外源氮素添加對(duì)高寒草甸植物-土壤養(yǎng)分月際變化的影響

向雪梅， 德科加*， 馮廷旭， 林偉山， 錢詩(shī)祎， 魏希杰， 王 偉， 徐成體， 張 琳， 耿曉平

(1.青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院， 青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院， 青海 西寧 810016; 2.青海省稱多縣氣象局， 青海 稱多 815199)

三江源區(qū)位于青海省南部，它不僅為畜牧業(yè)的發(fā)展提供物質(zhì)基礎(chǔ)，也是我國(guó)重要的生態(tài)屏障[1]。高寒草甸是三江源區(qū)主要的草地類型，但隨著高寒草甸土壤中的養(yǎng)分以草產(chǎn)品或畜產(chǎn)品的形式輸出，在養(yǎng)分未及時(shí)補(bǔ)充的情況下，土壤肥力下降，影響牧草的生長(zhǎng)，中度以上的退化草地占可利用草地面積的 50%～60%[2]。外源氮素輸入作為草地恢復(fù)的重要措施之一，能在短期內(nèi)提高草地生產(chǎn)力，維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[3]。

植物的養(yǎng)分含量反映了植物的養(yǎng)分狀態(tài)及其對(duì)養(yǎng)分的需求，與其生境的土壤養(yǎng)分有效性高度相關(guān)[4]。氮素添加會(huì)影響土壤的物理、化學(xué)及生物學(xué)特性，從而改變植物群落結(jié)構(gòu)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分配，而植物的養(yǎng)分利用及凋落物的分解等也都會(huì)影響土壤的性質(zhì)，草地生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)也會(huì)受到影響[5-6]。李潤(rùn)富等[7]研究表明植被與土壤養(yǎng)分含量之間的關(guān)聯(lián)性僅存在于部分物種與部分營(yíng)養(yǎng)元素中，但王明明等[8]人認(rèn)為由于植物對(duì)生活環(huán)境的長(zhǎng)期適應(yīng)和植物本身的遺傳特性，植物養(yǎng)分并不主要受控于土壤養(yǎng)分的限制作用，楊振安等[9]研究表明植被與土壤養(yǎng)分間的平衡關(guān)系會(huì)受草地管理措施的影響。上述研究表明在氮素添加下植被-土壤系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)元素關(guān)聯(lián)性方面結(jié)論尚不統(tǒng)一。

植物及土壤養(yǎng)分除了受到草地管理措施，植物本身的特性外，還會(huì)在不同生長(zhǎng)發(fā)育階段有較大的差異[10]。近期研究發(fā)現(xiàn)在不同生長(zhǎng)期植物葉片碳，氮，磷的含量會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)[11]。俞聯(lián)平等人[12]在山地草甸草場(chǎng)中研究發(fā)現(xiàn)隨生長(zhǎng)期變化植物葉片全磷含量降低，而全氮含量呈增加的趨勢(shì)。而在青海湖南岸天然草場(chǎng)中研究發(fā)現(xiàn)返青期植物葉片的全氮含量最高[13]?，F(xiàn)有研究大多關(guān)注植物葉片養(yǎng)分的季節(jié)變化情況,而對(duì)植物根系與土壤養(yǎng)分在季節(jié)動(dòng)態(tài)下養(yǎng)分變化的研究較少。通過(guò)研究植物各部分營(yíng)養(yǎng)元素及季節(jié)動(dòng)態(tài)變化，并結(jié)合研究區(qū)的土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化，對(duì)于揭示植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的需求、土壤養(yǎng)分的供給能力及植物對(duì)外界環(huán)境變化的適應(yīng)能力有重要的意義。

因此，本研究以三江源高寒草甸為研究對(duì)象，了解不同水平氮素添加下土壤-植物各養(yǎng)分隨不同月份的變化規(guī)律，并探究土壤與植物養(yǎng)分間的關(guān)聯(lián)性，將有助于更全面地了解氮素添加下高寒草甸養(yǎng)分循環(huán)及植物生長(zhǎng)策略，對(duì)保護(hù)及恢復(fù)草地生態(tài)系統(tǒng)具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 樣地自然概況

