氮磷添加對(duì)草地物種多樣性與穩(wěn)定性關(guān)系的影響,植物學(xué)論文

氮磷添加對(duì)草地物種多樣性與穩(wěn)定性關(guān)系的影響,植物學(xué)論文摘要：當(dāng)前，對(duì)于氮磷添加對(duì)物種多樣性和生態(tài)功能關(guān)系的影響研究結(jié)果結(jié)論不一，本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外研究氮磷添加對(duì)物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能及其兩者間關(guān)系的影響進(jìn)行總結(jié)：氮磷共同作用會(huì)顯著降低群落物種多樣性，磷對(duì)群落物種多樣性沒(méi)有顯著的影響；不同環(huán)境下氮磷添加對(duì)植物生產(chǎn)力影響不同；物種多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能間關(guān)系研究結(jié)論不統(tǒng)一，應(yīng)結(jié)合環(huán)境因子和研究尺度等多因素分析。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：氮磷添加;草地;物種多樣性;生態(tài)系統(tǒng)功能;Abstract：Atpresent,theeffectsofnitrogenandphosphorusadditiononspeciesdiversityandecologicalfunctionaredifferent.Inthispaper,theeffectsofnitrogenandphosphorusadditiononspeciesdiversityandecosystemfunctionandtheirrelationshipathomeandabroadaresummarized:theinteractionofnitrogenandphosphoruscansignificantlyreducecommunityspeciesdiversity,phosphorushasnosignificanteffectoncommunityspeciesdiversity,andnitrogenandphosphorusadditionhasdifferenteffectsonplantproductivityunderdifferentenvironments.Theresearchconclusionsontherelationshipbetweenspeciesdiversityandecosystemfunctionarenotuniform,andshouldbeanalyzedincombinationwithenvironmentalfactorsandresearchscales.Keyword：nitrogenandphosphorusaddition;grassland;speciesdiversity;ecosystemfunction;氮沉降是現(xiàn)代社會(huì)的熱門(mén)問(wèn)題，人類(lèi)活動(dòng)、工業(yè)發(fā)展等加劇了氮素進(jìn)入到生物圈的速度。氮沉降一方面會(huì)提高植物的光合作用，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，另一方面則會(huì)導(dǎo)致土壤酸化，使植物所需營(yíng)養(yǎng)失衡，致使一部分物種不適應(yīng)生存環(huán)境而被淘汰。氮沉降引起自然界中的氮元素大量聚集，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分不平衡，使生態(tài)系統(tǒng)功能發(fā)生改變。磷作為植物所需營(yíng)養(yǎng)元素，介入光合作用和能量傳遞，促進(jìn)植物早熟。李比希根據(jù)他的研究指出：磷肥，對(duì)提高土壤的肥力，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，有著十分重要的意義[1]。生產(chǎn)力是衡量草地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性是指群落在到達(dá)演替頂級(jí)后出現(xiàn)的能夠進(jìn)行自我更新和維持并使群落構(gòu)造，功能長(zhǎng)期處于一個(gè)較高的水平，波動(dòng)較小的現(xiàn)象[2]。物種多樣性作為討論生態(tài)系統(tǒng)功能的重點(diǎn)，一直以來(lái)都是學(xué)者們主要的研究問(wèn)題。草原是生態(tài)系統(tǒng)中最易操作的，但是由于氮沉降、氣候變化等原因?qū)е虏莸匚锓N多樣性減少，生產(chǎn)力逐步下降，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性性也遭到了毀壞。通過(guò)對(duì)草地物種多樣性與穩(wěn)定性的關(guān)系分析，進(jìn)而把握了草地物種多樣性與穩(wěn)定性的關(guān)系，對(duì)保衛(wèi)物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。