摘要
全球气候变暖严重影响生态系统过程。然而，目前的大多数研究忽略了非生长季气候变暖幅度大于生长季变暖幅度这一现象，关于全球性气候变暖的季节非对称性将如何影响草地生态系统的化学计量特征，目前仍缺乏论证。本研究通过在内蒙古草地建立的季节非对称性模拟增温实验平台，探究非生长季增温和生长季增温及其交互作用对该地区土壤以及植物碳氮磷生态化学计量特征的影响。结果表明： (1)非生长季增温和生长季增温对土壤化学计量特征的影响不一致。与非生长季增温的处理(对照和非生长季增温)相比，生长季增温(生长季增温和全年增温)使土壤有机碳和总氮含量分别降低10.85%和11.28%，但是与生长季增温的处理(对照和生长季增温)相比，非生长季增温(非生长季增温和全年增温)未影响土壤有机碳和总氮含量。与生长季增温相比，非生长季增温对铵态氮含量无显著影响，只使表层土壤中的硝态氮含量显著提高20.18%。与非生长季增温相比，生长季增温处理后表层土壤中的铵态氮含量显著增加37.22%，而硝态氮含量无显著变化。对于土壤中不同类型的磷，与生长季增温相比，非生长季增温使土壤总磷含量显著提高29.17%，而总磷含量在生长季增温处理下无显著性变化。非生长季增温使深层土壤中的有效磷含量提高11.92%，而在生长季增温下表层土壤中的有效磷含量显著降低12.26%。 (2)非生长季增温和生长季增温对土壤碳氮磷之间的化学计量比的影响具有一致性。在非生长季增温和生长季增温下，该区域土壤有机碳和全氮保持了较稳定的比例关系，土壤C∶N对不同季节增温作用的响应并不敏感。而非生长季增温和生长季增温均降低了土壤中的C∶P和N∶P。同时，在经过不同季节增温后的N∶P＜14，表明该地区土壤在非生长季增温和生长季增温下，将会处于氮元素限制的状态。 (3)内蒙古温带草原六种优势植物在季节性气候变暖下的化学计量特征存在差异。与生长季增温相比，非生长季增温使糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)的叶片总碳和细叶葱(Alliumtenuissimum)的总氮含量分别降低0.95%和17.49%，提高了细叶葱的C∶N。但是对比非生长季增温，生长季增温使细叶葱叶片总碳含量显著提高1.84%，使冷蒿(Artemisiafrigida)、苔草(Carexspp)、糙隐子草和细叶葱的总氮含量分别显著降低13.56%、10.35%、14.58%和11.16%，糙隐子草和细叶葱总磷含量显著降低27.7%和17.99%，却未改变冷蒿和苔草的总磷含量。在本研究的六种优势植物中，除冷蒿的C∶P无显著变化外，其余五种植物的C:P均有显著提高的趋势。丝叶苦荬菜(Ixeridiumgraminifolium)和达乌里胡枝子(Lespedezadaurica)对非生长季增温和生长季增温的响应最为敏感。非生长季增温和生长季增温提高了叶片的总氮含量而降低了总磷含量，降低植物叶片中的C∶N，提高C∶P和N∶P。在经过不同季节增温后，丝叶苦荬菜叶片的N∶P介于14~16，而达乌里胡枝子的N∶P高于16，这表明非生长季增温和生长季增温使原本处于氮元素限制的植物，转变成受磷元素限制或受氮元素和磷元素的共同限制。 (4)非生长季增温和生长季增温对土壤和不同种类植物的养分含量及生态化学计量比之间存在交互作用，且这种交互在土壤中主要发生在表层土壤中。在不考虑非生长季增温，单独进行生长季增温时，降低了土壤有机碳和总氮含量以及C∶P和N∶P，提高了丝叶苦荬菜叶片的总碳、苔草叶片的总磷以及丝叶苦荬菜和达乌里胡枝子的C∶N，降低了达乌里胡枝子叶片的总氮以及隐子草和苔草的C∶P、N∶P，而在有非生长季增温的情况下，结果相反。 (5)非生长季增温和生长季增温下，不同物种植物与各土层土壤养分含量及生态化学计量比的关系存在差别。其中，在表层土壤，各类植物的化学计量特征主要与土壤铵态氮含量密切相关。而在深层土壤，糙隐子草、苔草和达乌里胡枝子这三种植物的化学计量特征主要与土壤铵态氮含量和硝态氮含量存在显著的相关关系，这表明植物受到土壤铵态氮含量和硝态氮含量的共同影响。同时，各土层土壤总有机碳、总氮、总磷含量与植物叶片养分含量以及化学计量比之间也有显著的相关关系，说明该地区植物生长过程中受到了N、P元素的限制。 本研究结果表明，非生长季增温和生长季增温对土壤养分含量以及植物化学计量特征具有一定的差异性，不同季节增温之间存在交互作用。这表明非生长季气候变暖对我国北方典型草地土壤和植物化学计量特征的影响跟生长季气候变暖同样重要，目前关于不同季节增温的生态效应对比研究较为缺乏，在未来全球变化研究中，应重点关注气候变暖的季节差异。
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