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张仁懿 徐当会 袁建立 李文金 艾得协措

引用本文: 张仁懿,徐当会,袁建立,李文金,艾得协措. 叶重比及株高质量比解释亚高寒草甸禾本科对氮素添加的积极响应. 草业科学, 2019, 36(10): 2631-2638. doi: shu
Citation:  ZHANG R Y, XU D H, YUAN J N, LI W J, Aidexiecuo. Using leaf mass fractions and height/mass ratios to explain the positive response of Gramineae to nitrogen addition on a sub-alpine meadow. Pratacultural Science, 2019, 36(10): 2631-2638. doi: shu

叶重比及株高质量比解释亚高寒草甸禾本科对氮素添加的积极响应

    通讯作者: 张仁懿, .cn
  • 基金项目: 国家自然科学基金(31600336);兰州大学中央高校基本科研业务费专项资金(lzujbky-2017-159)

摘要: 草地生态系统的氮素添加往往增强禾本科的优势度,而该过程的作用机制却鲜有报道。本文以青藏高原亚高寒草甸为研究对象,通过分析不同功能群植物对氮素添加的响应及形态特征差异,探讨禾本科植物对氮素添加的适应机制。结果显示,对照群落代表物种的叶重比、株高质量比与植株高度显著相关(P < 0.05),其中禾本科植物的叶重比和株高质量比分别为77.86%和34.32 cm·g–1,显著高于杂类草的66.12%和7.20 cm·g–1 (P < 0.05)。氮素添加15 g·m–2时显著提高群落生物量(P < 0.001)、植株高度(P < 0.01)、盖度(P < 0.01)以及叶绿素含量(P < 0.05),各功能群中仅禾本科和莎草科(即禾草类)生物量比例显著上升(均为P < 0.001)、仅禾本科的盖度显著上升(P < 0.01);添加氮素与否,禾本科植物的平均植株高度均高于其他功能群植物(P < 0.001)。因此,禾本科植物较高的叶重比和株高质量比,提高了其地上资源的竞争能力,使其能够对氮素添加作出快速而有效的响应。

English

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    图 1  草本植物植株示意图

    Figure 1.  BG视讯 Model of herbaceous plants

    表 1  各功能群植物的地上生物量、盖度、平均高度以及植株数(n = 10)

    Table 1.  Aboveground biomass, coverage, average height and number from functional groups (n = 10)

    功能群
    Functional group
    地上生物
    Aboveground biomass/(g·m–2)
    盖度
    Coverage/%
    高度
    Height/cm
    株数
    Plant number/(plant·m–2)
    对照 CK氮添加 + N对照 CK氮添加 + N对照 CK氮添加 + N对照 CK氮添加 + N
    杂类草
    Forb
    99.73 ± 17.49 123.59 ± 19.08*** 54.67 ± 3.53 55.12 ± 5.23 8.10 ± 2.49 11.61 ± 1.75 501.60 ± 5.00 392.40 ± 3.48***
    禾本科
    Gramineae
    131.76 ± 18.52 235.44 ± 27.41*** 26.86 ± 2.15 36.10 ± 4.59*** 46.81 ± 4.63 53.83 ± 5.42 71.20 ± 9.28 87.20 ± 10.84
    莎草科
    Sedge
    10.48 ± 1.47 32.75 ± 3.81*** 2.32 ± 1.32 1.68 ± 0.92 8.47 ± 5.58 12.41 ± 6.90 19.60 ± 11.16 12.40 ± 13.80
    豆科
    Legume
    0.66 ± 0.48 0.83 ± 0.77 1.35 ± 0.69 0.57 ± 0.47 3.94 ± 1.32 6.50 ± 2.12 16.80 ± 2.64 2.04 ± 4.24***
    蕨类
    Fern
    3.81 ± 0.83 2.98 ± 0.83 2.29 ± 1.49 1.05 ± 1.26 11.33 ± 3.85 12.25 ± 4.60 5.20 ± 7.72 2.40 ± 9.20
    合计
    Total
    246.44 ± 25.66 395.59 ± 41.76*** 87.49 ± 1.31 94.52 ± 1.53** 13.38 ± 3.84 18.02 ± 1.66** 614.40 ± 7.68 496.44 ± 3.32***
     *,**,***分别表示对照与处理间差异显著(P < 0.05,P < 0.01,P < 0.001)。
     *,**,*** indicate significant differences between control and treatment at 0.05, 0.01, and 0.001 levels, respectively.
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    表 2  代表物种叶重比、株高质量比、株高叶重比和叶绿素含量

    Table 2.  Leaf mass fraction, height/mass ratio, height/leaf mass ratio and chlorophyll of selected species

    类群
    Functional group
    叶重比*
    Leaf mass fraction/%
    株高质量比* Height to
     mass ratio/(cm·g–1)
    株高叶重比* Height to
     leaf mass ratio/(cm·g–1)
    叶绿素 Chlorophyll/SPAD
    对照 CK氮添加 + N
    杂类草 Forb (n = 8)66.12 ± 3.08 7.20 ± 1.4110.80 ± 2.6736.34 ± 2.3346.83 ± 2.40
    禾本科 Gramineae (n = 4)77.86 ± 1.3234.32 ± 2.79 39.66 ± 10.2529.25 ± 0.3848.03 ± 1.83
    平均 Total (n = 12)70.39 ± 2.6417.07 ± 5.3421.29 ± 5.7835.09 ± 8.3647.04 ± 8.19
     *代表该指标在功能群间差异显著(P < 0.05)
     * represents significan differences among functional groups at the 0.05 level.
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    表 3  代表物种叶重比、株高质量比、株高叶重比与地上生物量、高度、盖度的相关系数

    Table 3.  Correlation coefficients between leaf mass fraction, height/mass ratio, height/leaf mass ratio and aboveground biomass, plant height and coverage for selected species

    类别
    Item
    指标
    Parameter
    地上生物量
    Aboveground biomass
    高度
    Height
    盖度
    Coverage
    对照 CK氮添加 + N对照 CK氮添加 + N对照 CK氮添加 + N
    杂类草 Forb 叶重比 Leaf mass fraction 0.30 0.55 0.17 –0.06 0.32 0.65
    株高质量比 Height to mass ratio 0.00 –0.10 –0.31 –0.13 0.27 0.20
    株高叶重比 Height to leaf mass ratio 0.01 –0.10 –0.28 –0.09 0.25 0.08
    禾本科 Gramineae 叶重比 Leaf mass fraction –0.20 –0.26 –0.28 –0.33 –0.05 –0.11
    株高质量比 Height to mass ratio –0.44 –0.42 –0.22 –0.28 –0.35 –0.39
    株高叶重比 Height to leaf mass ratio –0.45 –0.42 –0.21 –0.27 –0.37 –0.41
    所有代表种 Total 叶比例 Leaf mass fraction 0.42 0.73* 0.63* 0.59* 0.41 0.72*
    比重高 Height to mass ratio 0.01 0.20 0.69* 0.64* 0.03 0.23
    比叶重高 Height to leaf mass ratio 0.12 0.18 0.67* 0.63* 0.10 0.18
     *代表相关分析显著相关(P < 0.05)。
      * represents significant correlation (P < 0.05).
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