李 丹， 圖 雅， 史超逸， 吳倩倩， 張 曉， 時(shí)忠杰， 楊曉暉， 劉艷書*

(1. 中國林業(yè)科學(xué)研究院荒漠化研究所， 北京 100091; 2. 中國林業(yè)科學(xué)研究院生態(tài)保護(hù)與修復(fù)研究所， 北京 100091；3. 北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院， 北京 100083)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、化石燃料燃燒以及氮肥施用量的急劇增加導(dǎo)致大氣氮沉降增加，持續(xù)氮沉降在提高生產(chǎn)力的同時(shí)對生態(tài)系統(tǒng)多樣性產(chǎn)生威脅，改變碳、氮、磷生物地球化學(xué)循環(huán)[1]。一般認(rèn)為適量氮添加可通過改變草原群落物種組成來提高草原群落生產(chǎn)力、恢復(fù)退化草原群落的物種多樣性[2-3]。不同植物氮利用策略不同，長期氮添加在增加灌木植物群落物種豐富度的同時(shí)會(huì)降低草本植物群落物種豐富度[4]。近期研究表明，氮添加主要是通過減少禾本科植物的方式降低半干旱區(qū)草原群落物種豐富度[5]。目前，國內(nèi)關(guān)于氮沉降對灌叢草原的影響的研究非常薄弱。

近幾十年來，在氣候變化、過度放牧和土地利用方式改變等影響下，灌叢化在世界范圍內(nèi)干旱、半干旱區(qū)草原生態(tài)系統(tǒng)中廣泛存在[6]。草原灌叢化一方面會(huì)促進(jìn)草原群落凈初級生產(chǎn)力、養(yǎng)分循環(huán)及土壤有機(jī)質(zhì)積累[7]，另一方面也會(huì)改變草原群落的結(jié)構(gòu)和功能，降低草原群落物種豐富度、多樣性[8]。盡管目前關(guān)于灌叢化對草原群落的影響沒有統(tǒng)一結(jié)論，灌叢化過程會(huì)降低以牛羊放牧為主的草原群落的優(yōu)質(zhì)牧草生產(chǎn)力，限制動(dòng)物的采食，影響草地生態(tài)系統(tǒng)多功能[9-10]。因此，過去半個(gè)世紀(jì)，美國、澳大利亞和非洲的科學(xué)家通過刈割、火燒等灌木去除手段控制草原灌叢化，但是恢復(fù)的效果是短暫的[9]。在中國也有大面積草原發(fā)生了灌叢化，其中內(nèi)蒙小葉錦雞兒灌叢化草原最為典型，約占地510萬hm2，且有不斷擴(kuò)張的趨勢[11-12]。目前，我國對灌叢化草原的研究剛剛起步，少量研究主要集中在灌叢化對草原群落結(jié)構(gòu)的影響上[13-14]，關(guān)于氮沉降對灌叢草原植物養(yǎng)分含量及化學(xué)計(jì)量特征的影響尚不清晰。

化學(xué)計(jì)量是研究植物多種化學(xué)元素質(zhì)量平衡的一種綜合方法，在長期進(jìn)化過程中，生物體內(nèi)C∶N∶P比值是相對穩(wěn)定的[15-16]。Xia和Wan[17]通過對304篇文獻(xiàn)456種陸生植物養(yǎng)分含量Meta分析，發(fā)現(xiàn)氮添加增加了全球陸地生態(tài)系統(tǒng)中豆科植物地上部分N含量但對其地下部分沒有顯著影響，而非豆科雜類草和禾本科植物地上、地下組織N含量對氮添加的響應(yīng)沒有明顯差異。在內(nèi)蒙古典型草原的研究發(fā)現(xiàn)氮添加會(huì)增加植物地上部分N含量，降低C∶N[18]；羊草葉片N含量比莖高，氮添加會(huì)增加羊草莖葉N含量和N∶P，降低羊草莖葉C∶N[19]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)氮添加會(huì)增加典型草原植物葉片N、P含量和葉片N∶P，降低葉片C∶N和C∶P[21-22]。氮添加對典型草原米氏冰草(Agropyroncristatum)、西伯利亞羽茅(Achnatherumsibiricum)、大針茅(Stipagrandis)等草本植物葉片P含量沒有影響[23]，而Li等[24]則發(fā)現(xiàn)氮添加會(huì)降低禾本科植物地上部分P含量。目前的研究主要關(guān)注了氮添加對草原群落及植物個(gè)體養(yǎng)分狀況的影響，但是在草原灌叢化背景下，氮添加對灌叢化草原優(yōu)勢種的影響并未引起足夠重視。

