长期氮添加对内蒙古典型草原药用植物和民族植物多样性的影响

论文摘要

自工业革命以来,人类活动引起的氮沉降在世界范围内广泛存在,威胁着许多陆地和水生生态系统。大气氮沉降已经被证实能够提高生态系统生产力,降低生物多样性,改变陆地生态系统物质循环,驱动生态系统的结构与功能发生改变。而我国又是氮沉降热点区域之一,北方草地占我国草地面积的78%左右,是我国草地面积的主要组成部分。在生态系统层面,氮沉降对生物多样性的影响主要集中在物种丰富度以及土壤酸化、阳离子毒性、变化的生理反应、地上和地下相互作用等相关机制。然而,关于哪些物种将在当地丧失的研究,特别是关于它们对人类的用途的研究,仍未得到充分的探索。草本类药用植物和民族植物多样性是提供生态系统功能和服务的基础,然而,目前还缺乏药用植物和民族植物对氮沉降响应的清晰理解。为了解决这方面的问题,本研究基于北方草地3200 km样地及锡林浩特长期定位监测平台,利用中国科学院内蒙古草原生态系统研究定位站的氮添加控制实验平台,对内蒙古温带典型草原开展了为期10年氮添加（0,1,2,3,5,10,15,20,50 g N m-2 yr-1）,4年氮添加停止实验,采用逻辑斯蒂回归的统计分析方法,结合其他统计方法来探索氮添加以及氮添加停止对药用植物和民族植物的影响。通过研究得到以下结论:（1）北方草原植物种类比较丰富,3200 km样带共有药用植物30科76属118种,在科的组成结构上,植物种类主要集中于豆科和菊科这两个大科,而多数科只有少数种和单种。本样带共有4大类区系性质成分和11个地理成分类型,总体呈温带特性,各类温带分布类型共有96种,占样带总种数的58%。锡林浩特野外长期定位监测样地共有药用植物22科36属51种,根据谱系分析可分为4大类群,第一大类群包括蔷薇科,桑科,豆科等7科18个物种;第二大类群包括唇形科,玄参科,菊科等11个科23个物种;第三大类群只有毛茛科两个物种;最后一个类群包括鸢尾科,百合科,禾本科3个科,8个物种。锡林浩特氮沉降平台共有药用植物22科44属53种。（2）氮素的持续添加造成物种多样性的降低。不同类型物种对氮添加的响应不同。即便是在氮添加浓度很低的处理,氮添加依然会导致物种多样性降低。相对于非药用植物,药用植物和民族植物对氮素添加不太敏感,发生丢失的阈值氮添加浓度为10 g N m-2 yr-1。药用植物和民族植物具有更高的抵抗氮添加累积效应的能力,与非药用植物相比有1年的滞后期。氮添加对药用植物和民族植物的不同功能群的影响有所不同,但都呈现下降趋势。多年生杂草和一/二年生杂草丢失的阈值氮添加浓度为10-15 g N m-2 yr-1,而多年生禾草仅在50 g N m-2 yr-1时出现显著降低,重点关注杂类草药用植物和民族植物多样性的保护和应用。（3）氮添加停止后,植物物种多样性仍然受氮添加的影响,与继续氮添加的处理间没有发生显著变化;经过4年的氮恢复,无论是药用植物和民族植物,还是非药用植物,其物种丰富度仍然没有恢复,只是在氮添加浓度为50 g N m-2 yr-1时有所回升。4年氮添加停止实验结果表明,植物群落物种多样性的恢复需要缓慢的时间,能否恢复到原来的多样性状态仍然不清楚。在真实环境下,氮沉降不会立即停止,而是缓慢的发生变化,因此受到氮沉降影响的物种多样性是否能恢复到未加氮水平还需要长期持续的观测,以便评估未来氮沉降减少对生态系统生产力的影响。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 邵灵玉

导师: 王永吉,韩兴国

关键词: 氮沉降,药用植物和民族植物,生物多样性,功能群,逻辑斯蒂回归

来源: 山西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农作物

单位: 山西师范大学

基金: 韩兴国研究员和黄建辉研究员共同主持的国家自然科学基金项目

分类号: S567;Q948

DOI: 10.27287/d.cnki.gsxsu.2019.000615

总页数: 77

文件大小: 4356K

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