研究地點(diǎn)位于青海大學(xué)三江源生態(tài)系統(tǒng)教育部野外觀測(cè)站(33° 24′30″N，97° 18′00″E)，海拔高度為4 270 m，氣候?yàn)榈湫偷母咴箨懶詺夂?，年平均氣溫?5.6℃～3.8℃，年均降水量為562.2 mm，年度降水主要分布在牧草生長(zhǎng)旺盛的 7—9月份，約占全年降水的75%。該草地類型為矮嵩草(Kobresia.humilisClarke)+雜類草草甸，草場(chǎng)主要優(yōu)勢(shì)牧草是高山嵩草(KobresiapygmaeaClarke)，次優(yōu)勢(shì)種有矮嵩草、異針茅(StipaalienaKeng.)、珠芽蓼 (PolygonumviviparumL.)、雪白萎陵菜(Potentilla.niveaL.) 等。伴生植物包括羊茅(FestucaovinaL.)、垂穗披堿草(ElymusnutansKeng) 等。土壤為高山草甸土，土壤pH值為6.92，有機(jī)質(zhì)含量2.36%，速效氮含量14.0 mg·kg-1，速效磷含量7.0 mg·kg-1，速效鉀含量76.5 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2020年6月25日，在稱多縣珍秦鎮(zhèn)選擇地勢(shì)平坦、植被均勻有代表性的地段作為試驗(yàn)樣地。選用尿素(為云南云天化牌尿素總氮≥ 46.4%)，進(jìn)行隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，按照5個(gè)梯度進(jìn)行施氮。根據(jù)德科加、蘆光新等人在三江源區(qū)高寒草甸中研究發(fā)現(xiàn)氮素添加量為30 g·Nm-2時(shí)草地生產(chǎn)力最佳的研究成果為依據(jù)[14-15]，并結(jié)合試驗(yàn)區(qū)的現(xiàn)狀。合理設(shè)置4個(gè)氮素添加水平15 g·Nm-2(N1)、30 g·Nm-2(N2)、45 g·Nm-2(N3)、60 g·Nm-2(N4)，換算為尿素添加量為32.60 g·m-2，65.22 g·m-2，97.83 g·m-2，130.43 g·m-2。每個(gè)處理3次重復(fù)，試驗(yàn)小區(qū)面積為20 m2(4 m×5 m)，隨機(jī)排列。在每個(gè)小區(qū)將溶于1L蒸餾水的尿素均勻噴灑，對(duì)照(N0)也噴灑等量的水。

1.3 調(diào)查內(nèi)容和方法

從2020年7月24日(生長(zhǎng)初期)、8月25日(繁殖期)、9月23日(枯黃期)在試驗(yàn)區(qū)取樣。采用樣方法重復(fù)取樣3次，取樣面積為0.50 m×0.50 m。將樣方內(nèi)的所有植物齊地面剪下混合裝入袋內(nèi)。根系取樣采用直徑為0.03 m土鉆，取0～20 cm的土樣。各取5鉆混合后放入網(wǎng)袋中，洗凈。在上述各刈割樣方內(nèi)用內(nèi)徑0.03 m的土鉆取0～30 cm土層土樣，各樣方重復(fù)3次。將取得的植物地上部分及根系置于烘箱內(nèi)，65℃殺青30 min，然后在80℃下烘干。植物樣品進(jìn)行充分的混合并粉碎，經(jīng)粉碎過(guò)的植物及土壤樣品過(guò)2 mm網(wǎng)篩，裝入自封袋標(biāo)記好待用。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

測(cè)定植物地上部分及根系中的養(yǎng)分含量，全氮(Total nitrogen，TN)用凱氏定氮法測(cè)定；銨態(tài)氮(Ammonium nitrogen，AN)用靛酚藍(lán)分光光度法測(cè)定；硝態(tài)氮(Nitrate nitrogen，NN)用分光光度法測(cè)定；速效氮(Available nitrogen，AVN)用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；有機(jī)碳(Organic carbon，OC)用重鉻酸鉀氧化外加熱法測(cè)定；全磷(Total phosphorus，TP)用硝酸-微波消解鉬藍(lán)比色法測(cè)定；全鉀(Total potassium，TPO)用火焰光度計(jì)法測(cè)定[16]。土壤自然風(fēng)干并過(guò)篩后測(cè)定基本成分，土壤中測(cè)定的項(xiàng)目為全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效氮、有機(jī)碳、全磷、全鉀，測(cè)定方法與植物養(yǎng)分含量方法一致。