內(nèi)蒙古錫林郭勒草原屬于歐亞大陸溫性典型草原，近年來小葉錦雞兒灌叢大面積擴(kuò)張，草原群落結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了改變。小葉錦雞兒是一種豆科固氮灌木，與草本植物相比具有較強(qiáng)的生存能力，其擴(kuò)張可能會(huì)影響典型草原優(yōu)勢植物的生長[10-11]。羊草作為典型草原主要優(yōu)勢建群種，在維持草原生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性方面起著至關(guān)重要的作用[25]。因此，我們假設(shè)氮添加對灌叢下草本養(yǎng)分特征沒有顯著影響，但是會(huì)促進(jìn)叢間草本養(yǎng)分積累。為驗(yàn)證我們的假設(shè)，本研究以內(nèi)蒙古錫林郭勒小葉錦雞兒灌叢草原優(yōu)勢種羊草為研究對象，比較分析氮添加對灌叢下與灌叢間優(yōu)勢物種羊草莖葉C，N，P元素含量的及其化學(xué)計(jì)量特征的影響，探討灌叢是否會(huì)削弱氮添加對典型草原優(yōu)勢植物養(yǎng)分含量影響，以及灌叢對C∶N∶P化學(xué)計(jì)量特征的影響分異。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究區(qū)位于歐亞大陸典型草原核心區(qū)，內(nèi)蒙古錫林浩特市西北100 km小葉錦雞兒灌叢草原樣地(116°03′～116°07′ E，44°18′～44°25′ N)。研究區(qū)屬典型溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥(日均溫度-22℃)，夏季溫暖濕潤(日均溫度19℃)。年降雨量為280～350 mm，降雨多集中在7—9月，占全年降水量的60%以上，無霜期90～100 d。地帶性土壤類型以暗栗鈣土為主，土層厚達(dá)1.0 m以上。地帶性植被屬溫性典型草原，植物群落以羊草為優(yōu)勢種，亞優(yōu)勢種有大針茅和糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)，伴生種有胡枝子(Lespedezabicolor)、知母(Anemarrhenaasphodeloides)、狗尾草(Setariaviridis)等。灌木植物以小葉錦雞兒為主，鑲嵌分布在典型草原基質(zhì)中，形成蓋度低于30%的小葉錦雞兒灌叢草原。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)處理

本研究中氮添加實(shí)驗(yàn)處理采用完全隨機(jī)區(qū)組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)置6個(gè)水平氮添加處理，分別為0 g·m-2·a-1，2.5 g·m-2·a-1，5 g·m-2·a-1，10 g·m-2·a-1，15 g·m-2·a-1和20 g·m-2·a-1(文中標(biāo)記為CK，N2.5，N5，N10，N15，N20)，每個(gè)處理4個(gè)重復(fù)，共計(jì)24個(gè)小區(qū)，實(shí)驗(yàn)小區(qū)面積均為50 m×20 m，相鄰小區(qū)留5 m寬的緩沖帶。在每個(gè)處理小區(qū)內(nèi)選取4叢灌木，分別在灌叢下與灌叢1 m外選取草本(文中標(biāo)記為灌叢下和灌叢間)，取樣時(shí)保證灌叢間草本樣品距離其他灌叢大于1 m。2018年6月開始處理氮添加實(shí)驗(yàn)，為保證施肥效果，施肥時(shí)間選擇在生長季雨季來臨之前(通常在6月底大雨之前)，將預(yù)先稱好的尿素一次性均勻地施撒在樣方中，對照組不施肥。

