黄土高原不同种植年限苜蓿草地土壤 与植物化学计量特征

为探讨植被种植过程中土壤–植被生态系统养分动态变化规律,本研究以黄土高原多年生紫花苜蓿(Medicago sativa)为研究对象,分析了不同生长年限(种植1、10、20和30年)苜蓿草地土壤与植物养分含量变化及生态化学计量学特征。结果显示,1)土壤有机C和全N含量随种植年限的增加呈先增大后减小的趋势;在0–200 cm土层中,土壤C和N的垂直分布具有一致性,含量随着土层的加深而逐渐减少,并在30 cm以下基本保持稳定;土壤P的含量随着土层的加深基本保持稳定;土壤C∶N,C∶P和N∶P均随苜蓿种植年限的增长呈先增加后减少的趋势,种植10年达到最大值。2)苜蓿叶片C、N、P含量的变化规律与土壤养分变化规律相似,种植10年达到最大值;叶片C∶N、C∶P、N∶P随种植年限的增加均先下降后回升。3)土壤化学计量特征与植物化学计量特征无显著相关关系(P 0.05)。研究结果表明,当苜蓿种植到10年之后,应采取一定的管理措施来改善土壤质量以保证苜蓿正常生长。     

苜蓿地撂荒过程中土壤-微生物-胞外酶及化学计量的变化

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)作为优良修复草种在黄土高原广泛种植,然而随着农村人口迁移及土地利用变化,苜蓿人工草地大量弃置的问题已引起广泛关注。为研究苜蓿弃置草地土壤质量变化规律,本研究分析了不同弃置年限(0年、5年和10年)苜蓿草地土壤养分、微生物量、参与土壤碳氮磷(C,N,P)循环的胞外酶活性及其化学计量变化。结果表明：总体上,土壤和微生物C,N含量随弃置年限呈增加趋势,而C,N相关胞外酶活性和化学计量变化幅度较小;土壤和微生物P含量随弃置年限增加而显著降低,但P相关胞外酶活性及化学计量均有不同程度的增加。进一步分析发现：相较于其他土层,表层(0～20 cm)土壤C,N,P含量及其酶活性较高,其变化趋势与总体结果相似;亚表层土壤(20～40 cm)和(80～100 cm)深层土壤C,N,P含量及其酶活性呈先增后减趋势,且各指标较于表层土壤均降低40%～80%。相关分析表明弃置草地土壤由于P匮乏而逐步退化,可通过补施磷肥改善。     

平茬年限和林龄对沙冬青叶片功能性状及土壤化学计量特征的影响

为阐明平茬年限和林龄对沙冬青叶片功能性状及灌丛下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的影响,采用方差及相关性分析方法研究沙冬青被平茬后更新恢复生长的机理和策略,探讨C、N、P化学计量特征对沙冬青种群生长及恢复的指示意义,从而更好地解释平茬复壮后植物补偿性生长机理与持续年限,以期在理论与技术上解决孑遗植物种质资源的保存与修复,为天然沙冬青种群在生态系统中演变特征进行预测和评估提供基础资料。结果表明:1)沙冬青经平茬处理后,叶片面积显著增大(P<0.05)。平茬恢复生长1年的沙冬青比叶面积、叶片N含量、叶片P含量显著升高(P<0.05),且随平茬年限和林龄的增加呈下降趋势,叶片干物质含量变化趋势与比叶面积相反,叶片碳含量在不同平茬年限和林龄下无显著差异(P>0.05)。叶片N含量与叶片P含量、比叶面积呈极显著正相关,叶片干物质含量与比叶面积呈极显著负相关,且与叶片N含量、叶片P含量呈显著负相关。2)叶片与土壤中的C、N、P化学计量特征对平茬年限和林龄变化的响应不完全一致。平茬年限和林龄对沙冬青灌丛下土壤有机碳含量产生显著影响(P<0.05),但对土壤P含量无显著影响(P>0.05),仅林龄对土壤全N含量影响显著(P<0.05)。随着平茬年限和林龄的增加,土壤C、N含量呈上升趋势,土壤P含量呈下降趋势。3)在叶片C、N、P化学计量特征中,叶片P与C:P对平茬年限和林龄变化反应最为敏感,对于沙冬青更新恢复生长及种群动态变化规律具有指示意义。平茬恢复1、3和8年的沙冬青叶片N:P平均值分别为14.79、15.77、17.81,幼龄林、中龄林和成熟林沙冬青叶片N:P平均值分别为15.32、18.23、21.76,可见随着平茬年限和林龄的增加,沙冬青生长由N、P共同限制逐渐转向更受P的限制。     

