1.本发明涉及天然草地恢复领域，特别涉及一种在维持生物多样性的基础上，基于生长率假说和化学计量学原理进行氮磷比调节，从而恢复退化天然草地的方法。


背景技术：

2.草原是我国不可或缺的再生性自然资源，也是我国传统的畜牧业基地。目前草地退化问题主要表现在如草原土壤肥力不足、草原地上植物群落物种组成及比例变化、牧草产量及品质下降、草畜不平衡、草原物种多样性失衡等。
3.自然状态下，牧草所需营养物质主要是土壤生化作用提供，退化的牧草场，生态平衡遭受不同程度的破坏，牧草生长消耗掉的大量营养物质不能得以恢复，土壤肥力不断递减。养分添加可针对天然退化草地现存的生态化学计量失衡的问题，来调控土壤和植物的化学计量，有效恢复天然草地地上生产力，实现对天然草地资源的可持续利用，充分发挥草原的经济价值和生态价值。
4.养分添加是提高草地生产力的主要途径之一，可以增加土壤速效养分，改善土壤营养状况，促进牧草分蘖、分枝，增加光和强度，使单位面积产量成倍增长，且能增加牧草的根系数量、分布深度和再生能力。通过合理的养分计量调控能够有效促进土壤肥力提升和草地地上生产力的恢复，从而实现对天然草地资源的可持续利用，充分发挥北方草原的经济价值和生态价值。


技术实现要素：

5.实践研究表明，养分添加虽然能够有效的提高天然草地生产力，但往往导致草地植物群落物种多样性的下降，草地生态系统的可持续发展和草地生产力的维持在很大程度上依赖于草地植物群落的物种多样性。因此草地群落物种多样性的降低会影响天然草地的群落稳定性，不利于天然草地的长期发展，无法兼顾天然草地的生态功能和生产功能，所以在草地恢复时，要最大化生态系统效益和稳定性，在维持生物多样性不变的基础上提高草地生产力非常必要。
6.在实施养分添加时，生产上常使用以氮肥为主的无机肥，并且施用量较为粗放，而不是依据生长率假说来精准调控土壤的化学计量，从而导致现有技术的养分利用率低，达不到较好的生产力提高效果，同时由于植物竞争关系而导致部分物种消失，从而使草场丧失生物多样性。因此有必要研发一种恢复退化草地的方法，做到能保障草地物种的生物多样性，并且将退化的草地生物量恢复，能够在保证草地生态功能的基础上提高其生产功能。
7.本发明的目的是提供一种在维持生物多样性的基础上提高天然草地地上生物量的方法，该方法基于生长率假说与化学计量学进行自然腐熟肥料、氮素和磷素肥料的配比，能够快速恢复天然草地地上生物量、提高退化天然草地的群落密度及群落高度，与此同时保持原有天然草原的生物多样性。
8.养分添加能有效恢复天然草地地上生产力，是实现天然草地资源可持续利用的常
规方法，现有的肥料添加研究中，草原地上生产力的提高常伴随生物多样性的丧失。生物多样性降低会影响天然草地的群落稳定性，不利于天然草地的长期发展，无法兼顾天然草地的生态功能。
9.为了解决现有技术中的技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
10.第一方面，本发明提供一种复合肥，经过大量实验探究，发现自然发酵腐熟肥料和氮素肥料质量比为(1800-2200)：(4-6)时，可以兼顾草地的生态功能和生产功能。
11.具体地，本发明提供的复合肥中，在自然腐熟肥料与氮肥与磷素肥料的质量比为(1800-2200)：(4-6)：(2-8)时，能够实现兼顾草地生态功能的同时，恢复退化天然草地。
12.其中自然发酵腐熟肥料为自然发酵腐熟的羊粪，羊粪来源广泛，不仅能够实现废物的利用，同时还能够减少对生态环境的破坏。
13.优选地，氮素肥料为尿素(co(nh2)2)，氮是构成蛋白质的主要元素，也是叶绿素、酶、核酸、磷脂、生物碱及配糖体的主要成分；磷素肥料为磷酸二铵(n18:p2o546)，有机体的磷含量决定了rna的形成，作用于核糖体，进而对蛋白质和生长速率产生影响。
14.自然发酵腐熟的有机质含量≥25％，氮磷钾总养分含量≥3％，重金属含量总砷(as)(以烘干基计)≤15mg/kg，总汞(hg)(以烘干基计)≤2mg/kg，总铅(pb)(以烘干基计)≤50mg/kg，总铬(cr)(以烘干基计)≤150mg/kg，总镉(cd)(以烘干基计)≤3mg/kg。
15.具体施肥量为：腐熟羊粪1800-2200kg/亩、尿素4-6kg/亩、磷酸二铵2-8kg/亩；
16.优选地，腐熟羊粪2000kg/亩、尿素6kg/亩、磷酸二铵6kg/亩。
17.第二方面，本发明提供一种维持生物多样性的退化草地恢复方法，包括：在每年3月20日到4月20日之间，对自然腐熟肥料采用抛肥机抛洒、氮肥及磷肥使用播种机进行免耕施肥。
