土壤养分异质性对高寒草甸群落物种组成和生物量的影响

论文摘要

土壤养分元素在水平空间上的分布并非均匀,而是呈异质性分布。大量的研究表明,土壤养分异质性可以显著影响植物个体的生长、生理、形态、生殖和生物量分配等,并且可能改变植物的种内和种间作用关系。尽管国内外也开展了有关养分异质性对植物群落物种组成和生物量影响的研究,但这些研究几乎都是在温室内开展的,且持续的时间较短（往往是一个生长季节内）,而相关的野外连续多年的实验却非常缺乏。本研究以青藏高原高寒草甸为对象,探讨土壤养分异质性对植物群落多样性和群落生物量的效应。在一项多年野外控制实验中,以牛粪中的N、P和K含量为参考并设置了施肥的基础养分添加水平（氮3.000 g/m2、磷0.750 g/m2、钾2.986 g/m2）,对草甸群落施加五个不同梯度的养分处理,分别为0（只加水）、0.5倍、1倍、1.5倍和2倍的基础养分,以研究同质条件下不同养分添加水平对植物群落物种组成和生产力的影响。同时,对草甸群落设置六个养分异质性处理[由两个斑块大小（大斑块和小斑块）和三个对比度（高对比度、低对比度和混合对比度）交叉组成],以研究土壤养分异质性及斑块尺度和斑块对比度对植物群落物种组成和生产力的影响。异质性样方养分总量均为基础养分含量;在2016-2018年每年七月进行施肥,八月进行物种调查和收取生物量,并计算香农威纳指数、丰富度和均匀度。经过一个生长季发现,养分同质性添加对禾本科生物量和地上生物量有显著影响,高养分显著增加了禾本科和地上生物量,对其他功能群生物量无显著影响;斑块大小、斑块对比度以及两者交互作用对群落和各功能群生物量及多样性均无显著影响。经过两个生长季发现,养分同质性添加对丰富度、香农威纳指数以及均匀度均没有显著的影响;对总地上生物量也没有显著影响,但是显著影响了禾本科生物量,高养分显著增加了禾本科生物量。斑块大小、斑块对比度以及两者交互作用对生物量及多样性也无显著影响。经过三个生长季发现,不同养分水平对群落生物量及多样性无显著影响,但是高养分水平显著降低了豆科生物量;斑块大小对群落生物量及多样性无显著影响,但斑块对比度显著影响了禾本科生物量及丰富度,混合斑块对比度增加了禾本科生物量,高对比度提高了物种丰富度。这些结果表明,在相对较短的时间内（3个生长季）,高养分添加有利于提高高寒草甸植物群落禾本科生物量,而趋于降低豆科生物量。在土壤养分异质性处理中,混合斑块对比度有利于增加禾本科生物量,高对比度有利于提高物种丰富度。考虑环境的异质性对于准确理解高寒环境对气候变化的反应至关重要,所以土壤养分异质性对野外高寒草甸群落的长期的影响有待进一步研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 前言
•   1.1. 研究背景和意义
•     1.1.1. 研究背景
•     1.1.2. 理论意义
•     1.1.3. 实践意义
•   1.2. 国内外研究现状
•     1.2.1. 同质养分添加水平对植物生长的影响
•     1.2.2. 同质养分添加水平对群落物种组成的影响
•     1.2.3. 同质养分添加水平对植物生物量的影响
•     1.2.4. 养分异质性对植物生长的影响
•     1.2.5. 养分异质性对群落物种组成的影响
•     1.2.6. 养分异质性对群落生物量的影响
•     1.2.7. 斑块尺度对比度对植物生长的影响
•     1.2.8. 斑块尺度对比度对植物群落群落物种组成和生物量的影响
•   1.3. 研究目标和研究内容
•     1.3.1. 研究目标
•     1.3.2. 科学问题
•     1.3.3. 研究内容
•     1.3.4. 技术路线
• 2. 研究地概况与样地布设
•   2.1. 研究地概况
•     2.1.1. 地理与气候状况
•     2.1.2. 土壤与植被状况
•   2.2. 样地选择与布设
•   2.3. 实验设计
•   2.4. 数据获取
•   2.5. 数据分析
• 3. 结果
•   3.1. 第一个生长季的响应
•     3.1.1. 同质养分添加水平对群落物种组成的影响
•     3.1.2. 同质养分添加水平对群落生物量的影响
•     3.1.3. 斑块尺度对群落物种组成的影响
•     3.1.4. 斑块尺度对群落生物量的影响
•     3.1.5. 斑块对比度对群落物种组成的影响
•     3.1.6. 斑块对比度对群落生物量的影响
•     3.1.7. 土壤养分异质性对群落物种组成和生物量的影响
•   3.2. 第二个生长季的响应
•     3.2.1. 同质养分添加水平对群落物种组成的影响
•     3.2.2. 同质养分添加水平对群落生物量的影响
•     3.2.3. 斑块尺度对群落物种组成的影响
•     3.2.4. 斑块尺度对群落生物量的影响
•     3.2.5. 斑块对比度对群落物种组成的影响
•     3.2.6. 斑块对比度对群落生物量的影响
•     3.2.7. 土壤养分异质性对群落物种组成和生物量的影响
•   3.3. 第三个生长季的响应
•     3.3.1. 同质养分添加水平对群落物种组成的影响
•     3.3.2. 同质养分添加水平对群落生物量的影响
•     3.3.3. 斑块尺度对群落物种组成的影响
•     3.3.4. 斑块尺度对群落生物量的影响
•     3.3.5. 斑块对比度对群落物种组成的影响
•     3.3.6. 斑块对比度对群落生物量的影响
•     3.3.7. 土壤养分异质性对群落物种组成和生物量的影响
• 4. 讨论
•   4.1. 同质养分添加水平对群落物种组成的影响
•   4.2. 同质养分添加水平对群落生物量的影响
•   4.3. 斑块尺度和对比度对群落物种组成的影响
•   4.4. 斑块尺度和对比度对群落生物量的影响
•   4.5. 土壤养分异质性对群落物种组成和生物量的影响
• 5. 主要结论和展望
•   5.1. 主要结论
•   5.2. 不足和展望
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 获得成果目录
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 孟娇

导师: 于飞海

关键词: 土壤养分异质性,斑块大小,斑块对比度,生物量,多样性

来源: 北京林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,畜牧与动物医学

单位: 北京林业大学

分类号: S812

DOI: 10.26949/d.cnki.gblyu.2019.000178

总页数: 70

文件大小: 5226K

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