紫花苜蓿生物量分配对植物-土壤化学计量的响应

C∶N∶P化学计量学在植物-土壤养分分配研究中应用广泛,但如何运用化学计量学方法来探究植物地上地下生物量分配还需要进一步研究。本研究选取榆林地区种植1 a, 3 a, 5 a, 7 a和9 a的紫花苜蓿(Medicago sativa L.)人工草地,测定了紫花苜蓿的地上、地下生物量,土壤理化性质及碳氮磷含量,分析了植物-土壤C∶N∶P化学计量特征及其对紫花苜蓿地上、地下生物量和根冠比变化的响应。结果表明,紫花苜蓿人工草地土壤C∶N,C∶P和N∶P随种植年限延长均而增加,紫花苜蓿植株C∶N,C∶P和N∶P随种植年限延长均呈现先增加后降低变化趋势。种植1～5 a紫花苜蓿种植受N限制,种植7～9 a紫花苜蓿受P限制,紫花苜蓿通过增加自身根冠比来应对日益增强的N∶P,同时庞大的根系使得土壤肥力得到改善。     

旅游干扰和海拔梯度对山地草甸植物叶片与土壤化学计量特征的影响

为了研究阿尔泰山山地草甸在旅游干扰下植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及化学计量比沿海拔梯度的分异规律及其与土壤化学计量特征的耦合性,在新疆喀纳斯景区沿海拔梯度设置4组对比样地(旅游干扰与未干扰样地)对主要优势种和伴生种的叶片与0?20 cm土层土壤的C、N、P含量及化学计量比进行了分析.结果如下:1)旅游干扰造成植物叶片C、N、P含量下降,而C/N、C/P和N/P显著增加;0?20 cm土层土壤C、N、P含量及化学计量比呈下降趋势,但土壤N、P含量和N/P变化较小;2)未干扰样地的植物叶片C、N、P含量随海拔增加呈上升趋势,C/N、C/P和N/P呈降低趋势,而旅游干扰使上述趋势逆转;在各海拔梯度的未干扰样地中,随着海拔升高,土壤C含量、C/N减少,而N含量、N/P增加,P含量和C/P变化不明显,旅游干扰对这些变化趋势影响较小;3)在各海拔梯度上,植物叶片C含量与土壤化学计量特征的相关性较弱,叶片N含量与土壤C含量呈正相关关系,土壤C/N、C/P分别与叶片N、P含量呈正相关关系,叶片C/P与土壤C/P呈负相关关系;在高海拔梯度上,叶片N/P与土壤C含量及化学计量比的负相关较强.结果表明,植物叶片与土壤化学计量特征及其相关关系在海拔梯度上产生了分异,旅游干扰下叶片化学计量特征在海拔梯度上的分异规律产生了逆转,而对土壤的分异规律影响较小.这为进一步深入认识旅游干扰对山地草甸生态系统化学计量特征及结构与功能稳定性维持机制的影响提供了重要依据.     

