西藏高寒草原生态系统C：N：P化学计量学特征及其对氮素输入的响应机制研究

高寒草原不仅是西藏高原广泛分布和对区域牧业发展具重影响的植被类型, 而且在世界高寒地区也极具代表性，但有关西藏高原高寒草原生态系统C:N:P化学计量学的系统性研究则尚未见到。究竟高寒草原生态系统C:N:P化学计量学随着水热梯度的变化特征如何？是否具有可以定量表达的变化规律？不同演替阶段，高寒草原生态系统C:N:P化学计量学差异程度有多大? 放牧干扰对植物与土壤营养元素及化学计量学的影响程度如何？人工施氮水平对高寒草原生态系统C:N:P化学计量学的影响程度如何？二者之间具有怎样的协同关系？本项目试图研究基于样带的高寒草原生态系统C:N:P化学计量学随着水热梯度的变化规律，探究不同演替阶段和不同施氮素水平下高寒草原生态系统C:N:P化学计量特征的差异程度和N、P养分限制作用的相互转化趋势,旨在将C:N:P化学计量特征作为诊断指标,为恢复与重建西藏高原退化草地植被提供科学依据。

本课题以典型高寒草原为对象,对西藏高寒草原生态系统C:N:P化学计量学特征及其对氮素输入的响应机制进行了研究。结果表明：1）植被C/N和C/P呈现出东西部、中间高， N/P呈现出东西部高中间低，而土壤C/N/P则均呈现出西北高、东南低的总体态势和斑块状交错分布的格局。植被C/N和N/P的高值区主要集中在藏北高原腹地，土壤C/N/P的高值区主要集中在藏北高原腹地和喜马拉雅山北麓湖盆区。2）与其它地区相比，植物地上部分C/N/P和根系C/P和N/P处于较高水平，而根系C/N处于中等水平。土壤C/N处于较高水平，而C/P和N/P则处于较低水平。驱动植被和土壤C:N:P空间分异的环境因子各不相同。其中：影响植物地上部分C／N的主要是环境因子是植被和土壤化学因子。影响植物根系C／N的主要是地理、气候和土壤物理因子；影响土壤C／N的主要是气候和土壤化学因子。影响植物地上部分和根系C/P的主要是气候和土壤理化因子；影响土壤C／Ｐ的主要是气候、植被和土壤理化因子；影响植物地上部分N/P的主要是地理、气候、植被和土壤理化因子；影响植物根系N/P的主要环境因子是气候和土壤理化因子；影响土壤N／P的主要是土壤理化因子。表明，要调节其C:N:P，应根据不同的对象采取对应的措施为好。3）不同演替阶段，植被C/N/P从大到小的趋势是重度退化草地>中度退化草地>轻度退化草地>未退化草地，土壤C/N的变化趋势是中度退化草地>重度退化草地>轻度退化草地>未退化草地，而C/P和N/P比的变化趋势则均是未退化草地>轻度退化草地>中度退化草地>重度退化草地。不同演替阶段对高寒草原植被碳元素含量和C/N比具有明显的影响，但是对氮、磷元素含量和C/P、N/P比的影响不显著。4）少量的施氮能提高植被C/N/P，但大量的施氮则会降低植被C/N/P。施氮第一年后，土壤C/N/P均比对照（未施氮）有明显的增加，施氮第二年后，除土壤C/N仍然表现出高于对照外，C/P和N/P比则均低于对照。不同的施氮量对不同土层中C/N、C/P和N/P比的影响有明显的不同。