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温性荒漠化草原不同放牧强度下氮素示踪研究

作　者: 侯彦会
导　师: 刘荣堂；周学辉
学　校: 甘肃农业大学
专　业: 草业科学
关键词: 温性荒漠化草原 放牧强度 氮素示踪
分类号: S812
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文以甘肃景泰县温性荒漠化草原为研究对象,分析研究了不同放牧强度对温性荒漠化草原植被、土壤的影响,并采用15N同位素示踪技术对不同氮肥处理条件下标记氮素的吸收、分配、损失及利用率进行了研究。其结果如下:（1）随放牧压力梯度的增加,植被株高、密度、覆盖度和地上生物量均有不同程度的降低,物种的组成和结构也受到显著影响。随放牧强度的增加,优良牧草比例降低,牧草粗蛋白含量逐渐减小;牧草粗脂肪含量在2.90%～3.33%之间。轻牧区牧草粗灰分含量最大,而重牧区牧草粗灰分含量最小;该温性荒漠化草原各放牧区牧草钙含量均较低;不放牧与重度放牧均不利于牧草对磷元素的吸收利用。（2）随着放牧强度的增大,土壤含水量降低,而土壤容重则逐渐增加;温性荒漠化草原不同放牧区土壤的pH在8.4～8.9之间,土壤呈弱碱性;随放牧强度的增大,有机质含量与全氮量均基本呈现逐渐减小的趋势;土壤有机质由8.01%下降到1.93%,表层土壤全氮降幅达41.7%;速效养分以少磷多氮富钾为特点,放牧对速效氮、速效磷和速效钾含量影响显著,尤其是对表层土壤的影响最为显著。不同放牧强度草地土壤脲酶活性不同,土壤剖面中脲酶活性的变化趋势是表层明显高于下层;放牧对于表层土壤过氧化氢酶活性影响较大。（3）氮素添加对植物地上生物量和土壤表层地下生物量影响较大,中度放牧草地地上生物量和0～10cm生物量明显高于重度放牧草地;对于中度放牧草地,氮素梯度为24.5gN·m-2的处理地上器官全氮含量最高,而重度放牧草地,氮素梯度为12.25gN·m-2的处理地上器官全氮含量达最高值;中度放牧草地和重度放牧草地两土层的土壤全氮含量均随着氮素添加量的增加而逐渐增加。（4）在该温性荒漠化草原上,植物对标记氮素的回收率为3.84%～11.67%。氮素添加显著影响植物对标记氮素的回收,随着添加氮素量的增加,植物吸收利用的肥料氮素呈增加的趋势,地上和地下植物器官对标记氮素的回收量均显著提高,但回收率则随添加氮素量的增加逐渐减小。从标记肥料氮素回收量来看,重牧区植物地上器官的氮素回收量明显低于中牧区的氮素回收量。植物在生长季内所吸收的氮素18.19%～48%来源于肥料,52%～81.81%来源于土壤,土壤氮仍然是植物吸收利用氮素的最主要的来源。（5）经过一个生长季以后,存留在土壤中的15N占添加的标记氮素的50.43%～84.41%。而且存留于土壤中的添加氮素较均匀地分配到0～10cm土层和10～20cm土层之中。各土层存留的标记氮素量均随着氮素添加量的增加而显著提高。底层土壤中存留的氮素略高于表层土壤中存留的氮素。（6）两种放牧强度草地上不同施氮量处理间肥料氮的损失量和损失率均差异较大。肥料氮的损失量在0.48gN·m-2～22.41gN·m-2之间,而肥料氮的损失率在3.92%～45.73%之间。两种放牧强度草地肥料氮的损失量和损失率均随着氮素添加量的增加而增加。（7）损失/回收比分析表明,在该试验条件下,添加12.25gN·m-2的处理损失/回收比最低,其风险最低,收益最高,为该温性化荒漠草原的最经济施氮量,在草原生态系统的管理中可供参考。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
前言  10-12
1 文献综述  12-23
  1.1 放牧强度与草地退化研究进展  12-15
    1.1.1 放牧强度与草地退化  12
    1.1.2 放牧对草地植被的影响  12-13
    1.1.3 放牧对草地土壤的影响  13-14
    1.1.4 放牧退化草地的施肥改良研究  14-15
  1.2 氮素示踪技术及其研究进展  15-23
    1.2.1 ~(15)N同位素示踪技术概述  15
    1.2.2 ~(15)N同位素示踪技术在农业研究中的应用  15-21
      1.2.2.1 ~(15)N同位素示踪技术在生物固氮方面的应用  16-17
      1.2.2.2 ~(15)N同位素示踪技术在科学施肥方面的应用  17
      1.2.2.3 ~(15)N同位素示踪技术在氮素转化研究中的应用  17-18
      1.2.2.4 ~(15)N同位素示踪技术在肥料利用率方面的应用  18-19
      1.2.2.5 ~(15)N同位素示踪技术在氮素去向方面的应用  19-21
        1.2.2.5.1 作物对肥料氮的吸收利用  19-20
        1.2.2.5.2 肥料氮在土壤中的固持  20
        1.2.2.5.3 肥料氮素的损失  20-21
    1.2.3 ~(15)N同位素示踪技术在草地生态系统中的应用  21-23
2 材料与方法  23-28
  2.1 试验地概况及试验设计  23-24
