施肥對(duì)高寒草甸植物物候的短期響應(yīng)

□王　靖

（青海師范大學(xué)　青海　西寧　810008）

施肥對(duì)高寒草甸植物物候的短期響應(yīng)

□王靖

（青海師范大學(xué)青海西寧810008）

通過(guò)測(cè)定2010年在不同施肥處理下，青藏高原矮嵩草草甸植物常見(jiàn)的5種植物物候返青始期以及比葉面積，分析結(jié)果表明：矮嵩草在各個(gè)施肥處理中和對(duì)照比較物候返青始期都表現(xiàn)為提前；垂穗披堿草在N、K、NP和NPK使其返青始期推遲；麻花艽返青始期在NP養(yǎng)分添加中表現(xiàn)為顯著性差異（p<0.05），雪白委陵菜在各個(gè)的養(yǎng)分添加處理中返青始期都表現(xiàn)為推遲。矮嵩草的比葉面積在對(duì)照中的比葉面積最高，其他植物在NP和NPK中的影響程度較高，K處理在植物比葉面積中表現(xiàn)相對(duì)較低。

施肥；高寒草甸；物候

本文DOI：10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.07.044

物候?qū)W(Phenology)所關(guān)注的，是生活史中的季節(jié)性事件，而不僅僅是表面現(xiàn)象。物候?qū)Νh(huán)境因素變化反應(yīng)敏感，過(guò)去幾十年的研究證明植物物候?qū)ψ匀灰蛩睾腿祟惢顒?dòng)所引起的環(huán)境變化產(chǎn)生不同程度的反應(yīng)，有的植物花期物候由于環(huán)境因素的變化而提前，有的則推遲。研究表明，隨著施肥量的增加，垂穗披堿草的高度、分蘗數(shù)、葉片數(shù)、比葉面積、葉氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)和相對(duì)多度顯著增加。關(guān)于物候研究表明，環(huán)境的變化對(duì)植物物候影響較大，在環(huán)境變化方面主要表現(xiàn)在人為的干擾行為（放牧、刈割等）和氣候變化（氣溫、日照、降水等），本次研究主要通過(guò)人工施肥改變植物的生存環(huán)境，在矮嵩草草甸選取5種植物作為研究對(duì)象，觀測(cè)施肥是否會(huì)影響植物物候的返青始期和結(jié)實(shí)末期，探討施肥處理對(duì)植物比葉面積的變化響應(yīng)。

1　材料與方法

1.1研究地概況

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)在中國(guó)科學(xué)院海北高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)定位站進(jìn)行。該站地處青藏高原東北隅的青海海北藏族自治州門源回族自治縣境內(nèi)，祁連山北支冷龍嶺東段南麓坡地的大通河河谷西段，該地區(qū)位于亞洲大陸腹地，具明顯的高原大陸性氣候，東南季風(fēng)及西南季風(fēng)微弱。土壤主體類型為高山草甸土，其形成時(shí)間比較年輕，有機(jī)質(zhì)分解緩慢，淋溶較弱，大多鹽基飽和；土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)貯量豐富，但速效養(yǎng)分很低，土壤速效磷含量也極為缺乏，但速效鉀較為豐富。本次研究植被類型為矮嵩草草甸，除以矮嵩草為建群種外，主要優(yōu)勢(shì)種為異針茅 (Stipa aliena)，次優(yōu)勢(shì)種有麻花艽(Gentiana straminea)、甘肅棘豆(Oxytropis kansuensis)、紫羊茅 (Festuca rubra)、伴生種有瑞玲草(Saussurea nigrescens)、青海鳳毛菊(Saussure kokonorensis)、垂穗披堿草(Elymus nutans)等。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

該草甸選擇地勢(shì)平坦，用圍欄封育作為試驗(yàn)區(qū)，實(shí)驗(yàn)處理采用國(guó)際養(yǎng)分網(wǎng)絡(luò)(Nutrient Network)的施肥處理設(shè)計(jì)，分成48個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積是6m伊6m，每個(gè)重復(fù)之間留有2m的隔離帶，每個(gè)小區(qū)之間留有1m的隔離帶，以防止施肥過(guò)程中發(fā)生相互之間的干擾或者邊際效應(yīng)。施肥類型為悅運(yùn)（對(duì)照）、暈、孕、運(yùn)、孕運(yùn)、暈運(yùn)、暈孕和暈孕運(yùn)，共8個(gè)處理，每個(gè)處理有6次重復(fù)。每個(gè)小區(qū)內(nèi)設(shè)置了1個(gè)1m伊1m的永久物候觀測(cè)區(qū)和1個(gè)2.5m伊1m的采樣區(qū)，每個(gè)小區(qū)的四角都會(huì)用木樁作為標(biāo)記。2009年7月19日和2010年5 月1日開(kāi)始施肥，由于每年的5月至7月屬于多雨季節(jié)，選擇陰雨天進(jìn)行施肥，雨后可以在短時(shí)間內(nèi)將養(yǎng)分溶入土壤中有效利用。施肥量則按照國(guó)際養(yǎng)分網(wǎng)絡(luò)(Nutrient Network)上認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配比。

1.3研究方法

物候觀測(cè)方法。物候觀測(cè)在2010年的4月中旬至10月底進(jìn)行，每次觀測(cè)的時(shí)間間隔5耀7d，采用定株觀測(cè)法，每個(gè)施肥處理中同一種植物標(biāo)記株數(shù)大于12株。在物候觀測(cè)區(qū)選擇5種具有一定代表性物種，其中，矮嵩草(Kobresia humilis)、垂穗披堿草(Elymus nutans)、麻花艽 (Gentiana straminea)、美麗風(fēng)毛菊(Saussurea superba)、雪白委陵菜(Potentillanivea)，8月底記錄每個(gè)處理中同種植物的多度。觀測(cè)的物候期包括返青始期和結(jié)實(shí)末期，以每種定株植物10豫的物候變化比率劃分該物候期的始期和末期，在記錄每個(gè)小區(qū)內(nèi)所有物種的物候期時(shí)，每次記錄獨(dú)立于上一次，并以儒略歷（Julian day，1月1日為1年中第1天）計(jì)數(shù)法計(jì)時(shí)，用于統(tǒng)計(jì)分析中。

