肖天昊

【摘 要】氮肥可以有效地提高草地生產(chǎn)力，然而長(zhǎng)期以來(lái)的研究并沒(méi)有明確的氮肥添加對(duì)草地結(jié)構(gòu)和功能的影響，本文對(duì)施用氮肥后草地生產(chǎn)力、物種多樣性、草地群落結(jié)構(gòu)和牧草品質(zhì)等幾方面進(jìn)行總結(jié)。研究得出，氮肥短時(shí)間內(nèi)可以提高草地生產(chǎn)力改善牧草品質(zhì)，但是破壞了草地群落結(jié)構(gòu)降低了草地物種多樣性，多數(shù)研究認(rèn)為氮肥不利于草地的健康發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】草地;氮肥;生物多樣性

中圖分類(lèi)號(hào)： S688.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）15-0222-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.15.108

Effect of N Fertilizer on Grassland

XIAO Tian-hao

（Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China）

【Abstract】Apply N fertilizer on grassland can raise the grass production.The impact of N adding on productivity and species diversity of grassland was summarized in this paper.The result is that N fertilizer in grassland would increase the productivity， but N fertilizer can cause damage to the grassland ecological system.

【Key words】Grassland;N fertilizer;Biodiversity

0 前言

氮素是關(guān)系到植物的生長(zhǎng)與繁殖的重要元素，關(guān)系到草地物質(zhì)與能量循環(huán)，影響草地生產(chǎn)力與草地生態(tài)系統(tǒng)的組成與功能，人類(lèi)通過(guò)施肥影響草地氮素循環(huán)，維持草地地上生產(chǎn)力和補(bǔ)給土壤有效氮。

氮肥的使用氮素利用能力強(qiáng)的草地植物具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，影響著草地多樣性，不利于草地生態(tài)系統(tǒng)的健康。人們?yōu)榇俗隽舜罅块L(zhǎng)期的研究，這些研究表明，氮肥的使用導(dǎo)致草地中部分物種急劇的減少，甚至有滅亡的風(fēng)險(xiǎn)。

1 氮肥對(duì)草地生產(chǎn)力的影響

氮素添加能夠明顯的提高草地群落的生產(chǎn)力，天然草地氮素的來(lái)源少，因此氮素添加能顯著地改變草地生產(chǎn)力[1]。位于黃土高原的研究表明，氮素添加增加了長(zhǎng)芒草和百里香群落的生物量;青藏高原的研究同樣表明施肥可以提高垂穗披堿草的地上生物量，而且草產(chǎn)量與氮素添加量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系[2]。由此可見(jiàn)，使用氮素影響物種間有效資源的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，可以提高草地生產(chǎn)力水平。

植物對(duì)氮素添加的響應(yīng)存在種間差異，高寒矮嵩草草甸各個(gè)植物類(lèi)群和植物種的綜合優(yōu)勢(shì)比和地上生產(chǎn)力對(duì)氮素添加響應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)，禾草類(lèi)對(duì)氮素添加的響應(yīng)最大、雜草類(lèi)次之、莎草類(lèi)最小[3];內(nèi)蒙古連續(xù)兩年的施肥試驗(yàn)顯示，尿素的施用量與草地群落生產(chǎn)力呈正相關(guān)關(guān)系，但當(dāng)?shù)靥砑恿砍^(guò)50kg/ha時(shí)，雜類(lèi)草對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)最大，而禾本科等優(yōu)質(zhì)的牧草產(chǎn)量降低[4]。因此，在研究中應(yīng)該注意尋找優(yōu)質(zhì)牧草達(dá)到最大增產(chǎn)量時(shí)的閾值，這樣有利于草地向良性方向發(fā)展。

各草地類(lèi)型都有不同的限制性資源，這些限制性資源與土壤氮對(duì)草地初級(jí)生產(chǎn)力存在著交互作用，而不同的草地類(lèi)型在各種資源上的差異性導(dǎo)致了氮肥的響應(yīng)存在著差異。由于草甸草原無(wú)水分限制因素，草種以禾本科牧草為主，導(dǎo)致土壤有效氮成為這類(lèi)草地的限制性資源，通過(guò)氮素添加可以顯著的提高生產(chǎn)力[5]。典型草原植物生長(zhǎng)主要的限制因子是水分，只有在濕潤(rùn)的年份，氮添加可以有效地提高草地生產(chǎn)力[6]?；哪菰牡厣仙a(chǎn)力對(duì)氮素添加的響應(yīng)同樣與水分條件存在著明顯的關(guān)系，地上生產(chǎn)力甚至?xí)S著氮素添加量的增加而下降[7]。溫度的高低直接影響植物的光合作用，從而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，溫度是高寒草甸植物生存的主要限制因子，增溫處理延長(zhǎng)了植物的生長(zhǎng)時(shí)間的同時(shí)也增加了植物對(duì)氮素的利用時(shí)間，氮素添加和增溫共同作用可以提高高寒草甸群落地上生產(chǎn)力。

2 氮肥對(duì)草地植被生物量分配的影響

植物在不同的環(huán)境中物質(zhì)和能量的分配格局能夠體現(xiàn)植物生長(zhǎng)過(guò)程對(duì)環(huán)境的響應(yīng)對(duì)策和資源分配策略。生物量的分配格局導(dǎo)致物種間的競(jìng)爭(zhēng)和共存的改變，影響群落生態(tài)功能與演替方向。氮作為植物生長(zhǎng)所必需的元素，在植物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖和遺傳過(guò)程中有著重要的作用。

不同植物器官對(duì)氮素添加的響應(yīng)也有差異。碳水化合物和氮之間的平衡對(duì)地上地下生物量的分配幅度起著重要的作用。地上部分首先獲得碳水化合物等光合產(chǎn)物，根部首先獲得礦質(zhì)元素和水分：當(dāng)植物的光合作用受到影響時(shí)，碳水化合物等有機(jī)物的供應(yīng)就會(huì)減少，地上部分將會(huì)占有比地下部分更大比例的同化產(chǎn)物，從而降低植株根冠比;然而當(dāng)?shù)V質(zhì)元素或者水分的供應(yīng)減少時(shí)，地上部分的生長(zhǎng)受到限制，根系快速的生長(zhǎng)，根冠比增加。同時(shí)也有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤肥力增加時(shí)，地上部分與地下部分相比將產(chǎn)生更多的生物量，根冠比往往降低。

不同物種的生物量分配策略對(duì)氮素添加的響應(yīng)存在一定的差異，不同生活類(lèi)型及生活史的植物生物量對(duì)氮素添加的響應(yīng)也有一定的差異。逆境環(huán)境中的一年生旱生植物，通常分配有限的可利用資源給地上部分，用于競(jìng)爭(zhēng)光資源并進(jìn)行植物的生殖生長(zhǎng)，通過(guò)快速形成種子等形態(tài)回避不良的生境，而多年生植物則分配給地下部分。土壤養(yǎng)分缺乏的環(huán)境使一年生植物的生殖枝比重隨養(yǎng)分的缺乏程度呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，而多年生植物則不會(huì)對(duì)土壤養(yǎng)分的變化做出響應(yīng)。氮素添加降低了一年生植物的地下生物量比例增加了地上生物量比例，同時(shí)也增加草地群落中多年生叢生禾草地上生物量。