土壤—植物系统多元素生态化学计量对草地退化的响应

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吉林西部草原曾经草肥水美,是一座天然的“绿色生态屏障”。近半个世纪,由于人为干扰和气候变暖等因素导致该地区植被覆盖度下降、营养元素大量流失,成为生态脆弱区。羊草作为产量高、营养丰富的优势牧草,广泛分布在吉林西部的草原上。因此,将羊草作为草地退化机理研究的重点对象。目前,关于羊草C、N、P生态化学计量学研究已经受到一些学者的关注,而其他与C、N、P元素具有耦合关系的K、S、Mn、Mg、Cu、Zn等多元素的生态化学计量特征对草地退化的响应研究尚少。本文以吉林西部天然草地五种覆盖度下的羊草为研究对象,根据N/P生态化学计量比,明确草地在不同覆盖度下羊草生长的限制性元素;通过逐步回归分析,明确影响该限制元素的其它多元素,并采用通径分析法量化这些元素的影响程度;应用内稳性模型进一步揭示这些元素的内稳性特征,本文研究结果可为退化草地的改良与培肥提供重要的参考依据。研究结果表明:(1)在五种不同草地覆盖度下,羊草生长均受N元素限制。对N影响作用显著的元素有K、Mg、S、Mn、Cu、Zn六种元素;(2)当覆盖度为100-80%时,对N影响显著的元素及影响顺序为S>Zn>Mg,S的内稳性指数为HS=4.99;当覆盖度为80-60%时,对N影响显著的元素及影响顺序为Cu>K>Mn,Mn、Cu内稳性指数分别为HMn=3.06、HCu=0.91;当覆盖度为60-40%时,对N影响显著的元素及影响顺序为S>Cu,S、Cu都不具有内稳性;当覆盖度为40-20%时,对N影响显著的元素及影响顺序为K>S,K、S都不具有内稳性;当覆盖度为20%-0时,仅有Mg对N含量有相关作用,Mg不具有内稳性;(3)在退化草地的改良与培肥中,要注意控N能力强且不具有内稳性或内稳性较弱的营养元素。当覆盖度为100-80%时,应合理控制植物Zn和Mg元素含量;当覆盖度为80-60%时,特别注意植物Cu和K含量;当覆盖度为60-40%时,特别注意植物S、Cu含量;当覆盖度为40-20%时,特别注意植物K、S含量;当覆盖度为20%-0时,为植物Mg元素含量。
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