土壤因素對草地植物多樣性的影響（放牧利用下植物根際磷過程對群落結構）

2023-09-16 08:34:55 2

土壤因素對草地植物多樣性的影響?草原生態系統是陸地生態系統中重要的組成部分，在維持全球生態系統服務功能、保障食物安全、維護社會和諧穩定等方面發揮著巨大作用中國的天然草原面積近4億公頃，約佔我國陸地面積的41% ，相比於世界平均水平，中國草原植物生長受磷的限制更大近年來，由於全球氣候變化的影響，中國典型草原土壤的N:P顯著提高，土壤中的磷脅迫更加強烈，我來為大家講解一下關於土壤因素對草地植物多樣性的影響?跟著小編一起來看一看吧!

土壤因素對草地植物多樣性的影響

草原生態系統是陸地生態系統中重要的組成部分，在維持全球生態系統服務功能、保障食物安全、維護社會和諧穩定等方面發揮著巨大作用。中國的天然草原面積近4億公頃，約佔我國陸地面積的41% ，相比於世界平均水平，中國草原植物生長受磷的限制更大。近年來，由於全球氣候變化的影響，中國典型草原土壤的N:P顯著提高，土壤中的磷脅迫更加強烈。

自20世紀80年代以來，中國90%以上草原發生不同程度退化，引發生產力和生態價值的降低和草原生態系統功能的惡化，每年造成巨大的直接損失和間接損失。其中，過度放牧是導致草原退化的重要人為因素之一。放牧通過牲畜的踐踏、啃食和排洩物的歸還影響植物生長和草原生態系統功能。不合理的放牧制度通過牲畜過度啃食植物地上部、破壞土壤結構、改變植物群落結構和養分循環過程等方面加劇植物生長受到的養分的限制，導致草原生產力的衰減。

磷是植物必需的大量元素之一，是植物體內核酸、蛋白質和磷脂等重要物質的必需組分，在核酸合成、光合與呼吸、生物膜的合成與穩定、酶的活化、信號轉導和產量與品質形成等過程中發揮重要作用。然而，絕大多數土壤溶液中有效磷的濃度僅為0.1-10.0 μｍl/L，遠不能滿足植物的正常生長。且磷素進入土壤後移動性差，且易被固定而導致生物有效性降低，使植物出現缺磷症狀 。放牧降低土壤磷的有效性，影響植物對磷的吸收。放牧可能會通過減少有機質和根系分泌物的輸入、改變凋落物品質、降低微生物對有機磷的礦化速率、破壞磷循環等方面降低土壤中有效磷的含量。

植物根際是土壤—植物生態系統中的重要界面，是植物和土壤物質能量信息交流的空間。根際過程對養分的活化決定了土壤養分資源的高效利用，深刻影響植物對養分的吸收和植物生長情況相比於N，植物吸收的絕大部分P都是通過根際過程來完成。中國內蒙古草原土壤平均速效磷含量僅為3.6 mg/kg，植物可以通過根系形態和根系生理的改變適應低磷土壤。

根形態的改變使植物佔據更大空間，增加獲取磷的機會，根生理的改變能夠提高植物吸收磷的效率。根系向根際區域分泌酸性磷酸酶礦化有機磷，也可以釋放質子和小分子酚酸類物質從而提高無機磷的有效性。根際過程依賴於地上部光合產物的投入，地上部磷濃度和土壤磷資源的有效性。典型草原主要植物適應低磷土壤的根系形態和生理響應並不清楚。放牧造成植物地上部和地下部生產力的降低和土壤有效磷濃度的下降都會影響根際過程對養分的活化吸收。但目前在草原生態學的研究中根際過程常常被忽視，根際過程對放牧的響應更是知之甚少。

放牧通過牲畜對牧草的選擇性採食和踐踏作用，使群落結構顯著改變，典型草原多年生禾本科植物優勢度在放牧後顯著降低，多年生雜類草和一年生植物優勢度顯著提高。物種組成和優勢度在放牧前後的變化與其地上部形態可塑性和地下部養分競爭能力緊密相關。物種的根際過程和養分吸收能力密切相關，進而會影響群落生產力。

通過對20種主要草原植物根際磷活化能力的研究發現，一些物種，如冷蒿、星毛委陵菜、寸草苔等的根際具有較強的磷活化能力，根際磷的有效性較高，而一些物種，如大針茅、羊草根際磷活化能力較弱。研究發現，在典型草原中，長期放牧會使以大針茅或羊草為優勢種的群落退化為以冷蒿、寸草苔或星毛委陵菜為優勢種的退化群落。同時，長期放牧顯著降低土壤磷含量，可能加劇磷脅迫。這一結果暗示磷活化能力強的物種可能通過強烈的根際過程提高其可利用的磷庫，滿足對限制性磷養分的需求，從而在放牧後佔據優勢，並避免草原生產力的進一步降低，成為草原退化的狙擊者。