18.植物旺盛生长需要大量营养元素，而土壤固有营养元素由于植物生长而大量消耗，导致营养元素供需矛盾凸显。本发明在一年的生长开始时期及生长旺盛期进行肥料的添加实验后，发现我国北方草原，在春季(生长季开始时期)进行本发明所提供的复合肥的施加，不但可以提高草地对肥料养分的利用率，还能够有效促进草地生物多样性的保持。
19.具体施肥方法为：在每年3月20日到4月20日之间，春季分蘖高峰期进行养分调控，其中尿素6kg/亩和磷酸二铵6kg/亩使用播种机进行免耕施肥，而有机肥2000kg/亩采用抛肥机进行抛洒施肥。
20.第三方面，本发明提供了一种含有上述复合肥的制剂。
21.第四方面，根据本领域技术人员的理解，本发明请求保护上述的复合肥、上述的退化草地恢复方法或上述的制剂在提高草地地上生物量、维持草地群落内物种丰富度、和/或提高群落密度及高度中的应用。本发明还请求保护上述的复合肥、上述的退化草地恢复方法或上述的制剂在提高退化草地中牧草生长密度或生物量中的应用。
22.本发明所产生的有益效果：
23.本发明所述方法能够显著提高天然草地地上生产力，维持天然草地生物多样性，提升草地生态功能的稳定性，且本发明采用了自然腐熟肥料，生态环保，安全系数高。相对于空白对照样地，采用本发明所述方法处理过的样地，地上生物量、群落密度增、群落高度均有显著提高。
附图说明
24.图1是本发明样地物种丰富度示意图。
25.图2是本发明天然草地恢复的航拍效果图。
具体实施方式
26.以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的保护范围。
27.若未特别指明，本发明实例中所用的实验材料、试剂、仪器等均可市售获得；若未具体指明，本发明实例中所有的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
28.肥料的准备。有机肥制备：准备完全腐熟的羊粪30000kg作为自然腐熟肥料使用；无机肥制备：准备尿素60kg，磷酸二铵60kg，将准备好的无机肥混合均匀备用。
29.实验样地信息：实验草场位于内蒙古自治区呼伦贝尔市某农牧场天然草地恢复示范区，该草场为围封打草场，连年无休的打草已经使土地质量下降，生产力低下，亟待恢复。
30.实施例1
31.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)1000kg/亩和无机肥(尿素)4kg/亩。
32.实施例2
33.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)1000kg/亩和无机肥(尿素)6kg/亩。
34.实施例3
35.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)1000kg/亩和无机肥(尿素)8kg/亩。
36.实施例4
37.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)1000kg/亩和无机肥(尿素)10kg/亩。
38.实施例5
39.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)1500kg/亩和无机肥(尿素)4kg/亩。
40.实施例6
41.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)1500kg/亩和无机肥(尿素)6kg/亩。
42.实施例7
43.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)1500kg/亩和无机肥(尿素)8kg/亩。
44.实施例8
45.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)1500kg/亩和无机肥(尿素)10kg/亩。
46.实施例9
47.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)
2000kg/亩和无机肥(尿素)4kg/亩。
48.实施例10
49.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)2000kg/亩和无机肥(尿素)6kg/亩。
50.实施例11
51.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)2000kg/亩和无机肥(尿素)8kg/亩。
52.实施例12
53.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)2000kg/亩和无机肥(尿素)10kg/亩。
