氮磷添加对呼伦贝尔草地凋落物分解的影响

doi:10.11686/cyxb2022038

草业学报 ›› 2023, Vol. 32 ›› Issue (2): 44-53.DOI: 10.11686/cyxb2022038

氮磷添加对呼伦贝尔草地凋落物分解的影响

杜鹏冲¹(), 潘昱臻¹, 侯双利², 王智慧¹, 王洪义¹()

^1.黑龙江八一农垦大学园艺园林学院，黑龙江大庆 163319
^2.中国科学院沈阳应用生态研究所额尔古纳森林草原过渡带生态系统研究站，辽宁沈阳 110016

收稿日期:2022-01-18 修回日期:2022-03-03 出版日期:2023-02-20 发布日期:2022-12-01
通讯作者: 王洪义
作者简介:E-mail： why021@163.com
杜鹏冲（1998-），男，黑龙江哈尔滨人，在读硕士。E-mail： 153086674@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金青年基金项目(31901141);大庆市新能源领域“揭榜挂帅”科技攻关项目(2021BD05);黑龙江八一农垦大学学成引进人才科研启动基金(XDB201803);中国博士后科学基金资助项目(2022M721734)

Effects of nitrogen and phosphorus addition on litter decomposition in Hulunber steppe

Peng-chong DU¹(), Yu-zhen PAN¹, Shuang-li HOU², Zhi-hui WANG¹, Hong-yi WANG¹()

^1.College of Horticulture and Landscape Architecture，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319，China
^2.Erguna Forest-Steppe Ecotone Research Station，Institute of Applied Ecology，Chinese Academy of Sciences，Shenyang 110016，China

Received:2022-01-18 Revised:2022-03-03 Online:2023-02-20 Published:2022-12-01
Contact: Hong-yi WANG

摘要/Abstract

摘要：

凋落物分解是草地生态系统能量流动和物质循环的重要过程，其分解与初始化学组成（内因）和土壤环境（外因）等因素有关。氮（N）、磷（P）作为植物生长所必需的大量元素，影响生命活动的很多过程，是凋落物分解中内因和外因的重要调控因素。以呼伦贝尔草甸草原中羊草、糙隐子草和披针叶黄华3种植物为研究对象，采用网袋分解法，研究氮磷养分添加在内因和外因方面对凋落物分解的影响。结果表明：1）凋落物分解过程受物种内在因素和土壤环境等外在因素的共同影响，在提高凋落物分解速率上，养分添加在外因方面作用大于内因方面；2）外因方面，氮磷养分添加显著促进3种凋落物分解；内因方面，对糙隐子草和披针叶黄华有促进作用，而对羊草则表现为抑制作用；3）凋落物分解过程中N、P元素的释放与凋落物初始N、P含量和土壤中N、P含量呈正相关关系。研究结果揭示了土壤氮磷养分差异是影响凋落物分解和养分释放的主导因素，今后研究应更多关注外在因素变化对凋落物分解过程的影响。

关键词: 草甸草原, 氮磷添加, 凋落物分解, 养分释放, 分解速率

Abstract:

Litter decomposition is an important component process in grassland ecosystem energy flows and cycling of carbon （C）， nitrogen （N）， phosphorus （P） and other elements. Litter decomposition rate depends on its initial chemical composition （internal factors） and soil environment （external factors）. N and P as essential macronutrients for plants， are important to regulation of internal and external factors in litter decomposition. Here we report a two-year N and P controlled addition experiment with two N levels （0， 10 g N·m^-2·yr^-1） and 2 P levels （0， 10 g N·m^-2·yr^-1） in their four combinations to define the N×P interaction. There are five replicates. The experiment studied Leymus chinensis， Cleistogenes squarrosa and Thermopsis lanceolata， which have different nutrient utilization patterns and used the net-bag decomposition method to study the effects of N and P addition on litter decomposition. It was found that the litter decomposition process was affected by both internal factors and external factors， with the external factors having a greater effect than the internal factors. In the external factors， nutrient addition promoted the decomposition of all three litter types. With respect to the internal factors， nutrient addition promoted the degradation of C. Squarrosa and T. lanceolata， but inhibited the degradation of L. chinensis. The rate of release of N and P was positively correlated with the contents of N and P in the initial litter and soil environment. This study revealed that the differences of nitrogen and phosphorus nutrient in soil were the main factors affecting litter decomposition and nutrient release. In future studies， more attention should be paid to the influence of external factors on the litter decomposition process.