圖1 研究區(qū)位置示意圖、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖及灌叢化草原植被景觀Fig.1 Location of experiment site,the experimental design and the shrub encroached steppe

1.3 樣品采集與元素測定

2019年7—8月，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)小區(qū)中隨機(jī)選取4叢小葉錦雞兒，分別在灌叢間和灌叢下隨機(jī)選取20株健康、完整的羊草。將羊草齊地面剪下、裝入自封袋中，密封后放入黑暗冰箱保存，帶回實(shí)驗(yàn)室后按莖、葉分開，在65℃烘箱中烘干至恒重；然后將烘干的植物樣品用球磨儀研磨，過篩后用于全碳、氮、磷測定。采用重鉻酸鉀(外加熱法)測定樣品C含量，用凱氏定氮法測定樣品全N含量，用鉬銻抗比色法測定樣品全P含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本文使用SPSS Statistics 19軟件處理分析數(shù)據(jù)，采用線性混合效應(yīng)模型(Linear Mixed Model)檢驗(yàn)氮添加和灌叢斑塊對羊草群落養(yǎng)分含量與化學(xué)計(jì)量特征的影響，將灌叢作為氮添加的巢式因子。采用單因素方差分析法(One-Way ANOVA)分別檢驗(yàn)氮添加對灌叢間和灌叢下羊草莖葉C，N，P含量及其化學(xué)計(jì)量的影響；采用Pearson相關(guān)分析研究灌叢間和灌叢下羊草莖葉養(yǎng)分含量間的相關(guān)關(guān)系；采用OriginPro 8軟件作圖。

為了分析灌叢下和灌叢間羊草莖葉C，N，P養(yǎng)分含量間的變異，計(jì)算了對應(yīng)指標(biāo)的變異系數(shù)(CV，%)。

變異系數(shù)=(標(biāo)準(zhǔn)差/算數(shù)平均值)×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 氮添加對灌叢草原羊草莖葉C，N，P含量的影響

氮添加顯著影響羊草葉片N，P含量(P<0.05)，而對葉片C含量沒有顯著影響；灌叢斑塊對羊草葉片C，N，P含量影響顯著(P<0.05)；氮添加和灌叢斑塊的交互作用對羊草葉片C，N，P含量沒有顯著影響(表1)。氮添加使灌叢下羊草葉片N，P含量比灌叢間羊草葉片N，P含量分別顯著增加了19.3%，24.1%，而灌叢下羊草葉片C含量比灌叢間羊草葉片C含量顯著降低了4.0%。灌叢間羊草葉片N含量在19.30～22.55 g·kg-1之間，葉片P含量在0.74～0.97 g·kg-1之間，與對照組相比N10，N20處理下灌叢間羊草葉片N含量分別增加了12.4%和14.4%。灌叢下羊草葉片N含量在22.62～26.75 g·kg-1之間，葉片P含量在0.96～1.14 g·kg-1之間，其中N2.5處理下葉片P含量比對照降低了15.8%(圖2a，2b，2c)。

表1 氮添加和灌叢斑塊對羊草莖葉C，N，P含量及化學(xué)計(jì)量特征的影響Table 1 Effects of N addition,shrub patch and the interactions on the C,N,P concentration and the stoichiometric characteristics of L. chinensis