1、氮磷添加對(duì)物種多樣性的影響物種多樣性的多少?zèng)Q定著一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，它遭到環(huán)境因素、人類(lèi)活動(dòng)和病蟲(chóng)鼠害等多因素的影響。養(yǎng)分的添加將直接影響植物物種多樣性，它將導(dǎo)致群落物種多樣性增加、減少、無(wú)影響。過(guò)去多數(shù)試驗(yàn)結(jié)果表示清楚氮添加會(huì)降低植物物種多樣性，導(dǎo)致物種多樣性下降主要的原由于：氨毒、光競(jìng)爭(zhēng)、土壤酸化、凋落物富集等原因。隨著學(xué)者們的探究發(fā)現(xiàn)一些本來(lái)僅受氮素限制的植物轉(zhuǎn)為受磷素或者其他元素共同作用，因而很多學(xué)者進(jìn)行了氮磷共同添加對(duì)植物物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能和構(gòu)造影響的實(shí)驗(yàn)。李小坤等在江漢平原黑麥草實(shí)驗(yàn)中證明施用磷肥對(duì)黑麥草產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益均產(chǎn)生了積極的意義，但是磷肥效應(yīng)必須在氮肥使用的基礎(chǔ)上才能發(fā)揮出來(lái)[3]。講明磷添加后可能影響了植物對(duì)氮素的吸收。孫小妹青藏高原試驗(yàn)中發(fā)如今氮磷共同作用時(shí)，禾本科物種數(shù)增加，其他功能群物種多樣性降低?？偨Y(jié)以上試驗(yàn)結(jié)果講明物種多樣性的變化不能僅僅只研究群落水平，應(yīng)與功能群水平結(jié)合講明物種多樣性變化問(wèn)題，同時(shí)我們應(yīng)該根據(jù)不同的草原生態(tài)類(lèi)型情況進(jìn)行詳細(xì)分析。2、氮磷添加對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的影響2.1、植物生產(chǎn)力人們常把生物量當(dāng)作生產(chǎn)力的一種指標(biāo)，植物吸收土壤中的氮磷含量，進(jìn)行光合作用，將其轉(zhuǎn)換為有機(jī)能量存于體內(nèi)。養(yǎng)分添加對(duì)植物生產(chǎn)力的影響大致為兩類(lèi)：增加或減少。宗寧等在藏北退化高寒草甸實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)氮磷添加顯著提高輕度退化群落地下生物量,而對(duì)重度退化群落有降低作用[4]。講明了氮磷添加對(duì)植物生產(chǎn)力在不同情況下產(chǎn)生的影響是不同的，因而在之后的研究中我們要根據(jù)不同退化程度等原因詳細(xì)分析。2.2、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指系統(tǒng)收到了外界干擾后能夠恢復(fù)到原始情況的能力[5]。主要分為恢復(fù)力、抵抗力、變異性和持久力。在當(dāng)前研究中人們通常把群落水平作為研究對(duì)象，多數(shù)研究表示清楚施肥降低了群落穩(wěn)定性，但是Grman對(duì)草地群落的研究表示清楚，氮添加沒(méi)有降低群落的穩(wěn)定性，由于施肥提高了優(yōu)勢(shì)物種的穩(wěn)定性。因而我們?cè)谘芯可鷳B(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)不應(yīng)只研究單一水平，應(yīng)多個(gè)尺度結(jié)合分析。3、氮磷添加對(duì)物種多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系的影響3.1、物種多樣性與生產(chǎn)力關(guān)系物種多樣性與生產(chǎn)力間關(guān)系爭(zhēng)議大致分為三點(diǎn)：物種多樣性與生產(chǎn)力為正相關(guān)、負(fù)相關(guān)和不相關(guān)關(guān)系。劉景江用實(shí)驗(yàn)證明，隨著生物種群數(shù)量的增加和種群層次復(fù)雜度的加大，生態(tài)系統(tǒng)在生物量及生產(chǎn)力上均有明顯增加[6]。朱桂麗在對(duì)青藏高寒草地的研究中也發(fā)現(xiàn)物種豐富度與生產(chǎn)力呈正相關(guān)關(guān)系。講明了隨著物種豐富度增加時(shí)，新增植物吸收土壤中的養(yǎng)分，提高了植物生產(chǎn)力[7]。基于溫帶草地的相關(guān)研究也出現(xiàn)物種多樣性與生產(chǎn)力呈負(fù)相關(guān)關(guān)系的結(jié)果，即物種豐富度高會(huì)使生產(chǎn)力變低[8]。當(dāng)物種豐富度增加時(shí)，光競(jìng)爭(zhēng)等原因影響了植物對(duì)養(yǎng)分的吸收，降低了植物生產(chǎn)力。Kirkwan等對(duì)美國(guó)東南部草原進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，隨著物種多樣性的增加，植物生產(chǎn)力并無(wú)顯著變化[9]?？