Key words: meadow steppe, nitrogen and phosphorus addition, litter decomposition, nutrient release, decomposition rate

杜鹏冲, 潘昱臻, 侯双利, 王智慧, 王洪义. 氮磷添加对呼伦贝尔草地凋落物分解的影响[J]. 草业学报, 2023, 32(2): 44-53.

Peng-chong DU, Yu-zhen PAN, Shuang-li HOU, Zhi-hui WANG, Hong-yi WANG. Effects of nitrogen and phosphorus addition on litter decomposition in Hulunber steppe[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2023, 32(2): 44-53.

图/表 6

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凋落物种类 Litter species	养分添加 Nutrient addition	碳 Carbon （g·kg^-1）	氮 Nitrogen （g·kg^-1）	磷 Phosphorus （g·kg^-1）	碳氮比 C/N
羊草 L. chinensis	CK	305.0±4.5a	10.7±0.1b	1.08±0.11c	28.5±4.5ab
	N	296.0±8.5a	14.5±2.2a	0.98±0.08c	20.8±8.5c
	P	278.6±9.1b	9.4±0.3c	3.18±0.04b	29.6±9.1a
	NP	264.6±0.3c	13.8±0.1a	3.90±0.26a	22.4±0.2bc
糙隐子草 C. squarrosa	CK	221.5±4.4a	10.1±0.5bc	1.54±0.04c	21.9±0.6a
	N	199.1±8.9b	11.4±1.0ab	0.76±0.10d	17.5±0.6b
	P	199.1±10.9b	9.1±0.9c	3.70±0.28a	22.1±1.1a
	NP	190.0±14.8b	12.2±0.2a	2.80±0.03b	20.9±1.4a
披针叶黄华 T. lanceolata	CK	252.5±4.2a	18.0±0.1b	1.26±0.03b	14.0±1.3ab
	N	259.3±8.1a	21.1±0.1a	1.18±0.09b	12.3±0.3b
	P	223.7±0.1b	15.4±1.2c	1.27±0.02b	14.6±0.1a
	NP	208.1±2.0c	15.9±0.9c	1.64±0.01a	13.1±0.6b

凋落物种类 Litter species	养分添加 Nutrient addition	碳 Carbon （g·kg^-1）	氮 Nitrogen （g·kg^-1）	磷 Phosphorus （g·kg^-1）	碳氮比 C/N
羊草 L. chinensis	CK	305.0±4.5a	10.7±0.1b	1.08±0.11c	28.5±4.5ab
	N	296.0±8.5a	14.5±2.2a	0.98±0.08c	20.8±8.5c
	P	278.6±9.1b	9.4±0.3c	3.18±0.04b	29.6±9.1a
	NP	264.6±0.3c	13.8±0.1a	3.90±0.26a	22.4±0.2bc
糙隐子草 C. squarrosa	CK	221.5±4.4a	10.1±0.5bc	1.54±0.04c	21.9±0.6a
	N	199.1±8.9b	11.4±1.0ab	0.76±0.10d	17.5±0.6b
	P	199.1±10.9b	9.1±0.9c	3.70±0.28a	22.1±1.1a
	NP	190.0±14.8b	12.2±0.2a	2.80±0.03b	20.9±1.4a
披针叶黄华 T. lanceolata	CK	252.5±4.2a	18.0±0.1b	1.26±0.03b	14.0±1.3ab
	N	259.3±8.1a	21.1±0.1a	1.18±0.09b	12.3±0.3b
	P	223.7±0.1b	15.4±1.2c	1.27±0.02b	14.6±0.1a
	NP	208.1±2.0c	15.9±0.9c	1.64±0.01a	13.1±0.6b