1.5 數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計(jì)分析采用spss22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用Original作圖。采用單因素方差分析(One-way AVONA)檢驗(yàn)不同水平氮素添加下植物及土壤的養(yǎng)分的影響，并用LSD法進(jìn)行多重比較；通過(guò)雙因素方差分析(Two-way AVONA)生長(zhǎng)期、氮素水平交互效應(yīng)對(duì)養(yǎng)分的影響。用皮爾遜相關(guān)性分析土壤與各植物養(yǎng)分之間的相關(guān)性。所有數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(Mean±SE)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮素添加對(duì)植物地上部分養(yǎng)分的影響

由圖1可知，氮素添加對(duì)植物地上部硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、全鉀、全磷含量在月際變化下存在顯著影響，且交互作用顯著(P<0.05)。在7—9月份銨態(tài)氮含量在N0，N1，N2處理下呈先增加后降低的趨勢(shì)，硝態(tài)氮含量在N0，N1，N4處理下呈先增加后降低的趨勢(shì)，全磷含量在N3，N4處理下呈先增加后降低的趨勢(shì)，全鉀含量呈增加的趨勢(shì)。與N0相比，硝態(tài)氮含量7月份在N1，N2，N3處理下分別顯著減少了79.12%，67.50%，52.23%，8月份在N2處理下顯著降低了62.47%(P<0.05)；銨態(tài)氮含量8月份在N1，N2，N3，N4處理下分別顯著增加35.49%，58.35%，63.97%，64.16%，9月份在N1，N2，N3，N4處理下依次增加43.87%，68.66%，85.94%，76.39% (P<0.05)；全鉀含量 8月份在N3處理下顯著增加了20.95%，9月份在N1，N2，N3，N4處理下依次增加8.53%，32.44%，35.49%，45.91% (P<0.05)；全磷含量在8月份N1，N2，N4處理下依次降低31.86%，21.26%，11.41%，在9月份N4處理下顯著降低54.25% (P<0.05)。

氮素水平及月際變化對(duì)地上部全氮含量呈極顯著的影響(P< 0.01)，但月際變化與氮素水平間的交互作用不顯著。地上部全氮含量在7—9月份呈降低的趨勢(shì)，但在N0，N1，N2，N3處理下呈增加的趨勢(shì)。與N0相比，7月份在N1，N2，N3，N4處理下分別顯著增加了73.86%，82.82%，101.81%，93.16%；8月份在N1，N2，N3，N4處理下顯著增加了48.46%，57.11%，78.16%，94.50%；9月份在N2，N3，N4處理下顯著增加了83.89%，118.06%，108.04%(P<0.05)(圖1 g)。

但植物地上部有機(jī)碳、速效氮含量在氮素添加下無(wú)顯著差異。隨著月際變化植物地上部有機(jī)碳含量呈先增加后降低的趨勢(shì)，地上部速效氮含量呈降低的趨勢(shì)(圖1c，圖1 d)。

圖1 氮素添加對(duì)植物地上部分養(yǎng)分的影響Fig.1 Effect of nitrogen addition on nutrients in above-ground plant parts注：圖a～g表示在氮素添加下植物地上部分中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效氮、有機(jī)碳、全磷、全鉀、全氮含量在不同生長(zhǎng)期的變化，小寫字母表示同一月份下不同氮素添加水平下養(yǎng)分含量差異顯著(P <0.05)。圖中右上角為重復(fù)測(cè)量方差分析的結(jié)果(F值)，M,月份，T,施氮水平，M×T,二者交互作用?！?” P<0.05，“**”P<0.01，“***”P<0.001，下同Note: a～g show the changes in ammonium nitrogen,nitrate nitrogen,available nitrogen,organic carbon,total phosphorus,total potassium and total nitrogen content in above-ground plant parts under nitrogen addition during different growth periods. Results of repeated measures ANOVA (F-values) are shown in the upper right corner of the graph,M,month,T,level of nitrogen application,M×T,interaction between the two. “**” P<0.05,“**” P<0.01,“***” P<0.001,the same as below

