不合理的土地利用方式以及气候变化导致我国草原生态系统普遍退化,主要表现在土壤养分降低、植被覆盖度减少、生产力下降。外源氮素添加是促进退化草原尽快恢复的一项重要措施,尤其是对那些退化较为严重的草原。该研究选取内蒙古东乌珠穆沁旗不同退化程度(轻度、中度和重度)的草原群落,于2014–2015年开展连续两年的氮素添加实验,设置对照(不添加)、低水平(5.0 g N·m^(–2)·a^(–1))、中水平(10.0 g N·m^(–2)·a^(–1))和高水平(20.0 g N·m^(–2)·a^(–1))4种氮素添加处理,探讨退化草原群落生产力在恢复过程中对不同水平氮素添加的响应。结果显示:(1)高、中水平氮素添加显著提高了轻度退化群落的地上生物量,分别比对照增加了53.1%、51.6%,氮素各水平添加对中度、重度群落地上生物量无显著影响;(2)高、中水平氮素添加显著提高了轻度退化群落中多年生根茎型禾草地上生物量,分别比对照增加了45.1%、47.7%,而多年生杂类草地上生物量分别比对照减少了37.4%、42.1%,但中度和重度退化群落各功能群生物量的响应不显著;(3)三种水平氮素添加对轻、中、重度退化群落物种丰富度在试验期间均没有显著影响。研究结果表明氮素添加有助于提高轻度退化草原中多年生根茎型禾草的生物量,进而提高群落的生物量,但多年生杂类草会被逐渐替代,导致生物量降低,可见施氮对草原恢复的影响取决于草原退化程度。
氮沉降增加将影响草原生态系统固碳,但如何影响草原生态系统CO_2交换目前为止还没有定论。同时,不同类型和剂量氮素对生态系统CO_2交换影响的差异也不明确。选取内蒙古额尔古纳草甸草原,开展了不同类型氮肥和不同剂量氮素添加条件下生态系统CO_2交换的野外测定。实验设置尿素和缓释尿素2种类型氮肥各5个剂量水平(0、5.0、10.0、20.0和50.0g N·m^(–2)·a^(–1))。结果显示,生长季初期及中期降雨量低时,氮素添加抑制生态系统CO_2交换;而生长季末期降雨量较高时促进生态系统CO_2交换。随着氮素添加水平的提高,NEE和GEP均显著增加,当氮素添加量达到10 g N·m^(–2)·a^(–1)时,NEE和GEP的响应趋于饱和。2种氮肥(尿素和缓释尿素)仅在施氮量为5 g N·m^(–2)·a^(–1)时,缓释尿素对生态系统CO_2交换的促进作用显著大于尿素,在其它添加剂量时差异不显著。研究结果表明:氮素是该草甸草原生态系统的重要限制因子,但氮沉降增加对生态系统CO_2交换的影响强烈地受降雨量与降雨季节分配的限制,不同氮肥(尿素和缓释尿素)对生态系统CO_2交换作用存在差异。