54.实施例13
55.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)2500kg/亩和无机肥(尿素)4kg/亩。
56.实施例14
57.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)2500kg/亩和无机肥(尿素)6kg/亩。
58.实施例15
59.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)2500kg/亩和无机肥(尿素)8kg/亩。
60.实施例16
61.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)2500kg/亩和无机肥(尿素)10kg/亩。
62.实施例17
63.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)2000kg/亩和无机肥(尿素6kg/亩、磷酸二铵2kg/亩)。
64.实施例18
65.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)2000kg/亩和无机肥(尿素6kg/亩、磷酸二铵4kg/亩)。
66.实施例19
67.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)2000kg/亩和无机肥(尿素6kg/亩、磷酸二铵6kg/亩)。
68.实施例20
69.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)2000kg/亩和无机肥(尿素6kg/亩、磷酸二铵8kg/亩)。
70.实施例21
71.本实施例提供一种复合肥，本实施例提供的复合肥的成分为：有机肥(羊粪)2000kg/亩和无机肥(尿素6kg/亩、磷酸二铵10kg/亩)。
72.实施例22
73.本实施例提供一种复合肥的施肥方法，本实施例使用的复合肥的成分为实施例21
提供的复合肥。
74.试验区大小宽20米，长50米。每个处理设置3个重复。实验开始于植物分蘖期，具体操作时间为2018年3月30日至2018年8月20日。
75.(1)复合肥施肥处理：
76.施肥时间：3月30日；
77.施肥方式：无机肥混合均匀使用播种机进行免耕施肥，有机肥采用抛肥机进行抛洒施肥，二者均要均匀的分布在实验处理区内。
78.(2)植物数据采集：
79.采集时间：当年的8月20日左右；
80.采集方法：在每个实验区内设置1个大小为1米
×
1米的样方，在样方内采集各个物种的高度、株丛数和物种数量；按照物种进行采集，采集所有群落地上生物量，带回实验室进行烘干并称重记录。
81.使用实施例1-20的复合肥及实施例22的施肥方法，进行复合肥施加及植物数据采集，结果如表1所示。样地中物种丰富度示意图见图1、图2是天然草地恢复的航拍效果图，深色阴影为恢复区，恢复区两侧为对照区。
82.表1不同复合肥施肥处理结果
[0083][0084]
使用复合肥处理的处理组中，大部分处理组的丰富度是低于空白对照组的丰富度的。这也证实了，在进行天然草地恢复时，通常是以牺牲物种多样性为代价的。具体地，在肥料的作用下，会导致篷子菜、白头翁、洽草、二列委陵菜减少，在部分小区甚至消失，因此生物多样性有显著降低。
[0085]
本发明通过探究有机肥和无机肥的最佳配合比例，可以实现在保证物种丰富度的
同时，提升地上生物量和群落密度和高度。
[0086]
例如，在使用实施例17、18、19和实施例20提供的复合肥时，其丰富度高于空白对照组或与空白对照组无显著差别，在所述复合肥的施加下，天然草地中的群落密度、群落高度均显著高于空白对照组。
[0087]
在本发明提供的复合肥施加中，对有机肥响应最明显的植物是羊草、无芒雀麦、野韭、黄囊苔草、阿尔泰狗娃花，生物量显著增大，占生物量增加量的90％，并且无显著减少物种，生物多样性保持稳定。
[0088]
在本发明提供的复合肥施加中，对氮肥响应最明显的植物是羊草、日阴菅、贝加尔针茅、无芒雀麦等，对磷肥响应最明显的植物是羊草、裂叶蒿、山韭等。
[0089]
对比例1不同施肥时间
[0090]
本对比例使用的复合肥与实施例19相同，本对比例与实施例19的区别在于，本对比例的施肥时间为常规的施肥时间，于夏季(6月20日)施肥。本发明得到的效果见表2。
[0091]
表2
[0092][0093]
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。