2.2 氮素添加對(duì)植物根系養(yǎng)分的影響

由圖2可知，與N0相比，在氮素添加下根系有機(jī)碳、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效氮、全磷、全鉀含量均表現(xiàn)出差異不顯著。在7—9月份植物根系銨態(tài)氮和有機(jī)碳含量呈降低的趨勢(shì)，硝態(tài)氮、速效氮含量呈先增加后降低的趨勢(shì)，全磷和全鉀含量呈逐漸上升的趨勢(shì)。

但在不同水平氮素添加下僅根系全氮含量顯著差異(P<0.05)，且隨氮素添加水平呈先降低后增加的趨勢(shì)。與N0相比，7月份根系全氮含量在N4處理下顯著增加了46.55%(P<0.05)(圖2g)。

圖2 氮素添對(duì)植物根系養(yǎng)分的影響Fig.2 Effect of nitrogen addition on plant root nutrients注：a～g表示在不同氮素水平添加下植物根系中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效氮、有機(jī)碳、全磷、全鉀、全氮含量在不同生長(zhǎng)期的變化Note:a～g indicate the changes in the content of ammonium nitrogen,nitrate nitrogen,available nitrogen,organic carbon,total phosphorus,total potassium and total nitrogen in the root system of plants at different levels of nitrogen addition during different growth periods

2.3 氮素添加對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

由圖3可知，不同月份下土壤銨態(tài)氮、全磷、全鉀在氮素添加下差異極顯著(P<0.01)。在7—9月，土壤銨態(tài)氮含量呈先降低后增加的趨勢(shì)，土壤全磷含量在N0，N2處理下先增加后降低，在N1，N3，N4處理下呈增加的趨勢(shì)，土壤全鉀含量在N1，N4呈先增加后降低，在N0，N2，N3處理下呈增加的趨勢(shì)。

圖3 氮素添加對(duì)土壤養(yǎng)分的影響Fig.3 Effect of nitrogen addition on soil nutrients注：a～g分別為在不同氮素水平下土壤中全氮，銨態(tài)氮，硝態(tài)氮，速效氮，有機(jī)碳，全磷，全鉀含量的在不同生長(zhǎng)期的變化Note:a～g show the changes in total nitrogen,ammonium nitrogen,nitrate nitrogen,available nitrogen,organic carbon,total phosphorus and total potassium content of the soil at different nitrogen levels during different growth periods

與N0相比，土壤銨態(tài)氮7月在N2，N3，N4處理下分別增加了27.41%，49.3%，23.52%；9月在N4處理下顯著增加了26.77%(圖3b)。與N0相比，土壤全磷8月在N2處理下顯著增加了143.8%；9月在N1，N2，N3，N4處理下分別顯著增加了166.67%，171.29%，177.07%(圖3f)。與N0相比，土壤全鉀9月在N1，N2，N3，N4處理下分別降低了22%，25.3%，13.8%，17.8%(圖3 g)。

氮素水平及月際變化對(duì)土壤速效氮含量呈極顯著的影響(P<0.01)，但月際變化與氮素水平間并無(wú)交互作用(圖3 d)。土壤速效氮含量在7—9月份呈先增加后降低的趨勢(shì)，但隨氮素添加量增加呈增加的趨勢(shì)。與N0相比，8月份各處理之間差異顯著，含量依次增加了19.32%，13.12%，15.95%，23.49%；9月份在N4處理下顯著差增加了13.98% (P<0.05)。在7—9月土壤有機(jī)碳含量呈逐漸增加的趨勢(shì)，并在9月與N0相比，N1，N2，N4處理下分別差異增加了20.27%，19.12%，23.89%(圖3e)。在不同水平氮素添加下土壤硝態(tài)氮含量顯著差異(P<0.05)，且隨氮素添加水平呈先增加后降低的趨勢(shì)。與N0相比，土壤硝態(tài)氮8月份在N1，N2，N3，N4處理下分別顯著增加了54.67%，15.51%，25.26%，20.02%(P<0.05)；9月在N2，N3，N4處理下分別顯著增加了41.86%，103.68%，98.45%(圖3c)。土壤全氮含量在氮素添加下差異顯著，并在7月與N0相比，在N2處理下顯著增加20.15%，在N1處理下顯著降低8.06%。并隨月際變化呈先降低后增加的趨勢(shì)(圖3a)。