旅游干扰和海拔梯度对山地草甸植物叶片与土壤化学计量特征的影响

为了研究阿尔泰山山地草甸在旅游干扰下植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及化学计量比沿海拔梯度的分异规律及其与土壤化学计量特征的耦合性,在新疆喀纳斯景区沿海拔梯度设置4组对比样地(旅游干扰与未干扰样地)对主要优势种和伴生种的叶片与0?20 cm土层土壤的C、N、P含量及化学计量比进行了分析。结果如下:1)旅游干扰造成植物叶片C、N、P含量下降,而C/N、C/P和N/P显著增加;0?20 cm土层土壤C、N、P含量及化学计量比呈下降趋势,但土壤N、P含量和N/P变化较小;2)未干扰样地的植物叶片C、N、P含量随海拔增加呈上升趋势,C/N、C/P和N/P呈降低趋势,而旅游干扰使上述趋势逆转;在各海拔梯度的未干扰样地中,随着海拔升高,土壤C含量、C/N减少,而N含量、N/P增加,P含量和C/P变化不明显,旅游干扰对这些变化趋势影响较小;3)在各海拔梯度上,植物叶片C含量与土壤化学计量特征的相关性较弱,叶片N含量与土壤C含量呈正相关关系,土壤C/N、C/P分别与叶片N、P含量呈正相关关系,叶片C/P与土壤C/P呈负相关关系;在高海拔梯度上,叶片N/P与土壤C含量及化学计量比的负相关较强。结果表明,植物叶片与土壤化学计量特征及其相关关系在海拔梯度上产生了分异,旅游干扰下叶片化学计量特征在海拔梯度上的分异规律产生了逆转,而对土壤的分异规律影响较小。这为进一步深入认识旅游干扰对山地草甸生态系统化学计量特征及结构与功能稳定性维持机制的影响提供了重要依据。     

苜蓿叶片氮、磷和钾养分重吸收与化学计量比的偶联关系

苜蓿作为一种优良的豆科牧草,具有较强的环境适应性。叶片养分重吸收是提高养分利用效率及增强环境适应性的重要机制之一,其直接影响了苜蓿的养分浓度,进而影响苜蓿元素的化学计量比。目前已有针对苜蓿养分重吸收及生态化学计量特征的研究,但关于苜蓿元素养分重吸收与生态化学计量比之间的偶联关系的研究还鲜有报道。为解释该偶联关系,以7个苜蓿品种作为研究对象,测定了成熟叶片和衰老叶片C、N、P、K元素浓度,分析了养分重吸收特征(包括养分重吸收率、养分重吸收度)及生态化学计量特征,进而分析了两者之间的偶联关系。结果表明,7个苜蓿品种的平均氮重吸收效率(NRE)、磷重吸收效率(PRE)和钾重吸收效率(KRE)分别为42.7%、42.4%和52.1%,分别低于全球陆生植物的NRE、PRE和KRE(分别为62.1%、64.9%和70.1%)。根据养分重吸收特征及生态化学计量比,判断苜蓿受土壤P含量影响最严重。叶片养分重吸收效率基本与衰老叶化学计量比呈正相关关系,而与成熟叶化学计量比呈负相关关系。由此可见,叶片养分重吸收与叶片生态化学计量比存在偶联关系,但受叶片成熟或衰老显著影响。     

青海森林凋落物生态化学计量特征及其影响因子

凋落物在调节植物-土壤间养分循环和维持森林生态系统物质平衡中具有重要作用。为阐明青海省不同林型(针叶林、阔叶林)森林生态系统凋落物养分含量以及影响凋落物养分变化的环境因子,本研究以青海21个地区的针叶林、阔叶林地表凋落物为研究对象,分析不同林型和海拔上凋落物养分、生态化学计量特征变化规律及其影响因子。结果表明:1)不同海拔分区上,针叶林凋落物碳(C)、氮(N)含量、C∶P、N∶P高于阔叶林,而磷(P)含量低于阔叶林;2)针叶林凋落物N、P含量、C∶N、C∶P、N∶P均与海拔呈线性关系(P<0.001),即N含量、C∶P、N∶P随海拔升高递增,P含量、C∶N随海拔升高递减;3)两种林型(针叶林、阔叶林)凋落物现存量、养分含量及生态化学计量特征与经纬度、坡度、郁闭度、群落高度、样地投影面积均存在显著相关性(除阔叶林P和C∶P外);4)两种林型(针叶林、阔叶林)凋落物C、N、P含量较低;针叶林、阔叶林普遍受到N限制(N∶P<14),其中针叶林在高海拔地区又受到P限制(14相似文献   

