZHANG L X, BAI Y F, HAN X G. 2004. Differential responses of N∶P stiochiometry of Leymus chinensis and Carex korshinskyi to N additions in a steppe ecosystem in Nei Mongol [J]. Acta Botanica Sinica, 46(3): 259-270.

寶音陶格濤, 劉美玲, 包青海, 等. 2011. 氮素添加對典型草原區割草場植物群落結構及草場質量指數的影響[J]. 草業學報, 20(1): 7-14.

賓振鈞, 王靜靜, 張文鵬, 等. 2014. 氮肥添加對青藏高原高寒草甸6個群落優勢種生態化學計量學特征的影響[J]. 植物生態學報, 38(3): 231-237.

曹文俠, 李文, 李小龍, 等. 2015. 施氮對高寒草甸草原植物群落和土壤養分的影響[J]. 中國沙漠, 35(3): 658-666.

曾德慧, 陳廣生. 2005. 生態化學計量學: 復雜生命系統奧秘的探索[J].植物生態學報, 29(6): 141-153.

曾冬萍, 蔣利玲, 曾從盛, 等. 2013. 生態化學計量學特征及其應用研究進展[J]. 生態學報, 33(18): 5484-5492.

丁小慧, 羅淑政, 劉金巍, 等. 2012. 呼倫貝爾草地植物群落與土壤化學計量學特征沿經度梯度變化[J]. 生態學報, 32(11): 3467-3476.

管宇, 劉麗君, 董守坤, 等. 2009. 施氮對大豆植株氮素和蛋白質含量的影響[J]. 東北農業大學學報, 40(7): 1-4.

郭繼勛, 祝廷成. 1994. 氣候因子對東北羊草草原羊草群落產量影響的分析[J]. 植物學報, 36(10): 790-796.

何玉惠, 劉新平, 謝忠奎. 2015. 氮素添加對黃土高原荒漠草原草本植物物種多樣性和生產力的影響[J]. 中國沙漠, 35(1): 66-71.

黃昌勇. 2000. 土壤學[M]. 北京: 中國農業出版社.

黃菊瑩, 賴榮生, 余海龍, 等. 2013. N添加對寧夏荒漠草原植物和土壤C∶N∶P生態化學計量特征的影響[J]. 生態學雜志, 32(11): 2850-2856.

李本銀, 汪金舫, 趙世杰, 等. 2004. 施肥對退化草地土壤肥力、牧草群落結構及生物量的影響[J]. 中國草地學報, 26(1): 14-17.

李文嬌, 王慧, 趙建寧, 等. 2015. 氮素和水分添加對貝加爾針茅草原植物功能群地上生物量的影響[J]. 中國草地學報, 37(2): 7-13.

李艷. 2014. 刈割、施肥對高寒草甸土壤、植物N、P化學計量特征的影響[D]. 西安: 陜西師范大學.

李志堅, 祝延成, 胡躍高. 2003. 不同施肥水平與組合對飼用黑麥生產性能的影響研究Ⅰ對飼用黑麥產草量的影響[J]. 草業學報, 12(4): 104-110.

羅亞勇, 張宇, 張靜輝, 等. 2012. 不同退化階段高寒草甸土壤化學計量特征[J]. 生態學雜志, 31(2): 254-260.

潘慶民, 白永飛, 韓興國, 等. 2005. 氮素對內蒙古典型草原羊草種群的影響[J]. 植物生態學報, 29(2): 311-317.

邱波, 羅燕江, 杜國禎. 2004. 施肥梯度對甘南高寒草甸植被特征的影響[J]. 草業學報, 13(6): 65-68.

戎郁萍, 韓建國, 王培. 2002. 不同草地恢復方式對新麥草草地土壤和植被的影響[J]. 草業學報, 11(1): 17-23.

孫浩智. 2014. 青藏高原東緣高寒草甸不同管理方式下土壤酶活性的研究[D]. 蘭州: 蘭州大學.

王紹強, 于貴瑞. 2008. 生態系統碳氮磷元素的生態化學計量學特征[J].生態學報, 28(8): 3937-3947.

王振興. 2011. 國內生態化學計量學研究進展[J]. 綠色科技, (7): 195-196.

鄔畏, 何興東, 周啟星. 2010. 生態系統氮磷比化學計量特征研究進展[J]. 中國沙漠, 30(2): 296-302.

許秀美, 邱化蛟, 周先學, 等. 2001. 植物對磷素的吸收、運轉和代謝[J].山東農業大學學報(自然科學版), 32(3): 397-400.

