全球氮沉降速率的急剧增加已显著地改变了生态系统的生产力及稳定性,特别是在受N限制较严重的亚高山草地生态系统。虽然氮沉降增加对草地生产力和植物多样性影响的研究报道已经很多,但是氮素沉降的生态系效应因气候区、草地系统类型、加氮水平、氮肥类型和试验时间长短等不同而差别很大。为了评估氮沉降增加对亚高山草地植物物种多样性和生产力的影响,通过在祁连山中部亚高山草地设置不同氮添加水平(0、2、5、10、15、25 g N m^(-2) a^(-1)和50 g N m^(-2) a^(-1))的短期氮沉降增加模拟试验,探讨了生产力和物种多样性对不同水平氮添加的响应。结果显示:氮添加增加了禾本科(垂穗披碱草、赖草和草地早熟禾)和莎草科(矮嵩草)的地上生产力及其在群落生产力中所占的比例,主要表现在氮添加增加了禾本科和莎草科的株高和株数,降低了其他科(鹅绒委陵菜和葛缕子)的株高和株数;与生产力相比,植物多样性对氮添加的响应较慢,总体随着氮添加量的增加呈下降趋势但未达到显著水平;植物多样性与生产力呈显著的负相关关系。研究结果表明氮添加有助于提高禾本科和莎草科的生产力,进而提高群落生产力,但其他科的植物会被逐渐替代,导致群落植物物种多样性降低。研究结果可为我国亚高山草地的持续性管理提供一定的理论基础。
为探究沟垄集雨下青贮玉米叶片酶活性与水氮利用效率对种植密度和施氮量的响应,于2019和2020年在甘肃环县开展田间试验,设置4个种植密度(D_(1):6.0万株·hm^(-2);D_(2):7.5万株·hm^(-2);D_(3):9.0万株·hm^(-2);D_(4):10.5万株·hm^(-2))和4个施氮水平(N_(0):0 kg·hm^(-2);N_(1):120 kg·hm^(-2);N_(2):240 kg·hm^(-2);N_(3):360 kg·hm^(-2))。结果表明:1)在吐丝期和灌浆期,硝酸还原酶(nitrate reductase,NR)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)活性随着密度的增加而降低,N_(2)、N_(3)处理的灌浆期NR、SOD和CAT活性显著高于N_(0)。2)饲草产量(干草和鲜草)随着密度升高而逐渐增加,N_(3)处理的平均饲草产量最高,但与N_(2)处理无显著差异。3)D_(3)、D_(4)处理的降水利用效率(precipitation utilization efficiency,PUE)和生物量水分利用效率(biomass water use efficiency,WUE_(B))显著高于D_(1)和D_(2),且D_(3)处理的籽粒产量水分利用效率(grain yield water use efficiency,WUE_(G))最高。N_(2)、N_(3)处理的PUE、WUE_(B)、WUE_(G)均显著高于N_(0)和N_(1),且N_(2)处理的WUE_(B)、WUE_(G)最高。4)D_(3)、D_(4)处理的植株氮含量小于D_(1),而氮吸收量、氮肥农学效率(nitrogen agronomic efficiency,AEN)和氮肥利用效率(nitrogen use efficiency,NUE)显著高于D_(1)。随着施氮量的提高,氮含量与氮吸收量提高,而AEN和NUE则随施氮量增加呈先增高后降低的趋势。密度与施氮的交互作用对叶片酶活性和水氮利用效率影响不显著。所有处理中D_(3)-N_(2)的NUE、WUE_(G)和WUE_(B)最高,同时获得较高的饲草产量,该措施是一种适宜黄土高原地区青贮玉米种植的管理模式。
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