氣候變化和人為干擾造成了青藏高原高寒草地生態系統的退化。施肥作為退化草地恢復的重要措施,對高寒生態系統養分循環起著關鍵作用。中國科學院水生植物與流域生態重點實驗室功能生態學學科組博士生王黨軍通過對已發表的145篇關于高寒草地退化的研究和90篇關于養分添加效應的研究(氮、磷和氮磷配施)進行薈萃分析(meta-analysis),定量評估了植物和土壤特性對草地退化和養分添加恢復措施的響應。結果表明:與未退化草地相比,高寒草甸退化草地植物地上生物量(-47.23%)、地下生物量(-43.45%)、土壤有機碳(-32.35%)和土壤總氮(-37.97%)顯著降低。其中地上生物量的響應率與年均降水量相關,而地下生物量的響應率則與年均降水量和年均溫的交互作用相關。退化草地氮磷配施可提高植物地上生物量(+32.44%)、土壤總氮(+10.99%)、土壤全磷(+32.25%)和土壤水分(+9.21%),但降低了物種豐富度(-45.46%)、Shannon-Wiener多樣性(-30.40%)和土壤pH(-3.91%)。氮肥提高了禾本科生物量,但對莎草科和雜草類生物量的影響不顯著。通過對不同養分添加方式的比較表明,氮磷配施組合對高寒草地恢復效果最佳。雖然這種最優的施肥措施可以通過改善植物生長和土壤養分含量來促進退化草地的恢復,但會導致植物多樣性的減少。
該研究結果以“Effects of nutrient addition on degraded alpine grasslands of the Qinghai-Tibetan Plateau: A meta-analysis”為題發表在學術期刊Agriculture, Ecosystems and Environment上,武漢植物園、西北高原生物研究所、北京林業大學、蘭州大學、法國農業科學院等多家單位的學者共同參與了該研究。研究得到了第二次青藏高原綜合科學考察研究項目(2019QZKK0302),國家重點研發計劃課題(2016YFC0501901))等項目的支持。
論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.agee.2020.106970
退化高寒草地植被生物量指標(a)、物種多樣性及生長指標(b)和土壤特征指標(c、d)的權重響應率
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