凋落物种类 Litter species	分解位点 Decomposition site	养分添加 Nutrient addition	回归方程 Equation	分解系数 Decomposition coefficient	半分解时间 Half-decaying time （yr）	分解95%时间 95% decaying time （yr）
羊草 L. chinensis	样方内 Inside quadrat	CK	y=e^-0.303^t	0.303	2.28	9.87
		N	y=e^-0.356^t	0.356	1.94	8.40
		P	y=e^-0.362^t	0.362	1.91	8.25
		NP	y=e^-0.403^t	0.403	1.71	7.41
	样方外 Outside quadrat	CK	y=e^-0.300^t	0.300	2.34	10.10
		N	y=e^-0.288^t	0.288	2.40	11.31
		P	y=e^-0.321^t	0.321	2.16	9.33
		NP	y=e^-0.273^t	0.273	2.53	10.94
糙隐子草 C. squarrosa	样方内 Inside quadrat	CK	y=e^-0.412^t	0.412	1.68	7.26
		N	y=e^-0.454^t	0.454	1.52	6.59
		P	y=e^-0.469^t	0.469	1.47	6.38
		NP	y=e^-0.487^t	0.487	1.42	6.14
	样方外 Outside quadrat	CK	y=e^-0.405^t	0.405	1.71	7.38
		N	y=e^-0.421^t	0.421	1.65	7.12
		P	y=e^-0.423^t	0.423	1.63	7.08
		NP	y=e^-0.432^t	0.432	1.60	6.92
披针叶黄华 T. lanceolata	样方内 Inside quadrat	CK	y=e^-0.427^t	0.427	1.62	7.01
		N	y=e^-0.476^t	0.476	1.45	6.29
		P	y=e^-0.504^t	0.504	1.37	5.94
		NP	y=e^-0.533^t	0.533	1.30	5.61
	样方外 Outside quadrat	CK	y=e^-0.433^t	0.433	1.60	6.91
		N	y=e^-0.444^t	0.444	1.56	6.74
		P	y=e^-0.499^t	0.499	1.38	6.01
		NP	y=e^-0.464^t	0.464	1.49	6.45

凋落物种类 Litter species	分解位点 Decomposition site	养分添加 Nutrient addition	回归方程 Equation	分解系数 Decomposition coefficient	半分解时间 Half-decaying time （yr）	分解95%时间 95% decaying time （yr）
羊草 L. chinensis	样方内 Inside quadrat	CK	y=e^-0.303^t	0.303	2.28	9.87
		N	y=e^-0.356^t	0.356	1.94	8.40
		P	y=e^-0.362^t	0.362	1.91	8.25
		NP	y=e^-0.403^t	0.403	1.71	7.41
	样方外 Outside quadrat	CK	y=e^-0.300^t	0.300	2.34	10.10
		N	y=e^-0.288^t	0.288	2.40	11.31
		P	y=e^-0.321^t	0.321	2.16	9.33
		NP	y=e^-0.273^t	0.273	2.53	10.94
糙隐子草 C. squarrosa	样方内 Inside quadrat	CK	y=e^-0.412^t	0.412	1.68	7.26
		N	y=e^-0.454^t	0.454	1.52	6.59
		P	y=e^-0.469^t	0.469	1.47	6.38
		NP	y=e^-0.487^t	0.487	1.42	6.14
	样方外 Outside quadrat	CK	y=e^-0.405^t	0.405	1.71	7.38
		N	y=e^-0.421^t	0.421	1.65	7.12
		P	y=e^-0.423^t	0.423	1.63	7.08
		NP	y=e^-0.432^t	0.432	1.60	6.92
披针叶黄华 T. lanceolata	样方内 Inside quadrat	CK	y=e^-0.427^t	0.427	1.62	7.01
		N	y=e^-0.476^t	0.476	1.45	6.29
		P	y=e^-0.504^t	0.504	1.37	5.94
		NP	y=e^-0.533^t	0.533	1.30	5.61
	样方外 Outside quadrat	CK	y=e^-0.433^t	0.433	1.60	6.91
		N	y=e^-0.444^t	0.444	1.56	6.74
		P	y=e^-0.499^t	0.499	1.38	6.01
		NP	y=e^-0.464^t	0.464	1.49	6.45

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氮磷添加对呼伦贝尔草地凋落物分解的影响

Effects of nitrogen and phosphorus addition on litter decomposition in Hulunber steppe

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图/表 6

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