添加氮肥對高寒草甸群落生物量的影響

黨永桂

摘要：以高寒嵩草（Kobresia）草甸為研究對象，分析了施用硝酸銨對高寒草甸群落生物量、植物養分及土壤養分的影響。結果表明，在施肥量為300 kg/hm2時，群落植被鮮重和干重為710.40 g/m2和329.07 g/m2，均顯著高于其他處理。在施肥量為150 kg/hm2時，高寒草甸植物全氮達到最大值，為0.068 g/kg，此時土壤全氮、土壤全磷和土壤全鉀都為最大值。

關鍵詞：高寒草甸；嵩草（Kobresia）；施肥；生物量

中圖分類號：S814.4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-273X（2018）09-0009-02

研究表明，外源氮素添加能增加土壤速效氮，進而影響根系動態特征和分布格局[1]，導致高寒草甸地上生物量發生變化[2]。盡管多數研究指出，氮添加能提高高寒草甸群落生產力[3]，但施肥量和高寒草甸群落生產力并非呈線性關系，而是存在飽和現象[2]。例如，內蒙古溫帶草地群落生產的氮飽和閾值為105 kg/hm2，高寒草甸群落的氮飽和閾值為50 kg/hm2。也有研究表明，氮素添加對高寒草甸群落生產力無影響。而這些差異不僅受植被類型、環境等影響，也與肥料類型，N、P配施等有關。例如，卡著才讓等[4]以尿素為材料分析指出，在施肥量為150 kg/hm2時，高寒草甸地上生物量顯著增加（P≤0.05），而在施用硫酸銨條件下，則是在200 kg/hm2時地上生物量達到最大值[5]。鑒于此，試驗分析了不同氮肥水平對高寒嵩草（Kobresia）草甸群落生產力、植物養分及土壤養分的影響，以期為高寒草甸退化草地恢復和改良提供數據參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于青海省海晏縣境內，屬于高原亞干旱氣候，春季干旱多風，夏季涼爽，秋季短暫，冬季漫長，平均氣溫1.5 ℃左右，年降水量在400 mm左右，年蒸發量為1 581.75 mm左右，無絕對無霜期。

1.2 試驗設計

選取嵩草長勢基本一致，圍欄封育50 m×50 m的樣地，該樣地是冬季牧場。采用完全隨機設計，共設置T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8及對照9個氮肥施肥梯度，施肥量分別為50、100、150、200、250、300、350、400 kg/hm2及不施氮肥（對照），在樣地內按照3 m×3 m劃分小區，小區間隔1 m，每個小區為一個重復，每個處理3次重復。

在高寒草甸生長旺盛的7月上旬，按照試驗設計以硝酸銨的形式在每個小區一次性均勻撒施氮肥，為保證施肥效果，施肥時間選在雨天或晴天的傍晚進行。

1.3 指標測定

9月上旬每個小區隨機選取1 m×1 m的樣方，采用收割法，齊地面剪取植物地上部，測定鮮重后在80 ℃烘箱中烘至恒重測干重。將測完干重的植物樣品粉碎，過0.15 mm篩保存，用于測定植物全氮、全磷和全鉀。

采集植物樣品的同時，在每個小區內采用梅花形布點，采集5個點0～20 cm土壤樣品，自然風干后測定土壤全氮、全磷和全鉀。

1.4 統計分析

利用SPSS13.0單因素AVONA進行方差分析，利用Excel繪制三線表。

2 結果與分析

2.1 施肥量對地上植物生物量的影響

如表1所示，隨著施肥量的增加，高寒草甸群落生物量表現出“M”型增長曲線，在施肥量為150 kg/hm2時，群落鮮重干重達到第一峰值，在施肥量為300 kg/hm2時，群落鮮重干重達到最大值，分別為710.40、329.07 g/m2，較CK處理分別增加了173.79%和163.11%（P<0.05）。

2.2 施肥對高寒草甸植物N、P、K的影響

如表2所示，在施肥量為150 kg/hm2和250 kg/hm2，高寒草甸植物全氮達到最大值，為0.61 g/kg，而在施肥量為300 kg/hm2時，高寒草甸植物全氮則為最小值。同樣，在施肥量為150 kg/hm2時，植物全磷為0.068 g/kg，顯著高于其他處理（P<0.05）。然而，不同施肥處理下的植物全鉀并無顯著性差異（P>0.05）。

2.3 施氮肥對土壤養分的影響

如表3所示，不同施肥水平下，高寒草甸土壤養分變化完全不同。在施肥量為150 kg/hm2時，土壤全氮、土壤全磷和土壤全鉀都為最大值。其中，T3處理的土壤全氮為0.19 g/kg，其與T6處理差異不顯著（P>0.05），而高于其他處理（P<0.05）；土壤全磷為0.068 g/kg，顯著高于其他處理（P<0.05），而不同施肥處理的土壤全鉀并無顯著性差異（P>0.05）。

3 討論

長期以來，眾多學者從氮肥用量、氮肥類型、施肥時間等多個層面分析了施肥對高寒草甸群落的影響。楊元武等[6]在分析尿素等肥料對高寒草甸初級生產力的影響時指出，在尿素施用量為244 kg/hm2時，高寒草甸地上生物量顯著增加，而且垂穗披堿草、異針茅、小嵩草等優良牧草生物量也顯著增加。相比于尿素，施用硫酸銨最適量為264 kg/hm2，此時植物生物量達到最大值[2]，顯著高于施尿素。本研究發現，隨著施肥量增加，高寒草甸群落生物量呈“雙峰”曲線變化，且在施肥量為300 kg/hm2時達最大值，而且土壤養分與生物量呈現協同變化。顯然，外源施肥盡管對高寒草甸群落生物量有顯著影響，但土壤養分的高低也一定程度上影響了外源施肥量的大小。同時，高寒草甸群落不同功能群也對施肥有不同影響[3]，這些都有待進一步探討。

參考文獻：

[1] 字洪標，陳 焱，胡 雷，等.氮肥添加對川西北高寒草甸植物群落根系動態的影響[J].植物生態學報，2018，42（1）：38-49.

[2] 宗 寧，段 呈，耿守保，等.增溫施氮對高寒草甸生產力及生物量分配的影響[J].應用生態學報，2018，29（1）：59-67.

[3] 王 奇，王金枝，姜麗麗，等.氮和磷添加對草原群落特征及有關生態過程的影響[J].草地學報，2017，25（5）：914-919.

[4] 卡著才讓，德科加，徐成體.不同施肥時間及施氮水平對高寒草甸生物量和土壤養分的影響[J].草地學報，2015，23（4）：726-732.

[5] 王 偉，德科加.不同氣肥及施氣水平對稱多縣高寒草甸生物量和養分的影響[J].草地學報，2015，23（5）：968-977.

[6] 楊元武，周華坤，李希來，等.高寒草甸物種多樣性和生產力對養分添加的初期響應[J].西北農業學報，2017，26（2）：159-166.