





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (20): 4500-4516.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.20.006
刘方林1,2(
), 俞天琦1, 侍梦圆1, 辛晓平1, 杨合龙2, 贺森雅1, 李颖1, 高肖甜1, 吕光萍3, 闫瑞瑞1(
)
收稿日期:2025-12-19
接受日期:2026-03-18
出版日期:2026-10-16
发布日期:2026-10-21
通信作者:
联系方式:
刘方林,E-mail:liuflag@163.com。
基金资助:
LIU FangLin1,2(
), YU TianQi1, SHI MengYuan1, XIN XiaoPing1, YANG HeLong2, HE SenYa1, LI Ying1, GAO XiaoTian1, LÜ GuangPing3, YAN RuiRui1(
)
Received:2025-12-19
Accepted:2026-03-18
Published:2026-10-16
Online:2026-10-21
摘要:
【目的】探究氮(N)、磷(P)、钾(K)添加对温性草甸草原植物群落及多样性的影响。【方法】于内蒙古呼伦贝尔温性草甸草原典型退化割草地,采用“3414”正交试验设计,设置14个不同N、P、K配比的施肥处理,通过样方调查与统计分析相结合的方法,系统分析其对植物群落结构、生产力及物种多样性的影响。并进一步探讨不同养分因子及其交互作用在群落调控中的相对重要性。【结果】(1)N、P、K配施显著影响地上部生物量,N2P2K1处理(N 183 kg·hm-2,P2O5 350 kg·hm-2,K2O 28 kg·hm-2)总生物量及优势种羊草生物量最高,表明中等氮水平与磷、钾协同输入更有利于生产力提升。(2)施肥显著改变群落结构,氮添加大幅提升禾本科优势度(重要值最高达88.8%),抑制豆科、菊科及杂类草,导致群落趋向单一化。功能群组成由多类型共存向禾本科主导转变。(3)长期过量施肥在提升群落高度、盖度、密度及生物量的同时,显著降低了物种丰富度与多样性,高氮处理物种数最低,存在明显的“生产力-多样性”权衡。地上部生物量与多样性指数整体呈负相关关系。(4)多变量分析表明,氮肥是驱动生态系统变化的最主要因子,其增产效应以牺牲多样性为代价;磷肥效应显著,钾肥主效应不显著,但在特定配比下可能对群落结构稳定性产生调节作用。【结论】温性草甸草原对养分添加敏感,适量平衡施肥可提升生产力,但过量施氮会导致群落单一化与多样性丧失。草地管理应控制氮肥用量并注重N、P、K配施,以协调生产与生态保护。因此,在温性草甸草原的施肥管理与退化草地恢复实践中,应以控制氮肥投入强度为核心,并通过合理配置磷、钾投入,实现牧草生产与生态保护的协同优化。
刘方林, 俞天琦, 侍梦圆, 辛晓平, 杨合龙, 贺森雅, 李颖, 高肖甜, 吕光萍, 闫瑞瑞. 氮磷钾添加对温性草甸草原植物群落特征及物种多样性的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(20): 4500-4516.
LIU FangLin, YU TianQi, SHI MengYuan, XIN XiaoPing, YANG HeLong, HE SenYa, LI Ying, GAO XiaoTian, LÜ GuangPing, YAN RuiRui. Effects of Nitrogen, Phosphorus, and Potassium Addition on Plant Community Characteristic and Species Diversity in a Temperate Meadow Steppe[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(20): 4500-4516.
