土壤水分与氮含量对宁夏荒漠草原甘肃蒿（ Artemisia gansuensis ）、胡枝子（ Lespedeza bicolor ）、针茅（ Stipa capillata ）生理的影响

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00063

摘要/Abstract

摘要：

甘肃蒿（Artemisia gansuensis）、胡枝子（Lespedeza bicolor）、针茅（Stipacapillata）是宁夏荒漠草原典型植物，具有重要的生态功能。在干旱加剧、氮沉降等环境条件下，荒漠草原植物的生理响应机制尚不明确。本研究通过野外控制实验，设置不同水、氮条件，分析荒漠草原3种植物光合作用与蒸腾特性的生理响应机制。结果表明：（1）甘肃蒿对环境水分变化的响应较为敏感，胡枝子对水分胁迫有着相对较高的适应性，3种植物通过不同模式的气孔调节行为适应环境水分变化；（2）适宜的氮素添加能够优化甘肃蒿的光合系统，增加其光合效率；（3）氮沉降对胡枝子产生较大影响，过多的氮素添加会导致胡枝子在群落中的竞争能力下降；（4）针茅面对环境氮素的改变反应甚微，对氮素利用表现出高度的保守策略。

关键词: 生理响应, 氮添加, 光合作用, 荒漠植物, 梯度水分控制

Abstract:

Artemisia gansuensis， Lespedeza bicolor， and Stipa capillata are three typical native plant species in the Ningxia desert steppe， playing significant ecological roles. However， their physiological response mechanisms under environmental stressors such as intensified drought and nitrogen deposition remain unclear. This study conducted field-controlled experiments to investigate the physiological responses and adaptive strategies of these desert steppe plants by analyzing their photosynthetic and transpiration characteristics under varying water and nitrogen conditions. The results indicate that：（1） Artemisia gansuensis exhibits high sensitivity to changes in water availability， while Lespedeza bicolor demonstrates relatively higher adaptability to water stress. All three species adapt to water variability through distinct stomatal regulation strategies；（2） Appropriate nitrogen addition optimizes the photosynthetic system of Artemisia gansuensis， enhancing its photosynthetic efficiency；（3） Nitrogen deposition significantly affects Lespedeza bicolor， with excessive nitrogen addition reducing its competitive ability within the plant community；（4） Stipa capillata shows minimal response to changes in nitrogen availability， adopting a highly conservative nitrogen utilization strategy. This study provides insights into the physiological responses and adaptation mechanisms of Artemisia gansuensis， Lespedeza bicolor， and Stipa capillata under water and nitrogen gradients， offering a scientific basis for further research on desert steppe plants and their conservation and restoration.

Key words: physiological response, nitrogen addition, photosynthesis, desert plants, graded water treatment

中图分类号:

Q945.79

丁甲, 唐逸云, 李蕾, 杨宏玉, 张泽琦, 王君, 余舒畅, 冯金朝, 石莎, 杨昊天. 土壤水分与氮含量对宁夏荒漠草原甘肃蒿（ Artemisia gansuensis ）、胡枝子（ Lespedeza bicolor ）、针茅（ Stipa capillata ）生理的影响[J]. 中国沙漠, 2025, 45(3): 271-282.

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图/表 9

图1 不同处理下甘肃蒿光合-蒸腾速率日变化

Fig.1 Diurnal variations in photosynthesis and transpiration of Artemisia gansuensis under different treatment conditions

图2 不同处理下胡枝子光合-蒸腾速率日变化

Fig.2 Diurnal variations in photosynthesis and transpiration of Lespedezabicolor under different treatment conditions

图3 不同处理下针茅光合-蒸腾速率日变化

Fig.3 Diurnal variations in photosynthesis and transpiration of Stipacapillata under different treatment conditions

图4 不同处理下甘肃蒿生理性状数据箱线图注:*，P<0.05；**，P<0.01；***，P<0.001；NS表示相关性不显著

Fig.4 Box plots of physiological trait data for Artemisia gansuensis under different treatment conditions

图5 不同处理下胡枝子生理性状数据箱线图注:*，P<0.05；**，P<0.01；***，P<0.001；NS表示相关性不显著

Fig.5 Box plots of physiological trait data for Lespedezabicolor under different treatment conditions

图6 不同处理下针茅生理性状数据箱线图注:*，P<0.05；**，P<0.01；***，P<0.001；NS表示相关性不显著

Fig.6 Box plots of physiological trait data for Stipacapillata under different treatment conditions

图7 不同处理下甘肃蒿生理性状相关性热图注：*，P<0.05；**，P<0.01；***，P<0.001；A，净光合速率；E，蒸腾速率；Ci，胞间二氧化碳浓度；gsw，气孔导度

Fig.7 Heatmap of correlations among physiological traits of Artemisia gansuensis under different treatment conditions

图8 不同处理下胡枝子生理性状相关性热图注：*，P<0.05；**，P<0.01；***，P<0.001；；A，净光合速率；E，蒸腾速率；Ci，胞间二氧化碳浓度；gsw，气孔导度

Fig.8 Heatmap of correlations among physiological traits of Lespedezabicolor under different treatment conditions

图9 不同处理下针茅生理性状相关性热图注：*，P<0.05；**，P<0.01；***，P<0.001；；A，净光合速率；E，蒸腾速率；Ci，胞间二氧化碳浓度；gsw，气孔导度

Fig.9 Heatmap of correlations among physiological traits of Stipacapillata under different treatment conditions

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