圖2 氮添加對小葉錦雞兒灌叢下和灌叢間羊草莖葉C，N，P含量的影響Fig.2 The effect of N addition rates and shrub patch on the C,N,P concentration of the leaves and stems of L. chinensis under the shrub patches and between the shrubs (mean±SE)注：不同字母表示氮素添加水平間差異顯著(P<0.05)，大寫字母表示灌叢下，小寫字母表示灌叢間。右上角小圖中***表示灌叢間及灌叢下差異極顯著(P<0.001)，**表示灌叢間及灌叢下差異極顯著(P<0.01)，*表示差異顯著(P<0.05)，ns表示沒有顯著差異(P>0.05)，下同Note:Different letters indicate significant differences among N addition treatments at 0.05 level,the capital and lowercase letters indicate under the shrub patches and between the shrubs,respectively;***,** and * indicate significant difference between shrub patch treatments at 0.001,0.01 and 0.05 level,respectively;ns means no significant different in the upper right figure,the same as below

氮添加顯著影響羊草莖C，N含量(P<0.05)，而對羊草莖P含量沒有顯著影響；灌叢斑塊顯著影響羊草莖N含量(P<0.05)，而對羊草莖C，P含量沒有顯著影響；氮添加和灌叢斑塊的交互作用顯著影響羊草莖N含量(P<0.05)，而對羊草莖C，P含量沒有顯著影響。灌叢間羊草莖N含量在12.45～16.22 g·kg-1，隨氮添加增加而增加，與對照相比N15和N20處理約增加了15.4%和30.2%；灌叢間羊草莖P含量在0.84～1.21 g·kg-1之間。灌叢下羊草莖N含量在12.33～14.00 g·kg-1之間，其P含量在0.93～1.11 g·kg-1之間，氮添加降低灌叢下羊草莖C含量，其中N15處理比對照降低了9.7%(圖2 d，e，f)。

2.2 氮添加對灌叢草原羊草莖葉化學(xué)計(jì)量特征的影響

氮添加及灌叢斑塊都顯著影響羊草葉片C∶N和C∶P(P<0.05)，而對羊草葉片N∶P沒有顯著影響；氮添加和灌叢斑塊的交互作用對羊草葉片N∶P，C∶N和C∶P均沒有顯著影響。隨氮添加水平的增加，灌叢間羊草葉片C∶N呈降低的趨勢，而N∶P呈增加的趨勢(圖3a，c)；灌叢間羊草葉片C∶P在N15處理下達(dá)最小值，比對照降低了9.5%(圖3b)。隨氮添加水平的增加，灌叢下羊草葉片化學(xué)計(jì)量變化趨勢均不顯著(圖3a，b，c)。

圖3 氮添加對灌叢下與灌叢間羊草莖葉C∶N，C∶P，N∶P的影響(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差)Fig.3 The effect of N addition rates on the C∶N,C∶P,N∶P of the leaves and stems of L. chinensis under the shrub patches and between the shrubs (mean±SE)

氮添加對羊草莖C∶N影響顯著(P<0.05)，而對莖N∶P和C∶P沒有顯著影響；灌叢斑塊對羊草莖C∶N，C∶P和N∶P沒有顯著影響，氮添加處理和灌叢斑塊的交互作用對羊草莖C∶N，C∶P，N∶P均沒有顯著影響。灌叢間及灌叢下羊草莖C∶N隨氮添加水平的增加呈現(xiàn)降低趨勢，其中N10，N15和N20處理下灌叢間羊草莖C∶N比對照分別降低了16.6%，12.1%，21.2%(圖3d)。

2.3 氮添加對灌叢下與灌叢間羊草養(yǎng)分特征相關(guān)關(guān)系的影響

在灌叢間與灌叢下，羊草莖N含量與葉片N含量及莖葉P呈極顯著正相關(guān)(P<0.05)，莖P含量與葉片P含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，莖C含量與葉片C含量間無顯著相關(guān)性。灌叢下葉片N含量與葉片C含量呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與葉片P含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。但是，灌叢間羊草葉片N含量與葉片C和P含量均沒有顯著相關(guān)性(圖4)。

