放牧对高寒草甸土壤全氮含量影响的初步探究

732023.3动物生产放牧强度对草原土壤碳氮储量及其转化的影响赵立红（吉林省松原市宁江区林业和草原工作站，吉林 松原 138000）草原生态系统是全球陆地生态系统面积最大的组成部分，是发展畜牧业的基础。

草原生态功能涵盖广泛，对水土保持、生物多样性保护、防风固沙等方面具有关键作用。

我国天然草原主要分布在青藏高原、东北与西北地区，草原生态系统易受极端气候的影响，抗干扰能力减弱，保护草原生态成为环境学者与生态保护者关注的热点。

草地最首要的生产利用方式为放牧，是对草地人为干扰途径之一，不同畜类觅食、排泄和践踏草地影响土壤物理结构与养分循环，进而对土壤的化学成分产生影响。

1 放牧对草原植被的影响测定群落生物量是综合评判草原生态环境的指标之一，通过群落丰富量衡量草原土壤状况与生产潜能。

有研究显示，随放牧强度的增多地下生物量呈现显著下降趋势，轻度放牧0.23cow.Au/hm 2地下生物量最大。

不同土壤深度的地下群落生物量受不用放牧方式的影响，受影响最大的是土壤深度10厘米之内的地下生物量，进而对0～50厘米土层深度的地下群落生物量的积累产生直接影响。

究其原因为，牛羊等畜类践踏草地与排泄改变土壤含水量，影响植被根系养分供给。

地下生物量在土壤深度在10～20厘米受到的影响相对较小，由于植被根系利用土层0～10厘米的营养与水分，使植物生长最优化。

草原放牧对植物群落结构产生了一定的影响，如在绵羊放牧中多年生禾草大针茅的比例增加，羊草作为多年生根茎禾草，是畜类采食的最优选择，因此，放牧减少了多年生根茎禾草的比例。

过度放牧可以改变群落生物的构成，草地土壤生态环境恶化。

2 放牧对土壤碳储量的影响土壤中的水分含量影响群落生物的生长情况，也是衡量土壤渗透力与土壤硬度的重要指标。

土壤容重较小，土壤松软、通透性良好；随着容重增大，土壤硬度高，空隙少。

研究人员发现，家畜踩踏草地增加土壤的坚实度，降低土壤水分含量，重度放牧导致土壤含水量减少。

放牧强度对三江源典型高寒草甸生物量和土壤理化特征的影响一、本文概述本文旨在探讨放牧强度对三江源典型高寒草甸生物量和土壤理化特征的影响。

三江源地区作为中国青藏高原的重要组成部分，其生态环境脆弱且独特，因此对于放牧等人类活动的响应十分敏感。

在此背景下，研究不同放牧强度对高寒草甸生物量和土壤理化特征的影响，对于三江源地区的生态保护与可持续发展具有重要意义。

本文首先介绍了三江源地区的自然地理特征、高寒草甸的分布及其生态系统功能，为后续研究提供了背景信息。

接着，综述了国内外关于放牧强度对草地生态系统影响的研究进展，包括生物量、土壤理化特征以及它们之间的相互作用机制等方面。

在此基础上，提出了本文的研究假设和研究内容，即分析不同放牧强度下高寒草甸生物量的变化和土壤理化特征的响应，并探讨其内在机制。

本文的研究方法包括野外调查、样品采集与分析和数据处理等。

通过在不同放牧强度下设置样地，收集高寒草甸生物量和土壤样品，分析其生物量组成、土壤理化特征等指标，并运用统计学方法探讨它们之间的关系。

本文期望通过这一研究，为三江源地区的生态保护提供科学依据，为制定合理的放牧管理制度提供理论支持。

二、文献综述高寒草甸作为三江源地区的主要生态系统类型，在维持区域生态平衡和生物多样性方面发挥着不可替代的作用。

近年来，随着人类活动的不断增加，放牧强度对高寒草甸的影响逐渐成为生态学和草地科学研究的热点。

放牧强度不仅直接关系到草甸植物的生长和生物量的积累，还会对土壤理化特征产生深远的影响。

在国内外的研究中，已经有许多学者就放牧强度对高寒草甸的影响进行了深入的探讨。

例如，等（）在青藏高原的研究表明，适度的放牧强度可以促进草甸植物的生长，提高生物量；而过度放牧则会导致植物生物量减少，甚至引发草甸退化。

等（）在内蒙古高原的研究也得出了相似的结论，并进一步指出，过度放牧会导致土壤养分流失，土壤结构破坏，从而影响土壤肥力。

关于放牧强度对土壤理化特征的影响，也有大量的研究。

不同放牧管理模式对高寒草甸植被、土壤和碳氮储量特征的影响青藏高原既是我国重要的特色畜牧业基地,同时也对北半球的气候有着重要影响,更是我国及周边国家多条母亲河的发源地,对我国东部及西南部生态环境和社会经济有巨大影响。

青藏高原总面积的85%是高寒草地,是藏羊和牦牛放牧的主要草场,高寒草地在气候调节、多样性保护和水土保持等生态服务功能发挥着重要影响,也对区域生态系统碳库平衡具有十分重要的作用。

然而,受全球性气候干旱、牧区人口增加、草原人为活动破坏和长期不合理的放牧利用模式等影响,青藏高原高寒草地退化严重。

放牧是草地最主要的利用方式。

目前,青藏高原高寒草地通常是整季,甚至全年连续放牧利用,过度放牧严重,这种不合理的利用方式对草地的破坏极大,尤其是在牧草返青期间,刚刚萌发返青的幼苗被采食后光合面积迅速减少,严重影响后期的生长和发育。

合理放牧时期的确定,是草地实现休养生息,保持草地健康发展和可持续利用的重要手段。

然而,不同放牧管理模式下,高寒草甸植被的结构和组成、土壤理化特征及碳氮储量特征的的变化尚不明确。

因此,本研究以青藏高原东缘禁牧(NG)、全生长季休牧(RG)、传统放牧(TG)和连续放牧(CG)4种不同放牧管理模式高寒草甸为研究对象,以群落生态学原理为指导,通过野外调查与室内分析相结合,研究了不同放牧管理模式对高寒草甸植被、土壤理化特征和碳氮储量特征的影响,以阐明不同放牧管理对高寒草甸生态系统的作用,在此基础上,探寻适宜于该地区的最佳放牧管理模式,从而为高寒草地碳汇管理、天然草地退化及修复治理提供理论基础。

