氮和磷添加对高寒小嵩草草甸植物组成和生产力影响的过程和机理研究

Most of terrestrial ecosystems are N and P limited. Warming and increasing N deposition increase soil N and P availability. N and P addition experiments have shown that N and P addition generally increase plant productivity, decrease plant species diversity, and shift plant community composition. However, the underlying processes and mechanisms remain unresolved. Here, we propose an experimental approach using a 15N tracer technique and plant root growth monitor systems, to study the effect of N and P addition on plant productivity, plant species diversity, and community composition through study plant using strategy and root form and turn, specially, under different N and P level and interactions. Our findings will provide a mechanistic basis for explaining and predicting the variation of plant productivity, plant species diversity, and community composition under N and P increasing.

草地生态系统生产力主要是氮（N）和磷（P）限制的。大多数模拟N沉降实验发现N添加能提高草地生产力，但降低植物多样性，改变植物群落的物种组成。N和P组合添加要比单一的N添加效应显著。但单独的P添加却往往对植物生产力或对植物物种组成影响不明显。N和P添加导致生产力、植物多样性和群落植物物种组成改变的过程和机制目前还不十分清楚。本项目利用微根管方法和15N示踪技术，在西藏那曲站N和P多梯度添加平台，从植物细根的形态（根长，根表面积和细根数量等）及周转（细根寿命）和植物N利用策略（铵态氮、硝态氮和氨基酸小分子有机氮的利用及时空变化、N的利用和回收效率）角度探讨N和P添加对高寒小嵩草草甸植物生产力、群落植物多样性和物种组成的影响过程和机制。特别是阐明P添加对主要植物和群落N利用形态的生态位分离的影响机理，从而为N和P增加导致小嵩草草甸植物多样性、群落物种组成和生产力变化提供理论基础。

草地生态系统生产力主要是氮（N）和磷（P）限制的。大多数模拟N沉降实验发现N添加能提高草地生产力，但降低植物多样性，改变植物群落的物种组成。N和P组合添加要比单一的N添加效应显著。但单独的P添加却往往对植物生产力或对植物物种组成影响不明显。N和P添加导致生产力、植物多样性和群落植物物种组成改变的过程和机制目前还不十分清楚。该项目系统开展了氮磷添加对高寒小嵩草草甸地上地下生产力，植物多样性、丰富度、优势度、植物物种组成，植物氮利用策略及土壤微生物的影响等方面的研究，获得了如下研究结果和结论：.1. 五年的数据结果表明青藏高原小嵩草草甸是氮限制的，也是磷限制的，但氮是第一限制因素。地下根现存量和净初级生产力都不如地上净初级生产力对氮磷添加敏感。氮添加降低地下生物量是因为氮添加降低8月份地下净初级生产力导致的。不同植物物种对N和P添加的响应不同，高寒小嵩草草甸有些物种是单纯的氮限制的，有些物种是单纯的磷限制的，而有些物种是氮磷都限制的。.2. 植物物种的氮磷限制状态不同导致植物群落多样性、丰富度、优势度、植物物种组成对N和P添加的响应不同，氮添加降低物种丰富度，但升高物种优势度；而磷添加升高物种丰富度，但对物种优势度没影响。氮磷添加都改变了群落物种组成。.3. 开展群落稳定性对N和P添加的响应研究，发现氮添加对群落稳定性没有显著的影响，而磷添加升高了高寒小嵩草群落稳定性。磷添加通过升高群落物种丰富度，优势种稳定性和一般种稳定性而提高群落稳定性。另外，环境变化条件下，高寒小嵩草草甸植物氮形态的利用偏好不同及土壤微生物的稳定性也是群落稳定性维持的重要机制。. 项目实施期间，共发表论文11篇，其中SCI论文7篇，一篇SCI文章以封面文章形式发表于土壤学Top期刊Plant and Soil上；获得省部级科学技术一等奖一项（排名第六）；以副导师资格培养博士毕业生2名，硕士毕业生1名；受聘中国生态学会第一届高寒生态委员会委员。