Journal of Plant Ecology ›› 2021, Vol. 14 ›› Issue (3): 515-526.DOI: 10.1093/jpe/rtab006
Huajie Diao1,2,3,†, Paul Kardol4,†, Kuanhu Dong1,3,* and Changhui Wang1,2,3, *
摘要: 氮添加和刈割对内蒙古弃耕草地冷蒿氮和水分利用效率的影响
在氮和水分限制的区域,植物氮利用效率(NUE)和水分利用效率(WUE)决定了它们在群落中的竞争优势。冷蒿(Artemisia frigida)是半干旱草地重度退化的先锋物种,在不同退化程度的草地中具有不 同的优势度,经常被认为是退化草地群落演替的指示物种。退化草地恢复过程中,氮添加和割草如何影响冷蒿的NUE和WUE尚不清晰。以内蒙古多伦县弃耕草地为研究对象,选取两个不同群落斑块(禾草和冷蒿为优势物种的斑块),经过长期(2006–2013)氮添加和刈割(对照、氮添加、刈割、氮添加+刈割)处理后,研究冷蒿的NUE (叶片碳氮比)和WUE (叶片碳同位素,δ13C)对氮添加、刈割及其交互作用的响应; 结合植物和土壤的碳、氮同位素(δ13C和δ15N)及碳、氮库探究退化草地恢复过程中植物的资源利用策略及其机制。研究结果表明:(1)氮添加对冷蒿的WUE没有显著影响(P > 0.05),但NUE 在禾草和冷蒿斑块 中分别显著降低了42.9%和26.6% (P < 0.05);(2)植物对不同氮源(NH4+或NO3-)的利用会引起植物和土壤δ15N的分馏,研究表明叶片和土壤的δ15N与NUE呈现相反的变化趋势,因此冷蒿的NUE对氮添加的响应与不同氮源的利用有关;(3)刈割不影响冷蒿的NUE (P > 0.05),但在禾草斑块,冷蒿的WUE在刈割处理下显著提高了2.3% (P < 0.05);(4)在禾草斑块,氮添加减缓了割草对冷蒿WUE的促进作用;(5)结构方程模型显示,土壤含水量直接或间接的调控着冷蒿的WUE和NUE。综上所述,在禾草斑块,氮添加+刈割处理维持较低的NUE和WUE,不利于冷蒿对资源的竞争,进一步降低其优势度,这也预示着氮添加+ 刈割处理会促进退化草地的恢复。