本研究得出以下结果:1.与CG处理相比,NG和RG处理显著增加了垂穗披碱草(Elymus nutans)和冷地早熟禾(Poa crymophila)的重要值、各功能群(禾本科、莎草科、豆科和杂类草)植物的高度、禾本科植物密度和生物量以及总地上、地下生物量,其中以NG样地效果最为明显;降低杂类草植物的重要值、地下与地上生物量的比值、杂类草的生物量和密度;在4种放牧模式中,Shannon-Wiener指数(H)、Pielou均匀度指数(J)和丰富度指数(S)及群落总密度的排列顺序均为:CG<NG<TG<RG。

牦牛和藏羊放牧对青藏高原高寒草地植物群落氮库的影响吕卫东;董全民;孙彩彩;刘文亭;冯斌;刘玉祯;张振祥;杨晓霞【期刊名称】《草地学报》【年(卷),期】2024(32)5【摘要】放牧是青藏高原高寒草地最主要的利用方式,牦牛和藏羊是青藏高原最常见的放牧家畜,家畜通过采食植物地上部分会使地上生物量减少,进而对植物群落氮库产生影响。

本研究依托青海省高寒草地-家畜系统适应性管理技术平台的放牧试验样地,探讨不同家畜类型放牧对高寒草地植物群落氮库的影响。

研究结果表明:未放牧处理下高寒草地地上生物量为180.0 g·m^(-2),藏羊单独放牧显著降低了植物群落地上生物量。

对未放牧处理下不同功能群氮素含量的研究发现:豆科植物(26.4 mg·g^(-1))>杂类草(17.0 mg·g^(-1))>禾草(12.9 mg·g^(-1))≈莎草(11.8 mg·g^(-1))。

放牧显著增加了禾草和莎草氮含量,对杂类草氮含量影响较小。

放牧对群落水平植物地上部分氮含量的影响变化小于对各功能群的变化影响,因为植物群落具有稳定性。

当高寒草地植物群落处于放牧压力下,会从土壤中获取更多的氮以维持生长,放牧会进一步加剧青藏高原高寒草地植物生长的氮限制。

【总页数】9页(P1420-1428)【作者】吕卫东;董全民;孙彩彩;刘文亭;冯斌;刘玉祯;张振祥;杨晓霞【作者单位】青海大学畜牧兽医科学院【正文语种】中文【中图分类】S821.43【相关文献】1.牦牛藏羊混合放牧对高寒草地紫花针茅功能性状的影响2.不同强度牦牛放牧对青藏高原高寒草地土壤和植物生物量的影响3.短期牦牛放牧对青藏高原高寒草地土壤真菌群落的影响4.牦牛放牧强度对青藏高原典型高寒草地节肢动物多样性的影响5.牦牛和藏羊放牧对青藏高原高寒草甸土壤节肢动物群落的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

放牧管理对西藏高寒沼泽植物群落结构和土壤碳氮的影响曲广鹏;参木友;赵景学;田莉华【期刊名称】《草原与草坪》【年(卷),期】2016(036)004【摘要】The study was conducted in Tibet wetlands which were under three types of grazing management (winter grazing,winter-spring grazing and free grazing).We observed vegetation and soil properties of the wet-lands,such as plant height,coverage,communitycharacteristics,aboveground biomass and soil carbon and nitro-gen.Our study results showed no significant difference in total coverage of the vegetation among different graz-ing management.However,the plant height and plant height coverage of dominant species were significantly. Grazing management have a remarkable effects on community characteristics and diversity index.Grazing signif-icantly decreased plant height,coverage as well as the dominance index of the dominant species in alpine wet-lands.Aboveground biomass and belowground biomass decreased with grazing pressure.In addition,grazing also significantly decreased soil carbon and nitrogen in alpine wetlands.Our study suggested that winter grazing management is the optimal utilization model of the alpine wetlands in Tibet.%对西藏当雄县3种不同放牧管理模式(冬季放牧、冬春季放牧和全年放牧)下的高寒沼泽的植物群落结构和土壤碳氮进行了调查。

牦牛放牧强度对高寒草原植被群落及土壤养分影响的研究牦牛放牧强度对高寒草原植被群落及土壤养分影响的研究摘要：在高寒草原这样的特殊生态环境下，牦牛作为一种具备适应性并且广泛分布的动物，对当地的植被和土壤养分有着重要的影响。