2.4 土壤養(yǎng)分及植被養(yǎng)分間的相關(guān)性

在7月份STN與RTP呈顯著負(fù)相關(guān)；SNN與PTN，PTPO呈顯著正相關(guān)，與RAVN呈顯著負(fù)相關(guān)；SAVN與POC呈顯著正相關(guān)；RTP與STN，STP，STPO顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)(表1)。8月PNN與STN，SNN，SOC呈顯著正相關(guān)；PTPO與SNN呈顯著正相關(guān)；STPO與PAN呈顯著正相關(guān)，與PTPO呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)(表2)。9月SAN與POC呈顯著負(fù)相關(guān)；SNN與PTPO，RTP呈顯著正相關(guān)；PTP與SAVN呈顯著正相關(guān)，SOC與RTN呈顯著正相關(guān)；STP與PNN呈顯著正相關(guān)(P<0.05)(表3)。

表1 7月植物與土壤養(yǎng)分間的相關(guān)性Table 1 Correlation between plant and soil nutrients in July

表2 8月植物與土壤養(yǎng)分間的相關(guān)性Table 2 Correlations between plants and soil nutrients in August

表3 9月植物與土壤養(yǎng)分間的相關(guān)性Table 3 Correlation between plants and soil nutrients in September

3 討論

3.1 氮素添加下植物養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化的影響

通過(guò)植物的養(yǎng)分含量能了解植物在一定生境條件下吸收養(yǎng)分的能力表現(xiàn)和在環(huán)境中的適應(yīng)性，而植物養(yǎng)分變化由植物自身遺傳因素、物候期及外界環(huán)境共同決定[17]。為適應(yīng)外界環(huán)境變化植物各個(gè)器官都會(huì)隨著生長(zhǎng)階段來(lái)調(diào)整植物體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)的分配。在本試驗(yàn)中氮素添加后植物全磷、全氮、銨態(tài)氮、速效氮、全鉀等養(yǎng)分含量都會(huì)隨月際變化表現(xiàn)出不同的響應(yīng)模式。具體表現(xiàn)為在生長(zhǎng)季初期，植物地上部分需要大量的蛋白質(zhì)和核酸，對(duì)氮磷的選擇性吸收較多，因此全氮、速效氮、全磷的含量較高。在繁殖期，由于光合作用會(huì)促進(jìn)碳水化合物的增加，有機(jī)碳含量也隨著增加；到植物枯黃期，由于養(yǎng)分的回收使植物地上部分氮磷含量降低。這與劉萬(wàn)永等人在高寒沼澤草地的研究結(jié)果有所不同，主要由于兩試驗(yàn)地氣溫及降水量存在差異，導(dǎo)致養(yǎng)分含量變化規(guī)律并不一致[18]。孫書存等人研究發(fā)現(xiàn)植物體內(nèi)的鉀元素在植物體內(nèi)的移動(dòng)性很大，在生長(zhǎng)末期隨著植物體內(nèi)的溶液被轉(zhuǎn)移到其他組織部位產(chǎn)生稀釋效應(yīng)，導(dǎo)致元素含量下降[19]。但在本研究中鉀含量在植物生長(zhǎng)期呈增加的趨勢(shì)，可能是由于9月份時(shí)外界溫度很低，植物生長(zhǎng)會(huì)減緩，養(yǎng)分含量會(huì)升高[20]。本研究發(fā)現(xiàn)植物根系中的全磷和全鉀含量會(huì)在枯黃期達(dá)到最大值，這與馬文靜等人在羊草和冷蒿中的研究一致[21]。隨著植物逐漸枯黃衰老時(shí)養(yǎng)分會(huì)向儲(chǔ)存器官運(yùn)輸轉(zhuǎn)移，植物分配磷鉀到根系中能加快根系及根莖的生長(zhǎng)。本研究中植物根系氮、碳含量在生長(zhǎng)初期最大。因?yàn)樵谇耙荒昕蔹S期植物地上部分養(yǎng)分會(huì)逐漸向根部轉(zhuǎn)移，作為養(yǎng)分庫(kù)為來(lái)年植物的生長(zhǎng)提供所需的養(yǎng)分[22]。

