磷是植物生长所需的重要元素,氮沉降加剧了青藏高原潜在的磷限制,而高寒草甸作为青藏高原的代表性草地类型对环境变化十分敏感。已有诸多研究注重于高寒草甸地上植被生长及群落动态,但针对地下生态过程尤其是植物根系动态变化特征对磷添加的响应鲜有报道。本文于川西北高寒草甸设置4个施肥梯度(0、10、20、30 g/m~2),运用“微根窗”技术并采取野外调查与室内分析相结合的方法连续两年监测了植物不同径级根系动态、植物种叶片属性、植物群落特征及土壤微环境的变化,旨在明晰磷添加下高寒草甸地上-地下生态过程的互联关系。结果表明:1.磷添加总体上提高了群落总生物量和盖度,其中P20提高了禾本科、杂类草生物量及盖度,P10增加了豆科生物量,P30提高了莎草科盖度。磷添加增加了Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数,降低了植物的Simpson多样性指数,物种丰富度有降低的趋势。2.P10和P30总体上增加了豆科植物比叶面积,P20和P30增加了禾本科植物比叶面积,但磷添加对杂类草以及莎草科植物比叶面积无显著影响;磷添加增加了禾本科与豆科植物叶片N含量;P30增加了植物叶片P含量但降低了叶片C:P和N:P。3.磷添加整体上提高了根系周转率,增加了根系生产量、死亡量以及现存量,现存量峰值出现在8-9月份;P20增加了根系N含量,磷添加降低了根系C含量但对P含量影响微弱。4.P30提高了土壤(10-20 cm)β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性,降低了土壤酸性磷酸酶(AP)活性,但P10和P20对AP酶活性的削弱作用不显著;磷添加整体上降低了土壤(10-20 cm)N:P酶活性比,但对土壤C:N酶活性比和土壤C:P酶活性比无显著影响。5.施磷增加了土壤紧实度,降低了土壤p H和土壤水分;P20和P30整体上提高了土壤全磷含量,降低了C:P和N:P;施磷还提高了土壤速效氮、磷含量。6.结构方程模型(Structural Equation Modeling,SEM)分析得出磷添加通过直接影响土壤速效养分从而间接影响了植物根系、叶属性及群落特征。综上所述,磷肥直接改变了土壤理化性质,进而影响植物根系、叶片属性和植物群落特征,明显提高了地下、地上生物量。磷添加通过提高高寒草甸生态系统“食物链”营养元素的可利用率,使得土壤速效养分成为串联地上地下生态过程的纽带。根据生态经济学“最优配置”理论,植物更倾向于通过土壤、根系等路径将养分分配给地上部分以竞争光资源促进生长,因而地下部分反馈作用大于地上部分。另外,植物根系将更多的磷运输至叶片,致使根系与叶片养分储存表现为非完全协同性。叶片、根系与土壤N:P整体上均小于13,加之土壤N:P酶活性比大于全球均值0.44,表明磷添加可能使得高寒草甸转为氮限制,从而影响了高寒草甸生态系统结构和功能的稳定性,因此川西北高寒草甸最优养分添加方案应该是氮磷配施。