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氮(Nitrogen,N)循环是三大地球生物化学循环之一。工业化以来以及全球经济的快速发展,导致世界范围内氮沉降不断增加,并对陆地生态系统和水生生态系统造成了强烈的影响,因而已经成为人类不得不面对的环境问题,是全球变化研究领域内的重要热点问题之一。同时不断增强的人类活动使得生态环境退化,并对群落生产力、物种组成和生态系统过程造成了显著影响。过度放牧作为一种重要的人为干扰,被认为是中国北方半干旱和干旱地区植被和土壤退化的主要原因之一。目前,多采用围栏封育等措施进行植被和土壤恢复。关于围封对植物个体、群落及生态系统影响的研究主要集中于草原生态系统,对于干旱区荒漠生态系统的群落物种组成及其对全球变化的响应依然缺乏足够的认识,类似研究仍然较少。由于干旱区生态环境的脆弱性和对人类活动及全球变化的敏感性,研究氮沉降和围封对干旱区生态系统结构与功能的影响十分必要。为了探明氮添加和围封对于干旱区荒漠植物和土壤的影响,本研究选择在甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区的实验区进行,以黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr.)和骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)群落为对象,通过连续4年的围封(载畜量:0 Vs 2.43只羊hm-2)和不同浓度的氮添加(0、10、30、50 kg N hm-2year-1)处理,研究干旱环境下荒漠植物养分特征、土壤性质对氮添加的响应,探讨了围封和氮添加对植物养分回收及群落结构的影响及可能的影响机制。研究结果有助于进一步理解内陆干旱区植物对氮沉降和围封管理的响应,及干旱生态系统植物群落的演替趋势,为干旱区荒漠生态系统的管理提供理论依据。主要研究结果如下:(1)围封处理之后,土壤全氮含量从0.76 mg g-1显著增加到1.51 mg g-1,硝态氮含量从1.10 mg kg-1显著增加到4.72 mg kg-1,而土壤pH值从8.57显著降低至7.47;除土壤铵态氮含量随氮添加浓度升高而显著升高外,土壤pH值等理化性质在不同浓度氮添加之间均无显著差异。(2)围封处理显著提高了植物群落的生产力水平。围封区的植被高度(48.33 cm)、盖度(51.01%)及地上生物量(76.30 g m-2)均显著高于自由放牧区(13.63 cm、32.61%、35.85 g m-2),但植被密度无显著差异;香农-威纳指数和辛普森指数均显著增加。(3)围封处理后,骆驼刺的相对盖度(从24.97%至56.52%)以及地上生物量(从21.80 g m-2至56.71 g m-2)均显著增加,黑果枸杞的相对盖度(从55.45%至23.21%)和相对密度(从16.24%至6.66%)均显著降低,对黑果枸杞的地上生物量无明显影响。在围封区内,骆驼刺的相对盖度和密度均显著高于黑果枸杞。(4)氮添加对于两种植物叶片的元素含量影响不同。整体而言,不同浓度氮添加之间的叶片元素含量无明显差异。氮(N),磷(P),钾(K)三种营养元素含量都随着季节的推移逐渐降低,钠(Na)含量随季节的推移逐渐升高,趋于向衰老叶片中累积。围封对两种植物不同元素含量的影响也有差异。在9月份,围封区内骆驼刺叶片的氮含量显著低于放牧区;在5月份,围封区内黑果枸杞和骆驼刺叶片的P含量都显著低于放牧区;但两种植物叶片的K含量在围封区内均显著高于放牧区。(5)氮添加对于两种植物元素回收效率的影响不同。骆驼刺的N、P、K回收效率均随着氮添加浓度的升高而显著升高;黑果枸杞的K回收效率随氮添加浓度的升高而显著升高;氮添加对于两种植物的Na回收效率均无显著影响。无论在围封区还是自由放牧区,骆驼刺的N回收效率均显著高于黑果枸杞;在围封区内骆驼刺的P回收效率显著高于黑果枸杞,K回收效率显著低于黑果枸杞。综上所述,在干旱荒漠生态系统中,4年的围封处理促进了骆驼刺-黑果枸杞群落中骆驼刺的更快速生长,显著影响了植物群落的结构组成,提高了植物群落的生产力水平,但氮添加对植物群落结构组成并没有显著影响。是围封而不是氮添加对干旱区土壤理化性质和植物群落有更大的影响。