本研究旨在探讨牦牛放牧强度对高寒草原植被群落和土壤养分的影响，并为草原生态系统管理提供科学依据。

引言：高寒草原生态系统是青藏高原特有的生态类型之一，具有丰富的植被资源和重要的生态功能。

在这样的生态环境中，牦牛作为主要的放牧动物，对植被的生长和土壤养分的循环起到重要的作用。

然而，随着牦牛放牧的不断扩大和放牧强度的增加，其对草原生态系统的影响也日益凸显。

因此，研究牦牛放牧强度对高寒草原植被群落及土壤养分的影响，有助于更好地理解该生态系统的动态变化和提出合理的保护和管理措施。

材料与方法：本研究选择某高寒草原作为研究区域，设置不同牦牛放牧强度的处理，分别为低强度、中强度和高强度。

对不同放牧强度下的植被群落和土壤养分进行系统调查和采样。

通过对样品的分析和处理，获得相应的数据，包括植被的物种组成、植物群落的多样性指数以及土壤养分含量等。

同时，采用统计学方法对数据进行处理和分析。

结果与讨论：1. 牦牛放牧强度对植被物种组成的影响：结果表明，不同放牧强度下的植被物种组成存在明显差异。

低强度放牧区域的植物物种组成更加丰富多样，而高强度放牧区域的物种组成则相对较少。

这可能与牦牛放牧对植物的选择性和破坏性有关。

2. 牦牛放牧强度对植物群落多样性的影响：研究发现，随着放牧强度的增加，植物群落的多样性指数呈现下降的趋势。

高强度放牧区域的植物群落多样性较低，而低强度放牧区域则更加丰富多样。

这可能是由于高强度放牧导致植物资源竞争加剧，进而减少了植物物种的多样性。

3. 牦牛放牧强度对土壤养分的影响：研究还发现，牦牛放牧强度对土壤养分含量存在显著影响。

低强度放牧区域的土壤养分含量相对较高，而高强度放牧区域的土壤养分含量较低。

模拟升温和放牧对高寒草甸土壤有机碳氮组分和微生物生物量的影响王蓓;孙庚;罗鹏;王萌;吴宁【摘要】土壤活性、惰性有机质库和微生物生物量在数量和分配上的变化是陆地生态系统土壤有机质贮存和动态变化的决定性因素.采用OTCs(Open top chambers)升温以及刈割+粪便归还的方法,对青藏高原东部高寒草甸土壤有机碳氮组分和微生物生物量对气候变暖和放牧的响应进行了研究.结果表明,模拟升温在短期内显著降低土壤活性有机碳Ⅰ、活性有机氮Ⅰ和惰性有机碳的含量,而由于粪便归还作用,放牧明显增加土壤活性有机碳、氮Ⅰ的含量.模拟升温和放牧对有机碳、氮组分的作用效应相互抵消,两者共同作用下有机碳、氮组分仅略有降低.单一的模拟升温或放牧没有显著改变微生物生物量碳,但是两者共同作用却能够大大增加微生物生物量碳.放牧和取样时间存在着明显的交互作用,放牧效应随时间递减.本研究表明,气候变暖对放牧草甸有机碳、氮组分影响不大;放牧过程中的牲畜粪便归还作用不容忽视.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2011(031)006【总页数】9页(P1506-1514)【关键词】气候变暖;放牧;活性有机碳组分;活性有机氮组分;牛粪;微生物生物量【作者】王蓓;孙庚;罗鹏;王萌;吴宁【作者单位】中国科学院成都生物研究所生态恢复重点实验室,四川成都,610041;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院成都生物研究所生态恢复重点实验室,四川成都,610041;中国科学院成都生物研究所生态恢复重点实验室,四川成都,610041;中国科学院成都生物研究所生态恢复重点实验室,四川成都,610041;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院成都生物研究所生态恢复重点实验室,四川成都,610041【正文语种】中文Abstract:In terrestrial soils，carbon(C)and nitrogen(N)fluxes are primarily controlled by small but highly bio-reactive labile pools，while long term C and N storage is determined by the long-lived recalcitrantfraction.Changes in the size of labile，recalcitrant，and microbial carbon and nitrogen pools as well as redistribution among them may considerably affect terrestrial soil C and N storage and turnover rates.Hence，analyzing the labile and recalcitrant fraction of soils may improve our ability to detect and predict changes in soil C and N dynamics.This study used OTCs(Open Top Chambers)and clipping plus dung application and sulfuric acid hydrolysis to quantify changes in the labile and recalcitrant C and N fractions in soils from alpine meadows in the eastern Qinghai-Tibetan Plateau.Further，the effects of warming and grazing on labile and recalcitrant C and N fractions and microbial biomass in these soils were ing OTCs to warm soils resulted in an increase of 2.25℃in daily mean air temperature at 30 cm above the ground and an increase of 1.17℃in soil temperature at 10 cm depth，yielding significantly decreasedlabile C and N pools along with diminished recalcitrant C pool in the short-term，indicating an increase in soil respiration.Grazing markedly increased labile C and N pools I due to dung application，resulting in increments of 567 mg C/kg dry soil(26.13%)and 28mg N/kg(11.21%).The effects of warming and grazing on labile and recalcitrant pools counteracted each other，which led to non-significant changes in the combined treatments.Although warming or grazing alone did not alter the microbial biomass C pool，the combinedtreatments greatly increased it，by an increment of 147 mg C/kg dry soil(41.91%).The interaction between grazing and sampling dates was significant and the effects of grazing decreased with time.For all measured pools，soil microbial biomass C and N showed significant interactions between warming，grazing，and sampling dates，indicating that microbial biomass C and N in these soils are very sensitive to environmental change.Our results suggest that climatic warming slightly affects organic C and N fractions in meadows where grazing occurs and the effects of nutrients returned to the ecosystem through dung deposition cannot be ignored.In the eastern Qinghai-Tibet Plateau，alpine meadow ecosystems are distributed widely.Climate warming and disturbances such as grazing are main anthropogenic factors that drive changes in the structure and function of these ecosystems.According to our research，the effects of warming and grazing on labile and recalcitrant C and N pools counteracted each other，thus warming and grazing might only have slightly effects on alpine meadow soil C and N storage in the short-term.Key Words:climate warming;grazing;labile organic carbon pool;labile organic nitrogen pool;dung;soil microbial biomass陆地生态系统中土壤碳、氮库及组分的动态变化可对生态系统主要功能、组成和发展方向产生显著的影响。

放牧强度对川西北高寒草甸土壤理化性质的影响杨树晶#，唐祯勇#，赵磊，如学1(1.阿坝州草原工作站四川马尔康624000; 2.四川省草原工作总站四川成都610041)摘要：土壤是草地生态系统的基础环境，土壤的稳定性（土壤养分的持续供给水平和根土比例）是支撑草地生态系统结 构和功能稳定性、生态系统恢复的重要因素。

适当的放牧，使植物群落丰富度增加，维持了植物群落的稳定，有利于提高群落 的生产力。

随着放牧程度的增加，植被盖度、地上生物量、土壤水分含量、有机质、全氮、全嶙、全钾、土壤微生物及多数酶 的活性呈现下降的趋势，而土壤容重、pH 值呈现升高的趋势。

长期不合理的放牧将会导致草地退化、盐碱化和生态环境恶化。

因此，探讨放牧对草地土壤的理化性质的变化规律，揭示草地退化机理具有重要意义。

文章编号$ 2096 -3971 (2019) 01 -0057 -05关键词$放牧；草甸土壤；物理性质；化学性质中图分类号$ S 812.8 文献标识码：A D 0I $ 10. 3969/j . issn . 2096 - 3971. 2019. 01. 0081综述放牧是草地最简单而又有效的利用方式，其实 质是一种生态干扰。

这种干着草地生态系统和土壤的生态进程。

放牧的过程中，家畜主要 通过采食、践踏影响土的物理结构（如紧实度、 渗透率），同时过采食活动及畜体对营养物质的转 化和归还草地营养物质的，改变土壤理化性质，增加生境的异质性，从而造成草地 群组分、结和多样性格局发生变化，进而对整个生态系统的结构和产生[1]。