    2.1.1 试验地概况  23
    2.1.2 试验设计  23-24
      2.1.2.1 同位素~(15)N肥料  23
      2.1.2.2 围栏布置与羊只的选择  23-24
      2.1.2.3 施肥处理  24
  2.2 样品采集与处理方法  24-25
    2.2.1 盆内样品的采集与处理方法  24-25
      2.2.1.1 植物凋落物的采集与处理  24
      2.2.1.2 植物地上部分的采集与处理  24-25
      2.2.1.3 植物地下部分的采集与处理  25
      2.2.1.4 土壤样品的采集与处理  25
    2.2.2 微区外样品的采集与处理方法  25
      2.2.2.1 植物样品的采集与处理  25
      2.2.2.2 土壤样品的采集与处理  25
  2.3 样品的测定方法  25-27
    2.3.1 微区外样品的测定方法  25-26
      2.3.1.1 植被群落特征的测定  25
      2.3.1.2 植物品质的测定  25
      2.3.1.3 土壤理化性质的测定  25-26
    2.3.2 ~(15)N样品的分析与计算方法  26-27
  2.4 数据处理与统计分析方法  27-28
3 结果与分析  28-45
  3.1 不同放牧强度下草地植物与土壤状况  28-36
    3.1.1 不同放牧强度草地植被群落特征  28-29
      3.1.1.1 不同放牧强度草地优势植物及其高度值与频度值  28-29
      3.1.1.2 不同放牧强度草地植被盖度值、密度值及地上生物量  29
    3.1.2 不同放牧强度草地牧草品质特征  29-30
      3.1.2.1 不同放牧强度草地牧草干物质含量的变化  30
      3.1.2.2 不同放牧强度草地牧草粗蛋白含量的变化  30
      3.1.2.3 不同放牧强度草地牧草粗脂肪含量的变化  30
      3.1.2.4 不同放牧强度草地牧草粗灰分含量的变化  30
      3.1.2.5 不同放牧强度草地牧草钙、磷含量的变化  30
    3.1.3 不同放牧强度草地土壤理化性质特征  30-34
      3.1.3.1 不同放牧强度土壤含水量的变化  31
      3.1.3.2 不同放牧强度土壤容重的变化  31-32
      3.1.3.3 不同放牧强度土壤pH的变化  32-33
      3.1.3.4 不同放牧强度土壤有机质的变化  33
      3.1.3.5 不同放牧强度土壤全氮的变化  33
      3.1.3.6 不同放牧强度土壤速效氮的变化  33
      3.1.3.7 不同放牧强度土壤速效磷的变化  33-34
      3.1.3.8 不同放牧强度土壤速效钾的变化  34
    3.1.4 不同放牧强度草地土壤酶活性特征  34-36
      3.1.4.1 不同放牧强度草地土壤脲酶活性特征  34-35
      3.1.4.2 不同放牧强度草地土壤碱性磷酸酶活性特征  35
      3.1.4.3 不同放牧强度草地土壤过氧化氢酶活性特征  35-36
  3.2 不同放牧强度草地氮素去向的示踪研究  36-45
    3.2.1 氮素添加对植物生物量的影响  36-37
    3.2.2 氮素添加对植物和土壤全氮含量的影响  37-39
    3.2.3 植物对标记氮素的回收量和回收率  39-41
      3.2.3.1 地上器官对标记氮素的回收量和回收率  40
      3.2.3.2 地下器官对标记氮素的回收量和回收率  40-41
    3.2.4 标记氮素在土壤中的存留量和存留率  41-42
    3.2.5 植物对不同来源氮素的吸收  42-43
    3.2.6 标记氮素的损失量和损失率  43-44
    3.2.7 草地的经济施肥量  44-45
4 结论与讨论  45-51
  4.1 不同放牧强度草地植被群落特征  45
  4.2 不同放牧强度草地牧草品质特征  45
  4.3 不同放牧强度草地土壤理化性质特征  45-46
  4.4 不同放牧强度草地土壤酶活性特征  46
  4.5 氮素添加对植物生物量以及植物和土壤全氮量的影响  46-47
  4.6 植物对标记氮素的回收量和回收率  47
  4.7 标记氮素在土壤中的存留量和存留率  47-48
  4.8 植物对不同来源氮素的吸收  48
  4.9 标记氮素的损失量和损失率  48
  4.10 温性荒漠化草原的经济施肥量  48-51
参考文献  51-58
导师简介  58-59
个人简介  59-61

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中图分类: > 农业科学 > 畜牧、动物医学、狩猎、蚕、蜂 > 普通畜牧学 > 草地学、草原学
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