氮添加对半干旱区草地优势植物种群动态的影响机制

作     者：薛若冰 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李守丽

授予年度：2023年

学科分类：090503[农学-草业科学] 0909[农学-草学] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：长芒草 赖草 氮添加 种群动态 积分投影模型 半干旱区草地 

摘      要：全球变化是二十一世纪人类面临的最大挑战之一。大气氮沉降引起的活性氮在生态系统中的累积正严重威胁着全球生物多样性。草地作为陆地生态系统重要的组成部分,在全球生物多样性保护中发挥着举足轻重的作用。干旱、半干旱区草地生态系统降雨量低,大气氮沉降加剧了盐胁迫,进一步影响生物多样性。我国北方半干旱区草地生态环境相对脆弱,对大气氮沉降尤为敏感。因此,深入了解半干旱区草地优势植物对氮添加的响应对于我国北方半干旱区草地生物多样性保护和可持续发展具有重要意义。本研究以我国北方半干旱区草地优势植物长芒草（Stipa bungeana Trin）和赖草(Leymus secalinus（Georgi）Tzvel)的种群为研究对象,设置了对照（无氮添加）和五个氮添加水平处理,即,1.15 g N·m·yr、2.30 g N·m·yr、4.60 g N·m·yr、9.20 g N·m·yr和13.80 g N·m·yr,每个处理设置5个重复。连续两年追踪了所研究种群内的所有个体的存活、生长、繁殖等生命率数据,并基于调查数据构建了积分投影模型（Integral Projection Models,IPMs）,模拟了不同氮添加处理下长芒草和赖草的种群的动态过程,解析了不同氮添加处理下种群动态变化的规律和驱动机制。本研究的主要研究结论如下:（1）氮添加对长芒草和赖草的存活、生长,以及长芒草的繁殖影响显著。随着氮添加水平的升高,长芒草和赖草的存活率均呈现先升高后降低的趋势,平均株高均显著上升;（2）不同氮添加处理下,长芒草和赖草的种群增长率均低于1,表明这两个物种的种群均呈现衰退状态。不同氮添加处理下种群增长率对种群内个体的存活的变化最为敏感,对个体的年际生长的变化较为敏感,但对繁殖的变化不敏感;（3）生命表响应实验（Life Table Response Experiment,LTRE）分析结果表明,不同氮添加处理下种群增长率的变化主要取决于大个体的存活。以上研究结果表明,在制定半干旱区草地种群管理措施时,需要优先考虑管理措施对种群内大个体存活的影响。本研究结果有望为氮沉降背景下半干旱区草地的保护和管理提供科学依据,通过结合适当的管理措施来提高种群内大个体的存活率,将有助于逆转种群衰退状态,进而实现种群的长期稳定增长。