基于氮同位素标记的三江源区多年生人工草地退化演替研究

It's a challenge to understand the terrestrial nitrogen cycle through research the ways and efficiency of different plants assimilate nitrogen. This study field will base on Three Rivers Alpine Grassland Ecosystem Research Station ,CAS Northwest Institute of Plateau Biology. To the phenomena that alpine pastures with different planting ages in the source region of three rivers are in the progress of degradation succession, so we select different age of mix and single sowing artificial grassland as the research object. In this study, we will do the following work. Monitoring the traits of plant-soil functional dynamic change; using 15N stable isotope labeling and plant-soil properties analytical method to quantitative research the dominant plants and functional groups of artificial grassland absorbing ammonium nitrogen, nitrate nitrogen and organic nitrogen. And quantify the contribution rate of soil organic nitrogen and inorganic nitrogen among the different age artificial grassland. Through it, we can text the level of niche differentiation about the main plants in the process of absorption nitrogen. Further more, this work will help us understand the strategy, ability and the time variability feature of dominant plants and functional groups how to use soil nitrogen which in the different age artificial grassland. Our goal is to make it clear that the compatibility relationship between the artificial grassland dominant plant's functional and soil nitrogen nutrient trait, eventually reveal plant-soil nitrogen nutriology mechanism about degradation succession of perennial artificial grassland in source region of three rivers.

不同植物获取氮素营养的多元化途径和效率的研究是对目前陆地氮循环机制理解的一种挑战。本研究以中科院西北高原生物研究所三江源高寒草地生态系统研究站为依托，针对三江源区不同龄期高寒人工草地的退化演替现象，选择不同龄期的混播和单播人工草地，监测植被-土壤功能性状的动态变化规律，利用15N稳定性同位素标记方法和植物-土壤系统的功能性状分析，原位定量研究人工草地优势植物种和功能群对土壤铵态氮、硝态氮和有机氮的吸收利用，量化土壤有机氮和无机氮对不同龄期人工草地优势植物氮营养的贡献率，检验群落中主要植物在氮素资源吸收过程中产生生态位分化的程度，明确不同龄期人工草地优势植物获取土壤氮素的策略和能力，分析人工草地优势植物种和功能群氮素利用效率的时间变异特征，说明优势植物功能性状与土壤氮素养分之间的关系，最终揭示三江源区多年生人工草地退化演替的植物-土壤氮素营养生态机制。

1项目背景、科学意义和主要研究内容.三江源高寒地区土壤营养是限制多年生草本植物生长繁育的重要因素，人工草地中优势植物利用土壤氮素的能力和途径变化、土壤氮素的缺乏可能是高寒人工草地植被演替退化的重要驱动因子之一，这方面的研究亦是植物-土壤界面生态学研究的热点。本项目基于氮同位素标记对三江源区多年生人工草地退化演替进行研究，回答土壤有机氮和无机氮对不同龄期高寒人工草地优势植物氮营养的贡献率，明确不同龄期人工草地优势植物获取土壤氮素的策略和能力，说明人工草地植被功能性状与土壤氮素养分之间的适配关系，最终揭示了三江源区人工草地退化演替的土壤氮素营养生态机制和过程，为高寒人工草地氮素循环提供参数。.2 项目的重要结果和关键数据.项目获得的主要结果有：1）揭示了高寒人工草地土壤无机氮库和土壤可溶性有机氮库动态变化；2）明晰了植物器官对氮的吸收偏好和分配；3）明确了有机氮和无机氮对植物器官生长的贡献；4）说明了人工草地群落、物种对不同氮素的偏好吸收；5）回答了土壤有机氮和无机氮对不同龄期高寒人工草地优势植物氮营养的贡献率；6）明确了不同龄期人工草地优势植物获取土壤氮素的策略和能力；7）说明了人工草地植被功能性状与土壤氮素养分之间的适配关系。.项目获得的关键科学数据：进行了代表种的物候和植物功能属性观测，植物群落调查，采集了15N标记后的土壤，测定了土壤有机氮（氨基酸）和无机氮（铵态氮、硝态氮）含量。获取氮同位素标记后植物功能属性、物候等数据5000个，土壤特征数据2000个。.截止2018年12月31日，共发表科技论文19篇（其中SCI 论文5篇），培养硕士5名，博士1名，出版专著1部，参编1部，获得国家科技成果1个，青海省科技成果1个，完成了迄今为止2015-2018年度研究任务，达到了预期目标。