荒漠草地生态系统氮素的流向及对水分变化的响应

借鉴国内外相关理论和方法，应用稳定性氮同位素技术，以荒漠草地生态系统中氮素的流向及对水分的响应为主要研究内容，通过对荒漠草地生态系统基本生态功能性状的调查，从短命植物和非短命植物两方面，分别开展添加标记氮肥（丰度为5%的氮同位素硝酸铵）和不添加标记氮肥的对比实验，分析氮素在土壤和植物体内的运移过程及在不同植物（根、茎秆、叶片和果实）中的分配比例；借助不同水分处理下（分冬季增雪和夏季增雨）的梯度实验，分析水分处理对荒漠草地生态系统氮素吸收和分配的影响，研究不同水分梯度下植物对氮素吸收的灵敏度，阐明水分对荒漠草地生态系统土壤和植物体氮素的分配和流向的影响机理，从而为荒漠草地生态系统适应性管理提供理论依据。

水分是影响荒漠地区植被分布的重要因素，近年来，我国西部地区的气候正向暖湿化发展，降水的变化势必会对植物N肥的吸收、分配产生影响。研究了植物功能性状、群落结构与植物多样性对N肥添加的响应；用15N 标记法，通过不同的增水处理，研究古尔班通古特沙漠南缘标记样地和未标记样地植物N同位素吸收和分配对水分变化的响应，古尔班通古特沙漠南缘不同氮素添加量土壤氮素分配和稳定性N同位素（δ15N）的分布特征。得出以下结论: (1) 施氮、增水的交互作用对钠猪毛菜的茎鲜重、叶鲜重、叶面积（LA）、比叶面积（SLA）、叶饱和含水量（LWC）、叶干物质含量（LDMC）影响显著（p<0.05），荒漠草地植物功能性状在不同处理下的不同表现是适应环境变化的结果。（2）添加肥、水后，荒漠草地植物群落结构发生了变化，物种数由肥、水添加前的17种减少到添加后的11种, 减少了35.3%，禾草类植物数目增加，十字花科植物数量下降；氮、水添加处理对植物多样性指数（Simpson、Shannon index）影响显著.（3）未标记样地植物稳定性N同位素的Ndff 值的变化范围为0.39—0.59，其最大值出现在30%增水处理，最小值出现在20%增水处理。（4）氮素标记后，样地植物稳定性N同位素Ndff值明显上升，其变化范围为15.27～31.24。（5）从植物不同部位来看，植物吸收的氮素在植物茎中的分配比例最大，而在根中的分配比例最小。（6）随着氮素添加量的增加土壤中氮素的含量不断增加，样地土壤δ15N值明显升高，其值的变化范围为15.94‰～1529.52‰；不同土层深度0～10、10～30、30～50、50～100cm土壤δ15N值也均随着氮素添加量的增加而增加；（7）不同的氮素添加梯度下，随着土层深度的不断增加，土壤δ15N值不断下降，各个氮素添加处理15N同位素主要富集在表层0～30cm土层内。