在本研究中氮素添加會(huì)促進(jìn)植物地上部分全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全鉀、全磷含量的增加，這與王玲等人在環(huán)青海湖高寒草原的研究一致[23]。因?yàn)橹参锏闹饕δ苄晕镔|(zhì)是氮和磷，很容易受外界環(huán)境的影響，外源氮素添加會(huì)提高土壤中供植物吸收利用的速效氮含量，植物體內(nèi)較高的氮含量可促進(jìn)對(duì)磷的吸收[24]。但氮素添加對(duì)植物地上部有機(jī)碳含量無(wú)顯著影響，可能是由于有機(jī)碳是組成植物體內(nèi)的結(jié)構(gòu)性元素，在植物體內(nèi)含量較高且不容易受到外界環(huán)境的影響[25]。本研究中氮素添加顯著改變了根系中總氮含量，且隨氮素添加水平呈先降低后增加的趨勢(shì)。土壤氮素有效性等外在因子會(huì)影響根系對(duì)氮素的吸收，同時(shí)氮素添加會(huì)促進(jìn)根系生長(zhǎng)從而提高根系吸氮能力[26]。

3.2 氮素添加對(duì)土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化的影響

土壤作為草地生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，為植物的生長(zhǎng)及各種物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化提供場(chǎng)所[27]。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)土壤中銨態(tài)氮、全磷、全鉀、速效氮均呈現(xiàn)出顯著的動(dòng)態(tài)變化特征，且在不同處理下表現(xiàn)出一定的差異性。本研究中氮素添加能提高土壤銨態(tài)氮、速效氮、全氮的含量，這與張金玲等人在貝加爾針茅草原中的研究一致[28]?？赡苁怯捎趯?shí)驗(yàn)地寒冷的氣候條件會(huì)降低土壤的礦化速率，而適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)分添加會(huì)有效的解除土壤可利用性養(yǎng)分的限制，使土壤的速效氮含量提高[29]。本研究中發(fā)現(xiàn)氮素添加促進(jìn)了土壤中全磷含量。這說(shuō)明適宜的氮素添加能增加土壤全磷含量，氮素添加使植物群落組成發(fā)生變化，而導(dǎo)致土壤全磷含量分布上的差異[30]。但土壤磷受到氣候、母質(zhì)等多種因素的影響，加之施氮年限較短，并不能得出一致的結(jié)論。鉀是土壤中常因供應(yīng)不足而限制作物生長(zhǎng)的主要營(yíng)養(yǎng)元素之一[31]。本試驗(yàn)研究表明土壤全鉀在整個(gè)生長(zhǎng)期均表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)。土壤全鉀基本全部來(lái)源于母質(zhì)風(fēng)化，而在土壤風(fēng)化過(guò)程中溫度變化起到重要的作用，土壤全鉀會(huì)因生長(zhǎng)期氣溫變化明顯而影響其釋放及運(yùn)移[32]。

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤供氮的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)之一，它會(huì)影響土壤物理、化學(xué)以及生物特性[33]。土壤有機(jī)碳在整個(gè)生長(zhǎng)期均表現(xiàn)為增加的趨勢(shì)，是因?yàn)殡S著植被地上部分的生長(zhǎng)，植物凋落物的量及其碳氮含量也增加，歸還到土壤表層中的養(yǎng)分也隨之增加。氮素添加對(duì)各生長(zhǎng)期土壤有機(jī)碳含量無(wú)明顯影響，這與鄭海霞在內(nèi)蒙古典型草原的研究一致[34]。因?yàn)橥寥烙袡C(jī)碳的主要來(lái)源是植物凋落物及根系，短時(shí)間的氮添加處理并不會(huì)導(dǎo)致碳庫(kù)的明顯變化[35]。