圖4 小葉錦雞兒灌叢間(a)及灌叢下(b)羊草莖葉C，N，P含量相關(guān)分析Fig.4 Pearson correlation analysis of C,N and P concentration of the leaves and stems of L. chinensis under the shrub patches and between the shrubs注：各元素含量的單位為g·kg-1，圖中綠色表示正相關(guān)，紅色表示負(fù)相關(guān)，圓圈面積越大相關(guān)性越強(qiáng)；**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)，*表示顯著相關(guān)(P<0.05)Note:In the figure,green indicates positive correlation,red indicates negative correlation,and the larger the circle area,the stronger the correlation;** and * indicate significant correlation at 0.01 and 0.05 level,respectively

2.4 氮添加對灌叢下和灌叢間羊草養(yǎng)分含量與化學(xué)計(jì)量特征變異系數(shù)的影響

在不同氮添加處理下，灌叢間羊草莖葉C，N，P含量變異系數(shù)和化學(xué)計(jì)量特征變異系數(shù)均高于灌叢下相應(yīng)的變異系數(shù)。其中，灌叢間羊草葉片C含量的變異系數(shù)為2.95，為灌叢下羊草的2.2倍；灌叢間羊草葉N∶P的變異系數(shù)為4.94，為灌叢下羊草的1.6倍；灌叢間羊草莖C∶N和C∶P的變異系數(shù)分別達(dá)到11.28和15.11，為灌叢下羊草的1.8倍和2.2倍(表2)。

表2 不同氮添加水平下灌叢間及灌叢下羊草C，N，P含量的平均值和變異系數(shù)Table 2 Mean and coefficient of variation of the C,N,P concentration under different nitrogen addition rate for L. chinensis under the shrub patches and between the shrubs

3 討論

3.1 氮添加對小葉錦雞兒灌叢下、灌叢間羊草養(yǎng)分含量及其化學(xué)計(jì)量特征的影響

植物從土壤中吸收的氮元素占其總氮的45%～82%，氮添加會(huì)增加草原植物葉N含量[26-27]。本研究發(fā)現(xiàn)氮添加增加了灌叢間羊草莖葉N含量，降低了灌叢間羊草莖葉C∶N和葉片C∶P，而對灌叢間羊草莖葉N∶P沒有顯著影響，其中N20處理下植物莖、葉N含量比對照分別增加了30.2%和14.4%。本研究區(qū)的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)羊草葉片N含量隨著氮添加梯度的增加而增加[28]，但是氮添加對羊草葉片N∶P沒有顯著影響[29]。植物莖葉N，P元素均由根系從土壤中吸收而來，本研究所在區(qū)域?qū)儆诘叵拗频陌敫珊祬^(qū)，適量氮添加可以直接且高效的促進(jìn)植物對N的吸收。同時(shí)，在一定程度上可以促進(jìn)植物對P的吸收，植物N，P含量的增加使得其N∶P保持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)。C元素是植物結(jié)構(gòu)物質(zhì)且與N，P元素的代謝途徑不同，主要通過光合作用積累，在植物體內(nèi)較為穩(wěn)定，因此氮添加使得植物C∶P和C∶N降低了[30-31]。由于小葉錦雞兒為固氮植物，其庇護(hù)作用使叢下羊草生長受氮素限制較小或是不受氮素限制但是可能受到磷限制，因此氮素添加對灌叢下羊草養(yǎng)分特征及化學(xué)計(jì)量特征影響不顯著，但是葉片P含量可能受氮添加的影響。

目前，關(guān)于植物P元素含量及N∶P對氮添加響應(yīng)的研究尚沒有統(tǒng)一結(jié)論。以往研究發(fā)現(xiàn)氮添加增加了半干旱草原區(qū)植物葉片P元素含量[32]，長期氮添加在增加溫帶草甸草原羊草葉片N∶P和C∶P的同時(shí)降低了C∶N[33]，但是De Long等[34]和Zhan等[35]則發(fā)現(xiàn)長期氮添加會(huì)加劇植物P脅迫，降低植物葉片P含量，增加植物N∶P。導(dǎo)致目前研究結(jié)果分異的原因可能是植物吸收的N，P元素均源于生存環(huán)境中的土壤溶液，適量氮添加可提高草原群落土壤磷酸酶活性，促進(jìn)植物對P元素的吸收，但長期氮添加會(huì)使土壤酸化，導(dǎo)致植物生長環(huán)境養(yǎng)分失衡，限制植物對P素的吸收。另外，植物葉片P含量對氮添加的響應(yīng)具有滯后效應(yīng)，可能造成研究結(jié)果不一致[36-37]。