赡苁怯捎谥参锷a(chǎn)力是由物種多樣性沒(méi)有發(fā)生太大變化的優(yōu)勢(shì)物種控制。因而我們以為兩者之間關(guān)系可能是受選擇樣地的物種豐富度、環(huán)境因子、草地類(lèi)型以及研究尺度等因素的影響。關(guān)于物種多樣性與生產(chǎn)力關(guān)系的研究已有很多，但是當(dāng)前并沒(méi)有找到一個(gè)合理的觀(guān)點(diǎn)來(lái)介紹二者之間的關(guān)系，因而在今后的實(shí)驗(yàn)中，我們應(yīng)該綜合考慮到群落內(nèi)部和外部因從來(lái)研究。3.2、物種多樣性與穩(wěn)定性關(guān)系物種多樣性對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)能否穩(wěn)定有著至關(guān)重要的作用。但是當(dāng)前對(duì)于多樣性與穩(wěn)定性的關(guān)系并沒(méi)有統(tǒng)一的觀(guān)點(diǎn)。在MacArthur和Elton提出多樣性-穩(wěn)定性假講中講明了群落穩(wěn)定性和抵御外來(lái)種入侵的能力均隨多樣性增加而增加[10]。物種多樣性高的植物，生態(tài)系統(tǒng)越復(fù)雜，對(duì)于外界的抵抗力越高，恢復(fù)力越高，因而生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高。Gardner、May他們以為隨著生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，將削弱生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過(guò)學(xué)者們的研究以為：超產(chǎn)效應(yīng)、取樣效應(yīng)、物種同步性、補(bǔ)償效應(yīng)、負(fù)的協(xié)方差關(guān)系和統(tǒng)計(jì)平均效應(yīng)等鼓勵(lì)都影響著物種多樣性與穩(wěn)定性的關(guān)系。但是這些機(jī)理并不能很好的解釋兩者間的關(guān)系，因而我們需要考慮環(huán)境因子和研究尺度等因素對(duì)穩(wěn)定性的影響。4、總結(jié)及瞻望至今，學(xué)者們對(duì)于草地養(yǎng)分添加試驗(yàn)做了大量研究，但是對(duì)于其影響因素和機(jī)理的研究結(jié)果還不能夠達(dá)成一致。因而，我們需要對(duì)當(dāng)前的研究結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)中忽略掉的因素或者無(wú)法驗(yàn)證的機(jī)理，進(jìn)一步的完善試驗(yàn)，多角度的分析總結(jié)，將更好的研究成果應(yīng)用到草地系統(tǒng)恢復(fù)，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。以下為參考文獻(xiàn)[1]張釗.呼倫貝爾草甸草原生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)動(dòng)態(tài)模擬與將來(lái)情景分析[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2021.[2]楊殿林.呼倫貝爾草原群落植物多樣性與生產(chǎn)力關(guān)系的研究[D].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2005[3]李小坤,魯劍巍,魯君明,陳防,黃元仿.磷肥用量對(duì)黑麥草產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響[J].草業(yè)科學(xué),2006(10):18-22.[4]宗寧,石培禮,擰,蔣婧,宋明華,張憲洲,何永濤.氮磷配施對(duì)藏北退化高寒草甸群落構(gòu)造和生產(chǎn)力的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2020,25(12):3458-3468.[5]LoreauM.Biodiversityandecosystemfunctioning:recettheoreticaladvances.Oikos,2000,91:3~17[6]劉景江,錢(qián)文才,楊文成.生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性關(guān)系初探[J].防護(hù)林科技,2008(04):98+127.[7]朱桂麗，李杰，魏學(xué)紅，等．青藏高寒草地植被生產(chǎn)力與生物多樣性的經(jīng)度格局[J]．自然資源學(xué)報(bào)，2021,32(2):210-222．[8]TilmanD,KnopsJ,WedinD,etal.Theinfluenceoffunctionaldiversityandcompositiononecosystemprocesses[J].Science,1997,277:1300-1302.[9]KIRKMANLK,MITCHELLRJ,HELTONRC,et