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温度、水分、营养元素等环境因子的改变都会对植物生长产生影响。工业革命以来,全球环境发生了显著变化,其中氮(N)沉降增加是全球面临的环境问题之一。青藏高原作为中国乃至亚洲生态安全的重要屏障,N沉降也在显著增加。高寒草甸是青藏高原典型的植被类型之一,不仅在维护国家生态安全、畜牧产品供应和边疆稳定方面至关重要,而且在减缓全球变化方面也发挥着不可替代的作用。 因此,本研究选取高寒草甸为研究对象,探讨N沉降增加情景下,藏北高寒草甸生态系统生产力有何响应?N与其它营养元素(磷(P)、钾(K))如何交互作用影响高寒草甸生态系统生产力?2011年,于西藏自治区那曲县建立实验样地,样地包括两部分:一是不同N水平施肥,2.5 gN m-2yr-1、5 gN m-2yr-1和10 gN m-2yr-1,分别表示为N2.5、N5和N10;二是N、P、K不同组合施肥,施肥量均为10 gm-2yr-1,表示为N10、P10、K10、N10P10、N10K10、P10K10、N10P10K10;另外,加上对照,一共有十种处理,每种处理五个重复。本研究于2013年和2014年从个体、种群、群落水平,对物候、群落结构和碳(Carbon,C)交换过程进行了研究。 研究结果主要有以下几点: 1.施肥对浅根系植物物候的影响大于对深根系植物的影响。本研究中主要影响了优势种高山嵩草和伴生种楔叶委陵菜的物候。施N推后了高山嵩草的开花时间,提前了生殖生长开始时间,延长了其生殖期;N10K10提前了高山嵩草的生殖生长开始时间,延长了其花期、结实期和生殖期;K10、 N10P10、 N10P10K10提前了高山嵩草的生殖生长开始时间。施N提前了楔叶委陵菜的开花时间,推后了结实时间和生殖生长结束时间;N10K10提前了楔叶委陵菜的开花时间;N10K10、N10P10、N10P10K10推后了楔叶委陵菜的生殖生长结束时间;不同水平N添加及P10、K10、N10K10、N10P10、P10K10、N10P10K10均延长了楔叶委陵菜的花期、结实期和生殖期,提前了其生殖生长开始时间。施肥处理趋于延长植物生长季,有可能提高高寒草甸生态系统生产力。 2.不同物种的重要值对不同处理的响应不同。N2.5降低了钉柱委陵菜重要值,N10降低了无茎黄鹌菜重要值,N5提高了矮羊茅重要值。N10P10降低了钉柱委陵菜重要值,提高了二裂委陵菜重要值;N10K10降低了黄鹌菜重要值,提高了伊凡苔草重要值;P10K10降低了藏西风毛菊重要值;N10P10K10提高了早熟禾重要值。施肥对群落多样性指数、均匀度、物种丰富度、地下生物量未产生显著影响。N10P10、 N10P10K10提高了群落平均高度,N10K10、 N10P10、 N10P10K10增加了群落盖度,N10K10、 N10P10、N10P10K10提高了地上生物量。高度、盖度、地上生物量的增加,有助于提高高寒草甸生态系统生产力。 3.不同水平N添加影响生态系统C交换的响应时间和强度。N5和N10显著促进了C交换,而N2.5对C交换的影响则是可忽略的。P10和K10单独添加或配合添加都未显著影响C交换,而N10P10、N10K10和N10P10K10对C交换的影响显著。N10、N10K10、N10P10、N10P10K10显著促进了生态系统净CO2交换(Net ecosystem CO2 exchange,NEE)、生态系统总初级生产力(Gross primary productivity, GPP)和土壤呼吸(Soil respiration,Rs),N10、N10P10、N10P10K10显著促进生态系统呼吸(Ecosystem respiration,Reco)。施肥处理对GPP的促进作用大于对Reco的促进作用,因此,有助于提高高寒草甸生态系统生产力。