根据收稿日期$ 2018-10-29 基金项目：作者简介：杨树晶（1987 -)，女，研究生，主要从事草原资源监测。

!通讯作者“中度干扰假说”，轻度放牧的条件下，草地植物多样性升高、地上生物量增加、土壤物理性状得到改 ，且养分资源的 给提高，草地生态系 于健康 状态。

随着牧程度的力口， 样性降低、盖度减小、土容重力口、含降低、土壤有机碳含降，草地出现退化的迹象。

第32卷 第1期V o l .32 No .1草 地 学 报A C T A A G R E S T I A S I N I C A2024年 1月J a n . 2024d o i :10.11733/j.i s s n .1007-0435.2024.01.025引用格式:李宏宇,高翠萍,吕广一,等.放牧㊁氮添加对荒漠草原植物和土壤碳氮的影响[J ].草地学报,2024,32(1):239-247L IH o n g -y u ,G A O C u i -p i n g ,L Y U G u a n g -y i ,e t a l .E f f e c t so fG r a z i n g a n d N i t r o ge n A d d i t i o no nD e s e r tG r a s s l a n d P l a n t s a n dS o i l C a r b o na n dN i t r o g e n [J ].A c t aA gr e s t i aS i n i c a ,2024,32(1):239-247放牧㊁氮添加对荒漠草原植物和土壤碳氮的影响李宏宇1,2,高翠萍1,2,吕广一1,2,杨昌祥3,张春英3,王成杰1,2*(1.内蒙古农业大学草原与资源环境学院,内蒙古呼和浩特010011;2.内蒙古农业大学草地资源教育部重点实验室,内蒙古呼和浩特010011;3.内蒙古乌兰察布市化德县林业和草原局,内蒙古乌兰察布012000)收稿日期:2023-06-12;修回日期:2023-08-28基金项目:内蒙古自治区 科技兴蒙 国际合作引导项目(2021C G 0020);国家自然科学基金项目(31960357,31460125)资助作者简介:李宏宇(1998-),女,汉族,内蒙古赤峰人,硕士研究生,主要从事草地资源生态与管理研究,E -m a i l :h o n g yu l i 0608@163.c o m ;*通信作者A u t h o r f o r c o r r e s p o n d e n c e ,E -m a i l :n m g c j w a n g3@163.c o m 摘要:为了探究放牧和氮添加对内蒙古荒漠草原植物 土壤碳㊁氮循环的影响,在禁牧(U G ,0只羊单位㊃h m -2)和重度放牧(H G ,1.74只羊单位㊃h m -2)样地进行氮添加处理,各处理水平为:对照(C K ,0g ㊃m -2㊃a-1)㊁低氮(L N ,5g ㊃m -2㊃a -1)㊁中氮(MN ,10g ㊃m -2㊃a -1)和高氮(HN ,20g ㊃m -2㊃a -1)㊂通过对短花针茅(S t i p a b r e v -i fl o r a )叶片和土壤全碳(T o t a l c a r b o n ,T C )㊁全氮(T o t a l n i t r o g e n ,T N )㊁稳定碳同位素(S t a b l ec a r b o n i s o t o p e s ,δ13C )㊁稳定氮同位素(S t a b l e n i t r o g e n i s o t o p e s ,δ15N )及土壤有机碳(S o i l o r g a n i c c a r b o n ,S O C )㊁速效氮(A v a i l a b l e n i t r o -ge n ,A N )的测定分析,结果表明:放牧显著增加土壤T C ㊁T N 和A N 含量(P <0.05);放牧使短花针茅叶片δ13C ,δ15N 值显著减小(P <0.05);氮添加使短花针茅叶片δ15N 值显著减小(P <0.05)㊂放牧和氮添加在一定程度上均加速了短花针茅和土壤的养分循环,同时氮添加对短花针茅的氮吸收及分馏效应有一定影响,对退化草地恢复起重要作用㊂关键词:荒漠草原;氮添加;植物和土壤;碳氮含量;稳定同位素中图分类号:S 939.96 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2024)01-0239-09E f f e c t s o fG r a z i n g a n dN i t r o g e nA d d i t i o no nD e s e r tG r a s s l a n d P l a n t s a n dS o i l C a r b o na n dN i t r o ge n L IH o n g -y u 1,2,G A OC u i -p i n g 1,2,L Y U G u a n g -y i 1,2,Y A N GC h a n g -x i a n g 3,Z H A N GC h u n -y i n g 3,WA N GC h e n g -ji e 1,2*(1.C o l l e g e o fG r a s s l a n d a n dR e s o u r c eE n v i r o n m e n t ,I n n e rM o n g o l i aA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ,H o h h o t 010011,I n n e rM o n go l i a 010011,C h i n a ;2.K e y L a b o r a t o r y o fG r a s s l a n dR e s o u r c e s o f t h eM i n i s t r y o fE d u c a t i o n ,I n n e rM o n g o l i aA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ,H o h h o t ,I n n e rM o n go l i a 010011,C h i n a ;3.F o r e s t r y a n dG r a s s l a n dB u r e a u ,H a d eC o u n t y ,U l a n q a bC i t y ,I n n e rM o n g o l i a ;U l a n q a b ,I n n e rM o n go l i a 012000,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e r t o i n v e s t i g a t e t h e e f f e c t s o f g r a z i n g a n dn i t r o ge n a d d i t i o no n p l a n t -s o i l c a r b o n a n dn i t r o -g e n c y c l i n g i n I n n e rM o n g o l i a nd e s e r t g r a s s l a n d s ,n i t r o ge na d d i t i o n t r e a t m e n t sw e r e c a r r i e do u t i nf o r b i d -d e n (U G ,0s h e e p u n i t ㊃h m -2)a n dh e a v i l yg r a z e d (H G ,1.74sh e e p u ni t ㊃h