天山北坡典型草地净初级生产力对氮沉降及气候变化的响应阈值研究

彭开兵 韩其飞,2 李超凡 许文强 唐华岗 王婧 张昌银 王珂

0 引言

受独特的地理位置和自然条件影响,新疆具有丰富的自然资源,但生态环境极其脆弱,易受全球气候变化以及人类活动等外界因素的影响,成为生态环境脆弱区．近30年来新疆干旱区降水量呈现增加的趋势,年降水量平均每10年增加1.2 mm[1-2]．随着CO2等温室气体排放的不断增加,全球变暖在持续加剧[3]．在此气候背景下,近55年新疆草地净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)总量的时间动态变化总体呈缓慢增加趋势,平均每10年递增速率约为1.8 g·m-2(以C计,下同)[4]．然而,任何生物对于环境因子的适应都会有一个生态学上的最大量和最小量,超过这个最大量或者低于这个最小量,生物的生长就会受到影响．干旱区草地生态系统对温度和降水的响应是否存在阈值,有待深入研究．

氮素作为陆地生态系统中植物生长需要最多的营养元素之一,是限制大多数陆地植物光合作用的主要因子[5]．草地生态系统的氮沉降研究表明,尽管氮沉降可以提高草地土壤氮的利用率,提高草地生态系统的生产力,但是氮沉降也对草原物种丰度、土壤基本理化性质等产生了影响[6]．通常,氮沉降增加直接提高生态系统的可利用性氮含量,显著影响着植物-土壤系统的氮素循环,促进植物光合作用,提高净初级生产力．但是随着施氮量的增加,施氮对植物光合作用的影响逐渐减弱甚至是无影响[7]．

在水热条件显著改善的前提下,氮素对……