銀曉瑞, 梁存柱, 王立新, 等. 2010. 內蒙古典型草原不同恢復演替階段植物養分化學計量學[J]. 植物生態學報, 34(1): 39-47.

于麗, 趙建寧, 王慧, 等. 2015. 養分添加對內蒙古貝加爾針茅草原植物多樣性與生產力的影響[J]. 生態學報, 35(24): 8165-8173.

張杰琦. 2011. 氮素添加對青藏高原高寒草甸植物群落結構的影響[D].蘭州: 蘭州大學.

周青平, 金繼運, 德科加, 等. 2005. 不同施氮水平對高寒草地牧草增產效益的研究[J]. 土壤肥料, (3): 29-31.

周興民. 2001. 中國嵩草草甸[M]. 北京: 科學出版社.

宗寧, 石培禮, 牛犇, 等. 2014. 氮磷配施對藏北退化高寒草甸群落結構和生產力的影響[J]. 應用生態學報, 25(12): 3458-3468.

Responses of plant and soil C∶N∶P stoichiometry to fertilization in Leymus chinensis mowing meadow [J]. Ecology and Environmental Sciences, 26(4): 620-627.

BAI Yuting, WEI Zhijun, DAI Jingzhong, YAN Ruirui, LIU Wenting, WANG Tianle. 2017.

Responses of Plant and Soil C∶N∶P Stoichiometry to Fertilization in Leymus chinensis Mowing Meadow

BAI Yuting1, WEI Zhijun1*, DAI Jingzhong1, YAN Ruirui2, LIU Wenting1, WANG Tianle1
1. College of Ecology and Environmental Science, Inner Mongolia Agricultural University, Huhhot 010019, China;
2. Institute of Agriculture Resource and Regional Planning, Chinese Academy of Agriculture Sciences, Beijing 010010, China;
3. College of Science, Inner Mongolia Agricultural University, Huhhot 010018, China

The experiment was conducted to study the effects of plant community productivity, plant community and soil C∶N∶P ecological characteristics of chemometrics In hulunbuir Leymus Chinensis Mowing Meadow, by using different kinds of fertilization and different fertilizer treatment, in order to select the optimal combination of the grassland types and fertilizer rate for this region. Our objective was to explore the influence of nitrogen (N) and phosphorus (P) fertilizer levels on carbon C∶N∶P stoichiometry of plant community and soil with Leymus Chinensis Mowing Meadow. Our results showed that adding the concentration fertilizer reduced community biomass on the ground was on the rise in 2014 and H3 (N 10.5 g·m-2+P 5.1 g·m-2) has the highest biomass (505.8 g·m-2), but community biomass on the ground climbed up and then declined in 2015 and H2 (N 7.0 g·m-2+P 3.4 g·m-2) was the highest biomass (264 g·m-2). The total carbon, total nitrogen and total phosphorus of plant community had no marked change in 2014. It is opposite change tendency that C: P and N: P; Other indexes were not significant difference besides total N of H2 and H3, total P of H1 in 2014. In 2014, the change range of three layers of soil C∶N and C, P and N∶P is influenced by fertilization concentrations are relatively small, is respectively 18.31~19.42, 64.06~102.51 and 3.38~5.19. The change of the contrast ratio of 2 years, C∶P and N∶P in 2015 had decline about is 47.8%~59.7% and 15.0%~35.8%. It indicates that nitrogen element may be a major factor of limiting plant growth and phosphorus element can make the nutrient ratio in a relatively balanced state by the view of plant community and soil stoichiometric ratio in this region. The short-term fertilization for the region to ease restrictions on the nitrogen and phosphorus element, but too much nitrogen element added could lead to a change in limiting factor.

mowing land; fertilization; biomass; plant C∶N∶P stoichiometry; soil C∶N∶P stoichiometry．

10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.04.011

S812.29; X173

A

1674-5906（2017）04-0620-08

白玉婷, 衛智軍, 代景忠, 閆瑞瑞, 劉文亭, 王天樂. 2017. 施肥對羊草割草地植物群落和土壤C∶N∶P生態化學計量學特征的影響[J]. 生態環境學報, 26(4): 620-627.

國家公益性行業（農業）科研專項（2013060）；國家重點研發計劃項目（2016YFC0500603）

白玉婷（1990年生），女，博士研究生，主要從事草地資源與生態管理研究。E-mail: nmgndbyt@163.com

*通信作者。E-mail: nmndwzj@163.com

2017-03-04