m -2)s a m pl e p l o t s a t t h e f o l -l o w i n g l e v e l s :c o n t r o l (C K ,0g ㊃m -2㊃a -1),l o wn i t r o g e n (L N ,5g ㊃m -2㊃a -1),m e d i u mn i t r o ge n (MN ,10g ㊃m -2㊃a -1)a n dh i g hn i t r o g e n (H N ,20g ㊃m -2㊃a -1),t o t a l n i t r o g e n (T N ),s t a b l e c a r b o n i s o t o pe s (δ13C ),s t a b l en i t r o g e n i s o t o p e s (δ15N ),s o i l o r g a n i c c a r b o n (S O C )a n d a v a i l a b l e n i t r o ge n (A N )w e r em e a s u r e d a n da n a l y z e d ,a n d t h e r e s u l t s s h o w e d t h a t :G r a z i n g s i g n if i c a n t l yi n c r e a s e d t h e c o n t e n t o fT C ,T Na n dA N i n t h e s o i l (P <0.05);G r a z i n g s i g n i f i c a n t l y r e d u c e d t h e v a l u e s o f δ13Ca n dδ15No f t h e l e a v e s o f S t i pa b r e v i -f l o r a n e e d l e g r a s s (P <0.05);g r a z i n g s i g n i f i c a n t l y r e d u c e dt h eδ13Ca n dδ15Nv a l u e so f S t i p a b r e v i fl o r a l e a v e s (P <0.05).T o a c e r t a i ne x t e n t ,b o t h g r a z i n g a n dn i t r o g e na d d i t i o na c c e l e r a t e d t h en u t r i e n t c y c l i n go f f a g u s s y l v a t i c a a n ds o i l ,a n da t t h e s a m e t i m e ,n i t r o g e na d d i t i o nh a da c e r t a i ne f f e c t o nn i t r o g e nu pt a k e a n d f r a c t i o n a t i o no f f a g u s s y l v a t i c a ,w h i c h i s i m p o r t a n t f o r t h e r e c o v e r y o f d e gr a d e d g r a s s l a n d .K e y wo r d s :D e s e r t g r a s s l a n d ;N i t r o g e n a d d i t i o n ;P l a n t s a n d s o i l ;C a r b o n a n dn i t r o g e n c o n t e n t ;S t a b l e i s o t o p e s草地学报第32卷放牧作为一种生产经营活动,是我国草原最重要的利用方式之一㊂放牧通过家畜践踏㊁采食和排泄粪便对土壤产生直接和间接的影响[1],家畜的践踏作用直接导致土壤紧实度和容重等物理性质的增加,进而引起土壤化学状况的改变,家畜的采食和粪尿返还则通过影响植物的生长对土壤产生正向或负向的反馈调节作用[2-3]㊂目前,国内外有关放牧对草地生态系统碳氮贮量影响的研究结果不相一致㊂闫瑞瑞等[4]研究结果表明:随着放牧强度的增大,土壤碳氮含量及土壤碳氮贮量均呈显著线性下降趋势㊂吕广一等[5]通过对3种草原类型的研究,表明过度放牧降低了草原植物叶片㊁根系及土壤中全氮含量和稳定氮同位素值㊂另有研究认为放牧增加了草原土壤的碳氮含量[6-7],如高永恒等[8]研究不同放牧强度下高山草甸的碳氮格局时得出,随着放牧强度的增加,不同程度地增加了土壤有机碳氮的贮量㊂所以放牧和土壤碳氮之间存在复杂的相互关系㊂目前我国有90%左右的草地处于不同程度的退化状态,严重退化的草地占60%以上,成为制约区域经济发展和生态文明建设的主要因素,而长期过度放牧会影响草原生态系统的营养物质循环过程,是导致这些草地大面积退化的主要原因[9]㊂退化草地土壤养分缺乏,氮添加作为一种重要技术措施常被用于退化草地的恢复治理[10-11]㊂全球氮添加的试验表明施氮可对植物的生长㊁物种结构及土壤肥力等产生一系列影响,大多研究证实植物的各项生长指标均随氮素供应的增加而显著增加[12-13],如秦加敏等[14]研究发现,氮添加显著提高了植物生物量及碳㊁氮库,同时改变了地上㊁地下部分生物量和碳㊁氮库的分配㊂李瑞瑞等[15]报道:随氮添加量的增加,土壤有机碳(S o i l o r g a n i c c a r b o n, S O C)含量显著增加,土壤可溶性有机碳(D i s s o l v e d o r g a n i c c a r b o n,D O C)和全氮含量显著高于对照样地㊂然而,过量的氮添加可导致植物生产力下降且不利于土壤碳氮含量的积累[16-18]㊂因此如何借鉴科学的草地施肥手段来恢复和改进退化的草地已成为当今研究的重要课题,同时对生态系统人为管理及预测全球变化下的生态系统N循环过程具有重要的理论和实践意义㊂在草原生态系统中,土壤与植被彼此制约又相互协调㊂内蒙古荒漠草原是我国北方重要的生态屏障和畜牧业生产基地,长期过度放牧导致草原退化,严重影响了生态系统的稳定及草原畜牧业发展的可持续性㊂目前在过度放牧背景的荒漠草原,通过外源氮素输入恢复过程中,对植物和土壤碳氮含量变化规律及之间的相关关系研究甚少,且结论尚不一致;在不同氮添加处理的恢复措施中,植物和土壤的稳定碳氮同位素组成是如何变化的,也没有确定的结论㊂本研究收集了重度放牧的荒漠草原上氮添加处理下的建群种植物短花针茅叶片及0~10c m土壤样品,通过测定短花针茅叶片和土壤全碳㊁全氮㊁稳定碳氮同位素及土壤有机碳㊁速效氮含量,结合土壤温湿度数据,分析了放牧和氮添加后荒漠草原植物短花针茅叶片㊁土壤碳氮含量和稳定同位素的差异及变化规律,了解生态系统碳氮循环过程,探究了荒漠草原植物 土壤间碳氮含量的相关程度及土壤温湿度在此生态系统中的调节作用,以期为退化草地恢复提供理论基础㊂1材料与方法1.1研究区概况本试验于内蒙古自治区包头市达茂旗希拉穆仁镇以南,建立的荒漠草原长期放牧试验平台(41ʎ15' 15ᵡN,111ʎ13'32ᵡE)进行,该地属于中温带半干旱大陆性季风气候,平均海拔高度1602m,昼夜温差较大,年平均气温相对较低,平均气温2.0ħ,蒸发量为2307m m㊂年平均日照总时数3200h㊂降雨期每年大约70d,7 9月为雨季,年平均降水量为285 m m㊂土壤类型为淡栗钙土,土质粗糙,主要植物种有克氏针茅(S t i p ak r y l o v i i)㊁冷蒿(A r t e m i s i a f r i g i d a)㊁短花针茅(S t i p aB r e v i f l o r a)㊁糙隐子草(C l e i s