3.2 氮添加對小葉錦雞兒灌叢下、灌叢間羊草C，N，P相關(guān)關(guān)系的影響

在植物個(gè)體水平上，C，N，P的組成及分配是相互聯(lián)系的，其相互作用共同決定植物生長發(fā)育過程[36]。宋彥濤等[38]研究發(fā)現(xiàn)松嫩草地80種草本植物的葉片N，P呈顯著正相關(guān)。Ma等[39]發(fā)現(xiàn)高寒草原多年生草本莖葉間N元素，以及莖葉間P元素含量都具有顯著相關(guān)性，但植物莖葉間C沒有顯著相關(guān)性。本研究發(fā)現(xiàn)，灌叢間及灌叢下羊草莖與葉片之間N含量、莖與葉片之間P含量、葉片P含量和莖N含量、以及莖N和P含量間均具有顯著正相關(guān)相關(guān)性。這些結(jié)果說明氮素添加與灌叢斑塊對植物莖葉間N，P含量的關(guān)系影響較弱，短期氮素添加對灌叢草原優(yōu)勢種的化學(xué)計(jì)量特征影響較小。這可能是因?yàn)橹参镌陂L期進(jìn)化過程中，莖葉中N，P含量及比值已經(jīng)趨于穩(wěn)態(tài)，當(dāng)外界養(yǎng)分條件發(fā)生變化時(shí)，短時(shí)間內(nèi)植物會(huì)通過一系列生理調(diào)節(jié)，維持自身各器官中N，P含量相關(guān)關(guān)系，以維持在不斷變化的生長環(huán)境中穩(wěn)定化學(xué)計(jì)量特征[40]。

此外，我們還發(fā)現(xiàn)灌叢下羊草莖葉C含量與莖葉N含量呈顯著負(fù)相關(guān)，而與莖葉P含量沒有顯著相關(guān)性；灌叢間羊草莖、葉片C含量與N，P含量均沒有顯著相關(guān)性。這表明羊草莖葉N，P元素間具有穩(wěn)定的比例關(guān)系，而植物C元素與N，P元素關(guān)系相對偏弱，這可能是由于植物C同化過程與N，P養(yǎng)分吸收過程隸屬于不同代謝途徑所導(dǎo)致的[41-42]，也間接說明短期氮素添加對元素關(guān)系影響是比較弱，需要長期的研究才能發(fā)現(xiàn)氮添加影響的過程機(jī)理。