表2
施化肥改良试验设计和肥料用量"
| 序号 No. | 代码 Code | 氮、磷、钾添加 Nitrogen, phosphorus and potassium (N, P, K) addition | 肥料用量 Fertilizer application rate (kg·hm-2) | ||
|---|---|---|---|---|---|
| N | P | K | |||
| 1 | T1 | N0P0K0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | T2 | N0P2K2 | 0 | 350 | 57 |
| 3 | T3 | N1P2K2 | 91 | 350 | 57 |
| 4 | T4 | N2P0K2 | 183 | 0 | 57 |
| 5 | T5 | N2P1K2 | 183 | 175 | 57 |
| 6 | T6 | N2P2K2 | 183 | 350 | 57 |
| 7 | T7 | N2P3K2 | 183 | 525 | 57 |
| 8 | T8 | N2P2K0 | 183 | 350 | 0 |
| 9 | T9 | N2P2K1 | 183 | 350 | 28 |
| 10 | T10 | N2P2K3 | 183 | 350 | 85 |
| 11 | T11 | N3P2K2 | 274 | 350 | 57 |
| 12 | T12 | N1P1K2 | 91 | 175 | 57 |
| 13 | T13 | N1P2K1 | 91 | 350 | 28 |
| 14 | T14 | N2P1K1 | 183 | 175 | 28 |
表3
氮、磷、钾不同添加量下植物群落功能群的重要值比例"
| 处理组 Treatment group | 施肥处理 Treatment group | 禾本科 Poaceae | 豆科 Fabaceae | 菊科 Asteraceae | 杂类草 Other forbs | 莎草科 Cyperaceae | 总计 Total |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 对照 CK | N0P0K0 | 28.60 | 9.80 | 11.50 | 43.40 | 6.70 | 100 |
| 氮水平 N level | N0P2K2 | 31.90 | 23.60 | 19.00 | 21.30 | 4.20 | 100 |
| N1P2K2 | 33.30 | 11.10 | 15.90 | 32.10 | 7.60 | 100 | |
| N2P2K2 | 63.60 | 9.10 | 6.10 | 12.10 | 9.10 | 100 | |
| N3P2K2 | 68.40 | 7.00 | 8.80 | 10.50 | 5.30 | 100 | |
| 磷水平 P level | N2P0K2 | 19.50 | 9.80 | 3.30 | 60.90 | 6.50 | 100 |
| N2P1K2 | 41.90 | 3.20 | 19.40 | 30.70 | 4.80 | 100 | |
| N2P2K2 | 63.60 | 9.10 | 6.10 | 12.10 | 9.10 | 100 | |
| N2P3K2 | 46.10 | 10.30 | 7.70 | 28.20 | 7.70 | 100 | |
| 钾水平 K level | N2P2K0 | 36.80 | 15.80 | 36.80 | 5.30 | 5.30 | 100 |
| N2P2K1 | 88.80 | 5.60 | 0.00 | 5.60 | 0.00 | 100 | |
| N2P2K2 | 63.60 | 9.10 | 6.10 | 12.10 | 9.10 | 100 | |
| N2P2K3 | 34.30 | 5.70 | 11.40 | 40.00 | 8.60 | 100 | |
| 综合水平 Overall level | N2P1K1 | 42.90 | 7.10 | 23.80 | 21.40 | 4.80 | 100 |
| N1P2K1 | 20.30 | 4.10 | 48.40 | 22.30 | 4.90 | 100 | |
| N1P1K2 | 41.00 | 8.20 | 27.30 | 18.00 | 5.50 | 100 |
表4
主成分得分及特征向量"
| 主成分Principal component | 1 | 2 |
|---|---|---|
| 特征值Eigenvalue | 5.925 | 1.782 |
| 方差贡献率Variance contribution Rate (%) | 59.254 | 17.825 |
| 累计方差贡献率Cumulative variance contribution rate (%) | 59.254 | 77.079 |
| 指标 Index | 特征向量Eigenvector | |
| PC1 | PC2 | |
| 总盖度Total cover | 0.030 | 0.842 |
| 群落平均高度Mean community height | -0.618 | 0.370 |
| 物种数Species richness | 0.878 | 0.016 |
| 地上生物量干重Aboveground biomass dry weight | -0.410 | 0.663 |
| 禾本科生物量比例Poaceae biomass proportion | -0.791 | -0.483 |
| 杂类草生物量比例Forb biomass proportion | 0.791 | 0.483 |
| Shannon-Wiener多样性指数Shannon-Wiener diversity index | 0.967 | -0.088 |
| Simpson多样性指数Simpson dominance index | 0.954 | -0.099 |
| Pielou均匀度指数Pielou evenness index | 0.820 | -0.112 |
| Margarlef丰富度指数Margalef richness index | 0.914 | -0.035 |
表5
施肥多变量效应显著性检验"
| 效应项 Effect term | Wilks' λ | P值 P value | 总地上生物量干重 Aboveground biomass dry weight | Shannon-Wiener多样性指数 Shannon-Wiener diversity index | 禾本科生物量比例 Poaceae biomass proportion |
|---|---|---|---|---|---|
| N | 0.170 | 0.027* | 2.352 (0.094)† | 5.818 (0.003)** | 5.498 (0.004)** |
| P | 0.245 | 0.048* | 0.628 (0.603) | 4.192 (0.014)* | 0.454 (0.717) |
| K | 0.339 | 0.509 | 0.722 (0.548) | 3.318 (0.034)* | 1.945 (0.145) |
| N×P | 0.676 | 0.428 | 0.562 (0.460) | 0.211 (0.649) | 1.098 (0.304) |
| N×K | 0.611 | 0.246 | 0.425 (0.520) | 2.068 (0.161) | 1.335 (0.258) |
| P×K | 0.489 | 0.056† | 5.926 (0.022)* | 1.086 (0.306) | 0.603 (0.444) |
| N×P×K | 1.000 | 1.000 |
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