t o g e n e s s q u a r r o s a)㊁羊草(L e y m u s c h i n e n s i s)㊁沙生冰草(A g r o p y r o n d e s e r t o r u m)等㊂1.2试验设计本试验平台于2014年开始放牧试验,设置无牧(G r a z i n gp r o h i b i t i o n,U G)㊁轻度放牧(L i g h t g r a z-i n g,L G)和重度放牧(H e a v yg r a z i n g,H G)3个载畜率水平,每半年载畜率分别为0只羊单位㊃h m-2 (N G),0.58只羊单位㊃h m-2(L G),1.74只羊单位㊃h m-2(H G)㊂本试验中,我们的放牧强度是依据家畜的采食量㊁物种的组成及植被的覆盖度所计算的中度放牧㊂放牧家畜为体重年龄接近的成年蒙古马,分别为0,1,3匹,1匹马=5个羊单位,放牧的蒙古马健康状况大致相同,体重为(350ʃ50)k g,放牧时间为每年的6 9月,每月连续放牧5天㊂042第1期李宏宇等:放牧㊁氮添加对荒漠草原植物和土壤碳氮的影响图1 样地示意图F i g .1 S a m pl eP l o tD i s t r i b u t i o n 注:C K ,对照;L N ,低氮;MN ,中氮;H N ,高氮N o t e :C K ,C o n t r o l ;L N ,L o wn i t r o g e n ;MN ,M e d i u mn i t r o g e n ;H N ,H i g hn i t r o ge n 通过参考区域大气氮沉降水平[19]和内蒙古草原生态系统氮沉降的饱和量[20]㊂本研究于2021年7月开始氮添加试验,在无牧和重度放牧样地各设置4种氮添加处理水平:对照(C K ,0g ㊃m -2㊃a-1)㊁低氮(L N ,5g ㊃m -2㊃a -1)㊁中氮(M N ,10g ㊃m -2㊃a-1)和高氮(H N ,20g㊃m -2㊃a -1)㊂每个处理设3个重复,共计24个3mˑ2m 的小区,各小区随机分布,小区间均设有>2m 的隔离带(图1)㊂施肥种类为尿素(含氮46%),根据氮添加水平,每年在7月中旬将生长季(6 9月)所需要喷施的尿素溶于水中均匀喷洒在小区内,对照处理(C K )小区内同时施等量的水,确保与施氮小区间的水分平衡㊂在10月中旬将非生长季(10月 翌年5月)氮肥一次性施入土壤中㊂1.3 试验样品采集和测定于2022年8月初植物生长旺盛期,在每个小区内,对短花针茅选择5株形态上大致相似㊁无病虫害的健康成熟个体进行标记,并收集其部分叶片装入信封袋,放入保鲜箱,带回实验室,所收集的叶片需全部是完整㊁无病虫害且未被家畜采食过的叶片㊂植物叶片样品在105ħ下杀青10m i n ,然后在65ħ下烘干至恒重,用球磨仪磨碎,过40目筛后进行化学测定㊂用德国E l e m e n t a r 公司生产的i s o p r i m e 100稳定同位素质谱仪连接元素分析仪(V a r i o I s o t o peS e l e c t )测定短花针茅叶片全碳㊁全氮和稳定碳氮同位素值㊂利用土壤温湿度速测仪测得每个小区内0~10c m 土层的土壤温湿度数据㊂土壤样品的采集主要用土钻随机取样,在每个小区内0~10c m 土层取3钻混合均匀作为一个样品的重复,土壤样品放入耐高温的塑封袋标记后,带回实验室,然后过筛(1m m )去除砂石和树根残渣㊂将土样进行风干处理后用碱解扩散法测定土壤速效氮含量㊂取一部分风干土样放入烘箱在65ħ下烘干48h㊂将烘干后的土壤样品过80目的筛子,用球磨仪研磨,制样供测,用德国E l e -m e n t a r 公司生产的i s o p r i m e 100稳定同位素质谱仪连接元素分析仪(V a r i o I s o t o p e S e l e c t )测定土壤全碳㊁全氮和稳定碳氮同位素值㊂另取研磨后的土壤样品用0.5m o l㊃L -1的盐酸酸洗6次,每次酸洗1h ,用超纯水反复淋洗(消除土壤中无机碳的影响),置于105ħ烘箱中烘干至恒重,制样供测,用德国E l e m e n t a r 公司生产的元素分析仪(V a r i o I s o t o p eS e l e c t )测定土壤有机碳含量㊂其中短花针茅叶片和土壤δ13C 和δ15N 由以下公式计算:142草 地 学 报第32卷δ13C =(R 样品/R 标准-1)ˑ1000ɢ(1)δ15N=(R 样品/R 标准-1)ˑ1000ɢ(2)式中,R 样品表示植物或土壤样品13C /12C 或15N /14N 的值;R 标准表示标准物,其中碳同位素采用国际通用标准物P D B (P e eD e eB e l e m n i t e),氮同位素采用国际标准物N 2-a t m (大气中的氮气)㊂1.4 数据处理通过S P S S26中的线性混合模型,分析了放牧和氮添加的主效应以及交互作用对短花针茅叶片㊁土壤碳氮含量和稳定同位素的影响㊂通过S P S S26中的单因素方差分析来对比放牧和氮添加处理间短花针茅叶片㊁土壤碳氮含量和稳定同位素的差异,通过L S D 方法对结果进行多重比较㊂通过S P S S26中的皮尔森相关性分析探究了短花针茅叶片和土壤各指标间的相关关系,用O r i gi n2022做相关关系图㊂2 结果与分析2.1 放牧㊁氮添加对土壤温湿度的影响在禁牧样地上土壤温度平均为33.7ħ,比重牧样地土壤温度高3.7ħ,重牧显著降低了土壤温度(P <0.05,图2a )㊂对比禁牧和重牧样地N 0处理,重牧样地土壤湿度低于禁牧样地,表明高强度的放牧使草地土壤水分丧失,土壤湿度降低(图2b )㊂与对照处理(N 0)相比,氮添加对土壤温度和湿度均无显著影响㊂图2 放牧㊁氮添加对土壤温湿度的影响F i g .2 E f f e c t o fG r a z i n g a n dN i t r o g e nA d d i t i o no nS o i lT e m p e r a t u r e a n dH u m i d i t y注:N 0,对照(C K ,0g ㊃m -2㊃a -1);N 5,低氮(L N ,5g ㊃m -2㊃a -1);N 10,中氮(MN ,10g ㊃m -2㊃a -1);N 20,高氮(H N ,20g ㊃m -2㊃a-1),G ,放牧;N ,氮添加;GˑN ,放牧和氮添加的交互作用;P <0.05,显著差异,P <0.01,极显著差异;R2,线性混合模型指数;不同大写字母表示放牧处理间差异显著,不同小写字母表示氮添加处理间差异显著;下同N o t e :N 0,C o n t r o l (C K ,0g ㊃m -2㊃a -1);N 5,L o w N i t r o g e n (L N ,5g ㊃m -2㊃a -1);N 10,M e d i u m N i t r o g e n (MN ,10g ㊃m -2㊃a -1);N 20,H i gh N i t r o g e n (HN ,20g ㊃m -2㊃a -1);G ,G r a z i n g ;N ,N i t r o g e nA d d i t i o n ;GˑN ,I n t e r a c t i o no fG r a z i n g a n dN i t r o g e nA d d i t i o n ;P <0.05,s i gn i f i c a n t d i f f e r e n c e ,P <0.01,h i g h l y s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e ;R 2,L i n e a rM i x e d M o d e l I n d e x ;D i f f e r e n t c a p i t a