放牧强度对红砂（ Reaumuria soongorica ）灌丛土壤碳氮磷化学计量比及繁殖性状的影响

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00109

摘要/Abstract

摘要：

荒漠草原生态系统在维持生态平衡和防止土地退化方面具有重要作用，但由于其脆弱性，易受到放牧等人类活动的影响。植物通过从土壤中获取并分配资源来确保生长和繁殖。然而，不同放牧条件下土壤养分含量及其化学计量比对植物繁殖性状的影响仍不明确。本研究通过在内蒙古乌拉特荒漠草原的长期试验，探讨了禁牧、中度放牧、重度放牧强度对荒漠草原优势物种红砂（Reaumuria soongorica）灌丛土壤化学计量比及繁殖特性的影响。结果显示：（1）放牧显著影响土壤养分含量及其化学计量比，促进土壤中全碳和全氮积累，降低全磷含量，适度放牧可优化土壤表层C∶N；随着放牧强度增加，土壤C∶N、C∶P和N∶P呈现增长趋势，影响植物对养分的吸收利用。（2）土壤C∶N被认定为影响植物繁殖的关键因子。红砂灌丛有机质分解可能受磷元素限制，而生长繁殖更多受氮元素限制。（3）放牧通过改变土壤养分和化学计量比，间接影响了红砂的生长和繁殖。红砂通过减少种子数量、提高种子质量应对放牧压力。放牧显著降低了红砂的平均种子数，但提高了种子的百粒重、结籽率和雌性适合度。

关键词: 放牧强度, 土壤化学计量比, 繁殖性状, 雌性适合度

Abstract:

The desert steppe ecosystem plays a crucial role in maintaining ecological balance and preventing land degradation， but its vulnerability makes it highly susceptible to human activities such as grazing. Plants acquire and allocate resources from the soil， which is essential for their growth and reproduction. However， research on the effects of soil nutrient content and stoichiometry among different grazing conditions on plant reproductive traits is still limited. This study conducted long-term experiments with three different grazing intensities （e.g.， no-grazing， moderate grazing， and heavy grazing） in Inner Mongolia to explore how grazing intensity affects the soil stoichiometry and reproductive traits of the dominant species of the desert steppe， Reaumuria soongorica. The results demonstrated that：（1） Grazing significantly affects soil nutrient content and stoichiometry， promoting the accumulation of total carbon （TC） and total nitrogen （TN） while reducing total phosphorus （TP） levels. Moderate grazing can adjust the C∶N on the soil surface. With increasing grazing intensity， the soil C∶N， C∶P， and N∶P showed an upward trend， impacting shrubs’ nutrients absorption and utilization. （2） The soil C∶N has been recognized as a critical factor influencing plant reproduction. The decomposition of organic matter in R. soongorica may be limited by phosphorus， and its growth and reproduction are more limited by nitrogen. （3） Grazing influences the growth and reproduction of R. soongorica shrubs by affecting soil nutrients contents and stoichiometry. In response to grazing， R. soongorica reduced seed quantity but enhance seed quality. Grazing significantly reducing the mean number of seeds， while increasing the hundred-grain weight， seed-setting rate， and female fitness. Our study provided important scientific basis for the protection of the Yellow River Basin and the desert grassland degradation and restoration.

Key words: grazing intensity, soil stoichiometric, reproduction traits, female fitness

中图分类号:

S153

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图/表 7

图1 研究区位置

Fig.1 The study area

图2 不同放牧强度下土壤C、N、P含量及其化学计量比特征注：*表示P<0.05， **表示P<0.01， ***表示P<0.001，NS表示P>0.05

Fig.2 Soil C， N， P contents and their stoichiometric ratios characteristics among different grazing intensities

图3 土壤C、N、P相互关系注：*表示P<0.05， **表示P<0.01， ***表示P<0.001

Fig.3 Relationships between soil C， N， P

图4 不同放牧条件下红砂繁殖特征注：*表示P<0.05， **表示P<0.01， ***表示P<0.001，NS表示P>0.05

Fig.4 The reproduction traits of Reaumuria soongorica among different grazing intensities

图5 不同放牧强度下土壤养分及其计量比与红砂繁殖性状Mantel检验分析

Fig.5 Mantel test of soil nutrients and their stoichiometric ratios with reproduction traits of Reaumuria soongorica among different grazing intensities

图6 土壤养分含量及其化学计量比与红砂繁殖特征的相关系数

Fig.6 Correlation analysis of reproduction traits ofReaumuria soongorica with soil nutrients and their stoichiometric ratios

表1 不同放牧强度土壤物理性质和灌丛盖度（Mean±SE）

Table 1 Soil physical properties and shrub coverage under different grazing intensities （Mean±SE）

处理	土壤容重/（g·cm^-3）	土壤含水率/%	灌丛冠幅/m²
禁牧	1.378±0.0155^a	2.43±0.27^b	0.662±0.069^a
中度放牧	1.468±0.0229^b	2.13±0.20^b	0.719±0.083^a
重度放牧	1.540±0.0269^b	3.65±0.36^a	0.713±0.075^a

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