摘要
半干旱区草原生态系统稳定性对于降水变化十分敏感，降水格局的变化通过影响植物和土壤C∶N∶P化学计量特征，进而影响生态系统稳定性。因此，研究黄土高原干旱区典型草原生态系统生态化学计量对降水变化的生态响应，具有重要的生态学意义和实践指导作用。本文以宁夏固原黄土高原典型草原为研究对象，采用遮雨棚-灌溉技术模拟三个降水梯度，即正常降水的50％、100％和150％（记为PR、CK和PI）,系统研究降水变化背景下,典型草原植被及土壤生态化学计量变化特征，以期阐明气候变化对半干旱区典型草原生态系统稳定性的影响，揭示气候变化背景下草原生态系统生态化学计量的响应机制。 主要研究结果如下: （1）随着降水的增加，植被群落高度、频度、密度、多度和地上生物量均呈现正相关关系，地下生物量呈现相反的变化趋势。降水量对Margalef物种丰富度指数、Shannon-Wiener 多样性指数和Simpson优势度指数影响显著。植物群落Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数均随着降水量的增加或减少而呈现减少趋势，Margalef物种丰富度指数则随着降水增加呈现增加趋势。降水变化对优势种植物长芒草（Stipa bungeana）和星毛委陵菜（Potentilla acauli)的地上生物量有显著影响。降水变化会使禾本科植物功能群的生物量增加使杂类草和豆科植物功能群的生物量减少。随着降水的减少所有植物功能群落α多样性降低，其中降水对杂类草功能群的Margalef物种丰富度指数和Simpson优势度指数，豆科功能群的Pielou均匀度指数，禾本科功能群的Simpson优势度指数产生显著影响。在降水处理下PI组和CK组最为相似，CK组的群落最稳定，相比之下处理后的PR组和PI组群落稳定性均有一定程度的降低。 （2）减少降水显著降低了土壤含水量，对土壤容重和土壤紧实度影响不显著。典型草原的土壤水稳性团聚体主要以粒径＜0.25mm和2-5mm为主，增加降水会使10-30cm 土层中＜0.25mm的团聚体显著下降（P＜0.05）,使20-30cm 土层中2mm-5mm的团聚体显著上升（P＜0.05）。降水量的变化对土壤pH、SOC、TN、TP和C∶N∶P均有影响但不显著。土壤深度显著影响土壤pH、SOC、TN（P＜0.05）。在土壤化学指标之间的相关分析中土壤pH与SOM、SOC、TN、AP均呈现显著负相关关系（P＜0.05）,SOC与TN有显著相关关系（P＜0.05）。在降水变化下，土壤总呼吸速率与土壤温度呈显著正相关关系（P＜0.05）;PR组的土壤异养呼吸速率与土壤温度呈极显著正相关关系（P＜0.01）,PI组土壤异养呼吸速率与土壤温度表现为显著正相关关系（P＜0.05）。 （3）植物地上部分、凋落物和地下部分的C、N、P含量和C∶N∶P化学计量比对不同降水处理的响应不显著且无规律。植物地上部分的C含量和枯落物的C含量呈现显著正相关的耦合关系（P＜0.05）,植物地上部分C含量与土壤P含量有显著负相关耦合关系（P＜0.05）。 综上所述，降水变化显著影响了植物群落特征、植物功能群落特征、优势种植物的物种多样性，在一定程度上影响土壤含水量、土壤团聚体及土壤养分。总体而言，本研究区的植物养分吸收和利用的能力较弱，枯落物的营养元素存在滞留现象，不利于养分的循环,植物地上-枯落物-土壤之间存在元素耦合关系且植物受到土壤养分的调控和限制。
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