1.4數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2003對(duì)各項(xiàng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，采用SPSS18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析（Oneway ANOVA）檢驗(yàn)施肥處理對(duì)各物種物候期和比葉面積的影響，并用LSD多重比較最小顯著差異法檢驗(yàn)施肥處理之間的顯著性差異（P<0.05）。

2　結(jié)果和分析

2.1施肥對(duì)不同植物物候期的影響

由表1中可以看出，不同養(yǎng)分的添加對(duì)不同植物物候都產(chǎn)生了影響，矮嵩草在各個(gè)施肥處理中和對(duì)照比較物候返青始期都表現(xiàn)為提前，其中PK、NP、NK處理的返青始期提前3d，但各個(gè)處理都沒(méi)有表現(xiàn)出顯著性差異（p<0.05）；垂穗披堿草在不同養(yǎng)分添加中的表現(xiàn)程度不同，N、K、NP和NPK使其返青始期推遲，其中NPK養(yǎng)分組合處理推遲天數(shù)最大為3d，但是，各個(gè)施肥處理間都沒(méi)有達(dá)到顯著性差異；麻花艽在NP養(yǎng)分添加中表現(xiàn)為顯著性差異（p<0.05），返青始期推遲了8d；美麗鳳毛菊只有在PK處理中表現(xiàn)顯著性差異（p<0.05），返青始期提前了7d；雪白委陵菜在各個(gè)的養(yǎng)分添加處理中返青始期都表現(xiàn)為推遲，其中NP處理中表現(xiàn)顯著性差異（p<0.05），返青始期推遲了16d，其他處理平均推遲了4.8d。

表1　施肥處理對(duì)植物群落常見(jiàn)物種物候返青始期的影響

2.2施肥對(duì)不同植物的比葉面積的影響

葉面積指數(shù)是分析植物群體和群落生長(zhǎng)的重要參數(shù)，已在農(nóng)業(yè)、林業(yè)及生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

圖1　不同處理下植物的比葉面積

由圖1可以看出，矮嵩草在對(duì)照中其比葉面積達(dá)到最大，施肥處理中N、PK的比葉面積相對(duì)次之，P、K的比葉面積相對(duì)較小，說(shuō)明了矮嵩草的施肥處理并不利于植物的生長(zhǎng)和干物質(zhì)的分配儲(chǔ)存；垂穗披堿草在NPK養(yǎng)分添加的處理中比葉面積最大，說(shuō)明復(fù)合養(yǎng)分的添加有利于對(duì)其干物質(zhì)的積累儲(chǔ)存，在N施肥處理中為最低；麻花艽也在NPK的養(yǎng)分添加中比葉面積表現(xiàn)最大，在K處理中最低；美麗風(fēng)毛菊在NP、NK處理中其比葉面積相對(duì)較高，在K處理中達(dá)到最低，說(shuō)明K處理不利于美李鳳毛菊干物質(zhì)的積累；雪白委陵菜在NP處理中數(shù)值達(dá)到最高，NPK處理其比葉面積緊次之，在N、孕、K的處理中相對(duì)較低，說(shuō)明單獨(dú)的養(yǎng)分添加處理對(duì)雪白委陵菜的比葉面積影響較小。

3　結(jié)果與討論

施肥干擾可以改變植物群落結(jié)構(gòu)、土壤養(yǎng)分等環(huán)境資源的分配，植物物候是物種自身生理現(xiàn)象的表現(xiàn)，施肥的干擾改變了自然狀態(tài)下的生存環(huán)境，對(duì)植物的物候也會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響。本研究結(jié)果表明：矮嵩草在各個(gè)施肥處理中和對(duì)照比較物候返青始期都表現(xiàn)為提前；垂穗披堿草在N、K、NP和NPK使其返青始期推遲；麻花艽在NP養(yǎng)分添加中表現(xiàn)為顯著性差異（p<0.05），K處理在返青始期延長(zhǎng)時(shí)間最高；美麗風(fēng)毛菊返青始期提前了7d；雪白委陵菜在各個(gè)的養(yǎng)分添加處理中返青始期都表現(xiàn)為推遲。

矮嵩草的比葉面積在對(duì)照中的比葉面積最高，其他植物在NP和NPK中的影響程度較高，K處理在植物比葉面積中表現(xiàn)相對(duì)較低，說(shuō)明K元素在植物進(jìn)行干物質(zhì)積累過(guò)程中影響程度微弱。在本次的研究中，施肥處理對(duì)植物物候等的影響，觀測(cè)物候變化的時(shí)間尺度短暫，實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有一定的不穩(wěn)定性，物候研究中并未考慮其他環(huán)境因子的綜合影響和植物自身的生物特性，在今后的研究中應(yīng)當(dāng)在時(shí)間的觀測(cè)尺度上進(jìn)一步提高，并結(jié)合其他環(huán)境因子及植物自身特性進(jìn)行探討和分析。

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1004-7026（2016）07-0062-03中國(guó)圖書分類號(hào)：S812.4

A

王靖（1989-），女，漢族，青海西寧人，在讀碩士研究生，青海師范大學(xué)，主要從事草地生態(tài)學(xué)研究。