3.3 植物與土壤養(yǎng)分間的相關(guān)性

陸地生態(tài)系統(tǒng)包括地下和地上這兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，它們共同影響著陸地生態(tài)系統(tǒng)的功能，而根系是植物及土壤養(yǎng)分循環(huán)的重要區(qū)域，植物通過(guò)根系從土壤吸收養(yǎng)分，同時(shí)以分泌物和凋落物的形式將養(yǎng)分歸還土壤[36]。植物與土壤養(yǎng)分含量之間存在或多或少的相關(guān)性。本研究中相關(guān)性分析結(jié)果表明土壤與植物部分養(yǎng)分間存在顯著相關(guān)性，且顯著正相關(guān)多于顯著負(fù)相關(guān)。說(shuō)明植物根系對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用是土壤速效養(yǎng)分輸出的主要途徑，土壤作為植物生長(zhǎng)的主要基質(zhì)，不斷地為植物的正常生理活動(dòng)提供必要的養(yǎng)分，使得土壤與植物在養(yǎng)分供應(yīng)與需求間通過(guò)動(dòng)態(tài)交換達(dá)到并維持一個(gè)平衡的元素比[37]。本研究發(fā)現(xiàn)地上部硝態(tài)氮、速效氮、全鉀、全磷含量與土壤養(yǎng)分間的關(guān)系會(huì)隨月份變化相關(guān)性不同。這是由于植物在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)隨著生長(zhǎng)環(huán)境自然因素的變化以及本身的發(fā)育階段而不斷的調(diào)整對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的需求，而土壤養(yǎng)分變化具有一定的滯后性[38]。

本研究發(fā)現(xiàn)在不同月份下植物與土壤養(yǎng)分間相關(guān)性并無(wú)一致規(guī)律。由于植物與土壤養(yǎng)分間的反饋關(guān)系復(fù)雜，受植物系統(tǒng)位置、生活史、土壤養(yǎng)分利用有效性、土壤動(dòng)物、微生物的種類數(shù)量及活性等因素的影響[39]。首先，植物在不同生長(zhǎng)期會(huì)隨自身需求吸收養(yǎng)分；其次，凋落物、土壤理化性質(zhì)、氮素添加等會(huì)影響土壤養(yǎng)分含量，而植被對(duì)不同養(yǎng)分的利用策略也會(huì)受到土壤的影響。

4 結(jié)論

外源氮素添加通過(guò)影響土壤養(yǎng)分進(jìn)而改變植物吸收利用養(yǎng)分策略，改變高寒草甸植物及土壤的養(yǎng)分循環(huán)。在生長(zhǎng)初期，植物吸收養(yǎng)分以供給自身生長(zhǎng)需求，土壤養(yǎng)分會(huì)以穩(wěn)定的養(yǎng)分含量來(lái)適應(yīng)外界養(yǎng)分變化。在繁殖期，由于光合作用及植物生長(zhǎng)速率加快植物養(yǎng)分含量會(huì)大幅度增加，而土壤養(yǎng)分含量會(huì)隨氮素添加而改變，但受月際變化的影響較小。在枯黃期，由于養(yǎng)分回收使植物地上部分養(yǎng)分含量降低，而隨著養(yǎng)分利用策略變化及凋落物分解會(huì)使根系及土壤養(yǎng)分含量會(huì)有一定程度的增加。植物與土壤養(yǎng)分間的反饋關(guān)系復(fù)雜，植物對(duì)養(yǎng)分的需求會(huì)隨著在外界環(huán)境的影響及本身的生長(zhǎng)發(fā)育階段進(jìn)行調(diào)整，而土壤養(yǎng)分月際變化并無(wú)一致規(guī)律，這就表明不同月份中土壤與植物間養(yǎng)分變化并不一定都具有相關(guān)性。