l l e t t e r s i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s a m o n gg r a z i n g t r e a t m e n t s ,a n dd i f f e r e n t l o w e r c a s e l e t t e r s i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s a m o n g N-a d d i t i o n t r e a t m e n t s ;t h e s a m e a s b e l o w 2.2 放牧㊁氮添加对短花针茅叶片T C ,T N 含量和δ13C ,δ15N 的影响放牧㊁氮添加及其交互作用对短花针茅叶片T C含量均无显著影响,在重牧样地上短花针茅叶片T C 含量整体表现为N 10>N 0>N 5>N 20(图3a )㊂与禁牧样地相比,放牧增加了各施氮处理水平短花针茅叶片T N 含量,但结果未达显著水平(图3b)㊂与禁牧样地相比,放牧使短花针茅叶片δ13C 值显著降低(P <0.05,图3c)㊂氮添加对短花针茅叶片δ13C 值无显著影响㊂放牧㊁氮添加及其交互作用对短花针茅叶片δ15N 值均有显著影响(P <0.05,图3d )㊂在重牧样地上短花针茅叶片δ15N 值整体表现为N 10>N 0>N 5>N 20,说明施氮处理N 10水平有利于短花针茅叶片的氮同化能力㊂2.3 放牧㊁氮添加对土壤T C ,T N 和δ13C ,δ15N 的影响放牧㊁氮添加均显著增加了土壤T C 含量(P <0.05,图4a)㊂与禁牧样地相比,放牧显著增加了土壤T N 含量(P <0.05,图4b ),氮添加对土壤T N 含量无显著影响,但在重牧样地上施氮处理N 10水平的土壤T N 含量均高于N 5和N 20水平㊂242第1期李宏宇等:放牧㊁氮添加对荒漠草原植物和土壤碳氮的影响图3 放牧、氮添加对短花针茅叶片碳氮含量和稳定同位素的影响F i g .3 E f f e c t o fG r a z i n g a n dN i t r o g e nA d d i t i o n o nC a r b o n a n dN i t r o g e nC o n t e n t a n dS t a b l e I s o t o p e s o f S t i p a B r e v i fl o r a L e a v e s 放牧㊁氮添加对土壤δ13C ㊁δ15N 值均无显著影响,放牧和氮添加的交互作用对土壤δ13C 值有显著影响(P <0.05,图4c )㊂放牧㊁氮添加均显著增加了土壤A N含量(P <0.05,图4f ),在重牧样地上土壤A N 含量整体表现为N 10>N 20>N 5>N 0,表明施氮处理N 10水平对土壤A N 含量增加效果强于N 5和N 20水平㊂342草 地 学 报第32卷图4 放牧、氮添加对土壤碳氮含量和稳定同位素的影响F i g .4 E f f e c t o fG r a z i n g a n dN i t r o g e nA d d i t i o no nS o i l C a r b o na n dN i t r o g e nC o n t e n t a n dS t a b l e I s o t o pe s 2.4 短花针茅叶片和土壤各指标的相关性分析土壤T N 和A N 含量与土壤温度(S o i l t e m pe r a -t u r e ,S T )有显著负相关关系(P <0.05),说明随着温度的升高,土壤中的可利用性氮含量显著降低;短花针茅叶片T N 含量与S T 有极显著负相关关系(P <0.01),这和土壤T N 含量与S T 的相关关系具有一致性;土壤T N 含量与土壤湿度(S o i lm o i s t u r e ,S M )有显著正相关关系(P <0.05),说明随着S M 的增大,土壤T N 含量也显著增加㊂短花针茅叶片δ13C 值与S M 有显著负相关关系(P <0.05);土壤T C 含量与土壤δ13C 值有显著的负相关关系(P <0.05);土壤A N 含量与土壤T N 含量有极显著的正相关关系(P <0.01,图5)㊂图5 短花针茅叶片和土壤各指标的相关性分析F i g .5 C o r r e l a t i o nA n a l y s i s o fV a r i o u s I n d i c a t o r s o f S t i p aB r e v i fl o r a L e a v e s a n dS o i l 注:叶片全碳㊁全氮和稳定碳氮同位素值为各处理下短花针茅叶片的值㊂S T ,土壤温度;S M ,土壤湿度;L T C ,短花针茅叶片全碳;L T N ,短花针茅叶片全氮;L δ13C ,短花针茅叶片稳定碳同位素;L δ15N ,短花针茅叶片稳定氮同位素;S T C ,土壤全碳;S T N ,土壤全氮;S δ13C ,土壤稳定碳同位素;S δ15N ,土壤稳定氮同位素;S O C ,土壤有机碳;S A N ,土壤速效氮;*和**表示在P <0.05或P <0.01具有显著或极显著相关关系N o t e :L e a f t o t a l c a r b o n ,t o t a ln i t r o g e na n ds t a b l ec a r b o na n dn i t r o g e n i s o t o p ev a l u e sa r e f o rs h o r t -f l o w e r e dn e e d l e gr a s s l e a v e su n d e re a c h t r e a t m e n t .S T ,S o i l t e m p e r a t u r e ;S M ,S o i lm o i s t u r e ;L T C ,S t i p aB r e v i f l o r a l e a f t o t a l c a r b o n ;L T N ,S t i p aB r e v i f l o r a l e a f t o t a l n i t r o g e n ;L δ13C ,S t i p aB r e v i f l o r a l e a f s t a b l e c a r b o n i s o t o p e ;L δ15N ,S t i p aB r e v i fl o r a l e a f s t a b l en i t r o g e n i s o t o p e ;S T C ,S o i l t o t a l c a r b o n ;S T N ,S o i l t o t a l n i t r o g e n ;S δ13C ,S o i l s t a b l e c a r b o n i s o t o p e ;S δ15N ,S o i l s t a b l e n i t r o g e n i s o t o p e ;S O C ,S o i l o r g a n i c c a r b o n ;S A N ,S o i l e f f e c t i v e n i t r o ge n ;*a n d **i n d i c a t e a s i g n if i c a n t o r h igh l y si gn i f i c a n t c o r r e l a t i o na t P <0.05o r P <0.01442第1期李宏宇等:放牧㊁氮添加对荒漠草原植物和土壤碳氮的影响3讨论3.1放牧㊁氮添加对短花针茅叶片和土壤碳氮含量的影响生物的内稳态机制认为生物有机体在环境变化中具有保持其体内化学组成相对恒定的能力[21],但当生物受到外界环境干扰时,其化学计量比也会受到影响[22]㊂国内外关于放牧对草地生态系统植物和土壤碳氮含量的影响开展了大量研究,但其结果不相一致㊂本研究中,放牧使土壤T C和T N含量显著增加(图4a和4b),碳氮含量增加的原因主要有以下3个方面:家畜的践踏促进枯落物破碎,从而加速枯落物的分解和碳氮素周转;相对于禁牧样地,过度放牧地的家畜排泄物较多,经过矿质淋溶和有机质分解等会有较多的碳氮回归土壤[23],有利于土壤碳氮的积累;另外地上植物被家畜大量采食后,土壤碳氮含量的累积速度超过了叶片对碳氮的吸收利用,最终导致土壤碳氮含量的增加㊂本研究中氮添加对土壤S O C含量无显著影响(图4e),这与李焕茹等[24]的研究结果存在差异,可能与草原类型和氮添加量有关㊂本研究表明氮添加各处理水平对短花针茅叶片T N含量均有增加效果(图3b),这与李海霞等[25]研究结果相似,短花针茅作为C3植物,其体内有较高的类囊体成分,提高了光合C O2固定效率,从而具有较高的氮素利用效率㊂同时植物地上部较根系对氮添加更为敏感,所以短期的氮添加可以加速植物叶片对氮的吸收㊂植物是生物地球化学循环的重要环节,根系将两者紧密联系在一起,植物从土壤中吸收养分,以枯落物和根系分泌物归还土壤,因此植物体内的养分状况体现了植物对环境的适应,而土壤养分状况又反映了植物的养分需求[26]㊂本研究中土壤T C含量与短花针茅叶片T C含量呈负相关关系,但未达到显著水平(图5),说明短花针茅叶片碳含量会随着土壤碳含量的增加而降低,表明碳在土壤和植物中的循环较缓慢,使得碳大部分滞留在土壤中㊂土壤T N含量与短花针茅叶片T N含量呈正相关关系,但未达到显著水平(图5),说明氮添加使土壤氮含量增加的同时加速了土壤和短花针茅叶片的氮循环速率,提高了短花针茅叶片的氮利用率㊂本研究结果显示土壤T N和A N含量与S T均有显著负相关关系,短花针茅叶片T N含量与S T有极显著负相关关系(图5)㊂表明S T和S M在调节生态系统的水循环和氮循环过程中,土壤和植物作为生态系统的重要组成部分,也受其调节作用㊂另外,土壤T C含量与土壤T N和A N含量显著相关(图5)㊂表明氮添加在短期内可以提高土壤氮的有效性,有助于根系对氮的吸收并转移至地上部,促进叶片光合作用,使叶片合成更多的碳水化合物再运输至根系,从而增加土壤的碳含量[27-28]㊂综上所述,本研究认为放牧和氮添加都能在一定程度上提高土壤碳氮的有效性,短期氮添加能加速短花针茅叶片氮循环速率和氮利用性,有利于加速土壤的养分循环㊂3.2放牧㊁氮添加对短花针茅叶片和土壤稳定碳氮同位素的影响植物稳定性同位素自然丰度的形成,普遍认为是由于同位素效应(I s o t o p e e f f e c t)的两种不同过程导致的,一种是同位素分馏(I s o t o p e f r a c t i o n a t i o n),即在植物生长过程中,环境的不同造成植物体内同位素和元素的差异㊂另外一种是同位素判别(I s o-t o p ed i s c r i m i n a t i o n),简单的说就是由于植物自身的差异造成的对同位素和元素的选择不同,导致植物体内元素自然丰度的差异[29-30]㊂放牧㊁氮添加对土壤δ13C值均没有显著影响,放牧和氮添加的交互作用对土壤δ13C值影响显著(图4c)㊂另外,禁牧样地N0水平下短花针茅叶片δ13C值为-24.48ɢ,重牧样地N0水平下短花针茅叶片δ13C值为-25.59ɢ,放牧使短花针茅叶片δ13C值显著降低1.11ɢ(图3c)㊂这可能因为在重度放牧强度下家畜对草地植被的采食程度加剧[31],草地地上生物量降低,进而减少了土壤覆盖层,增加了阳光的穿透力,加速了土壤水分的蒸发㊂使原本适于土壤微生物生存的环境发生恶化,从而降低草原土壤的δ13C 值㊂又由于植物 土壤的相互作用,短花针茅在土壤面对家畜干扰的过程中,对C O2的分辨能力发生变化,使短花针茅叶片δ13C值也显著降低㊂研究结果中禁牧样地N0水平下短花针茅叶片δ15N值为-0.48ɢ,四种处理间变化为-1.59ɢ~-0.48ɢ;重牧样地N0水平下短花针茅叶片δ15N值为-0.82ɢ,四种处理间变化为-2.55ɢ~-0.74ɢ㊂放牧㊁氮添加及其交互作用都使短花针茅叶片δ15N 值显著降低(图3d)㊂这与李昕宇[32]研究结果相似,说明短花针茅生长能力较弱,面对家畜采食的干扰,虽然能及时改变生长策略,但对于环境变化的耐受性不高,导致短花针茅对氮素利用率降低,从而使叶片δ15N值显著降低㊂土壤δ15N值变化范围为3.09ɢ~5.33ɢ,比短花针茅叶片δ15N值平均偏正542草地学报第32卷2.85ɢ㊂目前对于土壤δ15N值较植物δ15N值偏正现象的解释是植物分解过程中有机氮中的14N优先发生分解并被植物吸收,而保存在土壤中的残余部分则相对富集15N,导致土壤中δ15N值较植物体偏正[33]㊂在氮限制生态系统进行人为施氮是全球变化的主要组成部分,而稳定C和N同位素比率(δ13C和δ15N)的自然丰度通常被引用为生态系统C和N循环过程和状态的可靠指标[34]㊂本研究中由于短花针茅叶片δ13C与S T的正相关和与S M的负相关的综合作用,使短花针茅叶片δ13C值整体有上升的趋势㊂这与L i等[35]结论一致,温度升高会导致土壤水分蒸发加强,使土壤可利用水分的量减少,植物光合作用的速率增大,消耗C O2的量逐渐增多,植物叶片内部的C O2浓度逐渐减小,从而使δ13C值增大㊂综上所述,土壤和短花针茅叶片δ13C和δ15N 值受碳氮循环及诸多环境因素的影响,在放牧和氮添加的综合作用下,土壤和植物δ13C和δ15N具有相近的趋势,以上研究结果初步表明土壤和植物稳定碳氮同位素组成可能为荒漠草原环境变化示踪提供指示㊂4结论放牧㊁氮添加对荒漠草原植物短花针茅叶片和土壤碳氮含量均有一定的影响㊂短花针茅叶片碳氮含量随土壤碳氮含量的变化而变化,表明该地区土壤的碳氮组成可以反映生长植物的碳氮组成变化;氮添加对土壤碳氮含量无显著影响,对短花针茅的影响仅表现为使叶片δ15N值显著降低,表明短期氮添加对植物分解过程中的分馏效应影响显著;短花针茅叶片和土壤各指标与土壤温湿度均有不同程度的相关关系,表明荒漠草原土壤温湿度对生态系统碳氮循环有调节作用㊂参考文献[1]王清奎,汪思龙,高洪.土地利用方式对土壤有机质的影响[J].生态学杂志,2005,24(4):360-363[2] WA N GJW,Z H A OCZ,Z H A OLC,e t a l.E f f e c t so f g r a z i n go n t h e a l l o c a t i o n o fm a s s o f s o i l a g g r e g a t e s a n d a g g r e g a t e-a s s o-c i a t ed o r g a n i c c a r b o n i n a n a l p i n eme a d o w[J].P l o sO n e,2020,15(6):e234477[3] P U YL,L A N GSX,WA N GAB,e t a l.D i s t r i b u t i o n a n d f u n c-t i o n a l g r o u p s o f s o i l a g g r e g a t e-a s s o c i a t e do r g a n i c c a r b o na l o n gam a r s hd e g r a d a t i o n g r a d i e n t o nt h eZ o i g eP l a t e a u,C h i n a[J].C a t e n 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