Mingxing Zhong

1 Școală de Științe ale Vieții, Universitatea Henan, Kaifeng, China,

adăugarea

Yuan Miao

1 Școală de Științe ale Vieții, Universitatea Henan, Kaifeng, China,

Shijie Han

1 Școală de Științe ale Vieții, Universitatea Henan, Kaifeng, China,

Dong Wang

1 Școală de Științe ale Vieții, Universitatea Henan, Kaifeng, China,

Date asociate

Toate datele utilizate în această lucrare sunt incluse în manuscris.

Abstract

1. INTRODUCERE

Activitățile antropice, cum ar fi extinderea aplicațiilor agricole și a îngrășămintelor și arderea combustibililor fosili, au crescut semnificativ emisiile globale și depunerea azotului (N) (Battye, Aneja și Schlesinger, 2017; Erisman și colab., 2013). Numeroase studii observaționale, experimentale și de simulare au demonstrat că îmbogățirea cu N are efecte potențiale asupra comunităților de plante, de la modificarea creșterii individuale a plantelor la schimbări în compoziția și diversitatea comunității de plante, precum și funcția și serviciile ecosistemului (Clark & ​​Tilman, 2008; Reay, Dentener, Smith, Grace și Feely, 2008; Simkin și colab., 2016; Yang și colab., 2012; Tu și colab., 2017). Odată cu creșterea actuală a depunerii de N, cuantificarea răspunsurilor potențiale ale comunităților de plante la disponibilitatea crescută de N este esențială pentru evaluarea traiectoriilor viitoare de vegetație prin feedback climatic - plantă (Isbell și colab., 2013; Luo, Sherry, Zhou și Wan, 2009).

Înțelegerea dinamicii speciilor de plante este de bază pentru manipularea comunității de plante (Wu, Shang, Zhu, Ding și Wang, 2016). Răspunsul diferențiat al speciilor la adiția de N poate fi rezultatul unei schimbări a compoziției comunității și a funcției ecosistemului în timp (Isbell și colab., 2013). De exemplu, reducerea diversității pajiștilor în parcela de adăugare de N a fost determinată în principal de pierderea forbs (Foster & Gross, 1998). Adăugarea de azot crește productivitatea ierbii, dar scade stabilitatea comunității de plante (Wang, Jmh, Brassil și Mu, 2017; You et al., 2017). Mai mult, densitatea grupului graminoid (ierburi și rogoz) crește după adăugarea de N într-o comunitate alpină (Calvo, Alonso, Fernandez și De Luis, 2005). Diferitele răspunsuri ale grupurilor funcționale de plante la adiția de N fac prognozarea răspunsului comunităților de plante la schimbările globale provocatoare. Cu toate acestea, timpul de la germinarea semințelor până la înființarea răsadurilor este una dintre cele mai vulnerabile și cruciale tranziții în ciclul de viață al plantelor (He, Lv, Li, Meng și Zhao, 2016). Răspunsurile germinării semințelor de la diferite grupuri funcționale ale plantelor la adiția de N sunt controversate. De exemplu, răspunsurile la germinarea semințelor la adiția de N sunt specifice speciilor într-o tufă mediteraneană semi-aridă (Ochoa-Hueso & Manrique, 2010). Proporția de germinație a semințelor din speciile care fixează N scade semnificativ în răspunsurile la adiția de N în solurile nedrenate, dar nu s-a raportat niciun efect în solurile cu drenaj liber (Varma și colab., 2016). Modul în care răspunsul grupului funcțional al plantei la adiția de N este neclar în stadiul germinării semințelor.

2. MATERIALE ȘI METODE

2.1. Descrierea siteului

Acest studiu a fost realizat pe o stepă temperată din Mongolia Interioară, China de Nord (42 ° 02′N, 116 ° 17′E, 1.324 m a. S. L.). Precipitațiile medii anuale sunt de aproximativ 382,3 mm, din care 90% coboară din mai până în octombrie. Temperatura medie anuală este de aproximativ 2,1 ° C, cu un interval de la -17,5 ° C în ianuarie la 18,9 ° C în iulie. Solul nisipos este clasificat ca castan în conformitate cu clasificarea chineză (Song, Niu și Wan, 2016). Speciile dominante de plante din această stepă temperată sunt ierburile perene (Agropyron cristatum, Leymus chinensis și Stipa krylovii) și furculițele (Artemisia frigida și Potentilla acaulis).

2.2. Probele de sol

Probele de sol au fost colectate dintr-o pajiște închisă de mai mulți ani la sfârșitul lunii aprilie 2016, înainte de germinarea semințelor pe câmp. Zece pătrate selectate aleatoriu (50 × 50 cm) au fost stabilite în pajiști. Cinci miezuri cilindrice de sol (8 cm diametru) au fost luate aleatoriu la fiecare din cele zece pătrate la o adâncime a solului de 0-10 cm (Basto și colab., 2015). Toate probele de sol au fost amestecate pentru a obține o probă de sol combinată pentru omogenitate. Pentru a preveni pierderea semințelor mici la cernerea solului umed, probele de sol au fost așezate pe o masă în fața unei ferestre orientate spre sud timp de 10 zile de expunere directă la soare, iar apoi au fost cernute prin site cu ochiuri (lățimea ochiului de 2 mm) pentru a elimina fragmente de plante și pietre (Funes, Basconcelo, Diaz și Cabido, 1999).

2.3. Proiectare experimentală

Probele au fost plasate în tăvi germinative (diametru, 20 cm, înălțime, 16 cm) pe un strat de nisip care a fost sterilizat la temperatură ridicată la 140 ° C timp de 24 de ore într-un uscător (Ma, Du și Zhou, 2009). Adâncimea stratului de sol a fost de 2 (0, 0,157, 0,314, 0,628, 1,256 și 2,512 g N/tavă) ca NH4NO3 comercial. Acest studiu a început la 15 mai și s-a încheiat la 15 octombrie 2016. Tăvile germinative au fost udate în mod regulat cu 200 ml în fiecare zi.

2.4. Întreținerea tăvilor de semințe

Metoda de germinare directă a lui Thompson și Grime (1979) a fost utilizată pentru a accesa compoziția speciilor de semințe ușor germinabile (Ma, Zhou și Du, 2010). Răsadurile emergente au fost identificate și îndepărtate pentru a menține o densitate mică a răsadurilor în tăvile germinative și pentru a permite o mai bună germinare a altor semințe. La sfârșitul experimentului, toate speciile au fost împărțite în diferite grupuri funcționale pe baza formei de creștere: ierburi perene, furbe perene, anuale și bienale (Calvo și colab., 2005).

2.5. Analize statistice

Am folosit indicele Shannon-Wiener (H) și indicele de uniformitate Pielou (E) pentru a descrie modelele structurale ale răsadurilor.