3.3 灌叢削弱氮添加對羊草養(yǎng)分含量及化學(xué)計(jì)量特征的影響

不同植物器官具有不同功能，莖部主要起支撐及輸導(dǎo)作用，葉片是植物進(jìn)行光合和呼吸作用等重要生命活動(dòng)的主要場所，對植物的生長及繁殖過程起決定性作用。本研究發(fā)現(xiàn)，灌叢下、灌叢間羊草葉片N含量及N∶P均比莖高。與莖相比，植物葉片具有較高的N，P含量以及N∶P穩(wěn)態(tài)，本研究結(jié)果也證明了代謝活躍的器官對N，P元素的需求高[39,43]。在長期進(jìn)化過程中羊草已形成了較優(yōu)氮素分配策略，會(huì)優(yōu)先將N元素分配給代謝旺盛的葉片組織，提高植物葉片堅(jiān)韌程度和光合能力，確保葉片中各種生理代謝活動(dòng)的有序運(yùn)行，維持植物健康生長及種族延續(xù)。這種養(yǎng)分分配模式是植物在長期進(jìn)化過程中形成的，不會(huì)輕易受外界環(huán)境的影響[44-46]。本研究發(fā)現(xiàn)灌叢下羊草葉片N，P含量比灌叢間羊草分別增加了19.3%和24.1%，但是灌叢間和灌叢下羊草莖C，N，P含量均沒有顯著差異，表明灌叢斑塊主要影響植物葉片N，P含量，對植物莖C，N，P元素含量沒有影響。灌叢下羊草葉片N，P含量均比灌叢間羊草葉片N，P含量高，可能是因?yàn)楣痰参镄∪~錦雞兒對其叢下草本有庇護(hù)作用，即小葉錦雞兒灌叢化過程會(huì)改善灌叢下植物的養(yǎng)分環(huán)境，促進(jìn)草本植物N和P優(yōu)先供給于活躍的葉片器官[47]。

本研究發(fā)現(xiàn)氮添加降低了灌叢間羊草葉片C∶P和C∶N及灌叢下羊草葉片P含量，而對灌叢下羊草莖葉N含量以及莖葉C∶N和C∶P均無顯著影響，這可能受小葉錦雞兒灌叢化影響。小葉錦雞兒灌叢化過程中，改善了灌叢下羊草的水分和養(yǎng)分條件，并且使氮素不再是灌叢下羊草生長的主要限制因素，但上層灌叢對光照的遮擋作用會(huì)對灌叢下羊草造成弱光脅迫，限制植物光合及呼吸作用[48-49]。灌叢下羊草為保證自身的生長發(fā)育，需要復(fù)制和轉(zhuǎn)錄大量遺傳物種核酸(P)以增加光競爭能力，這個(gè)調(diào)節(jié)過程會(huì)稀釋植物葉片中P元素的含量[40]。前人對內(nèi)蒙古小葉錦雞兒灌叢化草原的研究發(fā)現(xiàn)灌叢斑塊田間持水量、土壤有效水量、土壤有機(jī)碳和土壤全氮均比灌叢間增加，表明小葉錦雞兒灌叢在建成過程中，會(huì)提高灌叢斑塊下土壤水養(yǎng)條件，并進(jìn)一步影響植物葉片養(yǎng)分含量[50-52]。此外，我們還發(fā)現(xiàn)不同水平氮添加處理下，灌叢間羊草C，N，P養(yǎng)分含量的變異系數(shù)均高于灌叢下的，進(jìn)一步證實(shí)了灌叢化會(huì)削弱氮添加對羊草養(yǎng)分含量及化學(xué)計(jì)量的影響[53]。

4 結(jié)論

氮添加對灌叢下和灌叢間羊草C，N，P含量及其化學(xué)計(jì)量特征的影響存在分異。氮添加顯著增加了灌叢間羊草葉片N含量，20 g·m-2·a-1處理下灌叢間羊草莖N含量，葉N含量比對照分別增加了30.2%，14.4%；氮添加顯著降低了灌叢間羊草莖葉C∶P和C∶N，10 g·m-2·a-1處理下灌叢間羊草葉片C∶N比對照降低了13.2%，15 g·m-2·a-1處理下灌叢間羊草C∶P比對照降低了9.5%。但是氮添加對灌叢下羊草莖葉N含量及莖葉化學(xué)計(jì)量特征沒有顯著影響。在氮添加與灌叢共同影響下，羊草莖葉C∶N，C∶P和N∶P均沒有變化。因此，固氮灌木小葉錦雞兒的存在降低了氮添加對叢下羊草莖葉養(yǎng)分含量與化學(xué)計(jì)量特征的影響，隨著固氮植物小葉錦雞兒灌叢的不斷擴(kuò)張，可能會(huì)緩解氮素對草原植物的限制。灌叢化可能會(huì)削弱氮添加對草本植物的促進(jìn)作用。