川西北高寒沙地不同年限高山柳土壤生态化学计量及储量变化特征

以川西北高寒沙地6,18和34年高山柳为研究对象,探究其林下C, N, P生态化学计量变化特征。结果表明,随着种植年限增加,0~60 cm土层土壤C∶N∶P呈上升趋势。其中,20~40 cm和40~60 cm土层C∶N和C∶P呈上升趋势,而N∶P呈显著下降趋势(P<0.05)。随种植年限增加,0~60 cm土层有机碳(SOC)储量呈上升趋势,全氮(TN)、全磷(TP)储量呈下降趋势。其中,0~20 cm土层SOC、TN和TP含量均显著升高(P<0.05)。双因素方差分析结果表明,土层深度显著影响着SOC, TN, TP含量及其化学计量比,种植年限对除TP以外均有显著影响,土层深度×种植年限对除C∶N和TP以外均有显著影响(P<0.01)。研究表明,在生态修复过程中,C、N、P的不平衡输入可能会加强土壤养分的失衡状况。     

喀纳斯景区山地草甸不同退化阶段群落共有种的生态化学计量特征研究

通过在新疆喀纳斯景区山地草甸群落中对不同退化阶段4个典型样点进行样方调查与采样,结合室内分析,探究了不同退化阶段山地草甸群落共有植物及土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征及其内在联系,揭示了山地草甸生态系统养分循环规律和系统稳定机制。研究结果表明,1) 3种群落共有植物的重要值、盖度、密度和生物量都随着草地的退化加剧而上升,平均高度和叶绿素相对含量随着退化的加剧而降低。2) 随着草地退化程度的增加,群落共有种C、N、P含量均下降,草甸早熟禾C∶N则先降低后升高,其余2种共有种均上升;群落Ⅰ中3种共有植物叶片的N∶P都在14和16之间,剩余3个群落中,草甸早熟禾叶片N∶P高于16,而千叶蓍和短柄苔草叶片的N∶P均小于14。3)叶绿素相对含量与植物的N含量呈显著的正相关,植物盖度与其化学计量比的相关性不显著,植物的高度、密度、生物量与其化学计量比相关性的显著性取决于物种和生境。4)土壤的C、N、P含量均影响植物的C、N、P含量,呈显著的线性正相关。喀纳斯景区未退化阶段的植物生长受N、P双重元素的限制或者均不受限,退化阶段的植物生长主要受N的限制。因此,喀纳斯景区山地草甸土壤生态化学特征对退化山地草甸的植被恢复有着重要影响。     

放牧强度对草甸植物小叶章及土壤化学计量比的影响

本试验在不同放牧强度下,通过分析东北三江平原小叶章草甸的优势植物和土壤的碳氮磷养分及化学计量比,探讨放牧对生态系统化学计量学特征和养分循环速率的影响机制。试验结果表明,1)随着放牧强度的增加,小叶章活体与立枯物的全氮、全磷含量也随之增加,放牧使小叶章叶的全氮含量明显增加,而茎的变化不显著;0～10 cm土层根系的全碳、全氮、全磷变化比10～20 cm的更敏感;放牧降低了土壤全碳的含量,土壤表层的全氮含量随放牧强度的增加呈先增加后降低的趋势,且以重牧区为最小。2)在6-8月份小叶章全株及叶的C/N值随着放牧强度的增加先降低后升高,且在中牧区降为最小值,茎的C/N值受放牧的影响变化规律不明显,只有在8月份中牧区表现为最小值;3)放牧主要影响土壤表层的理化性状以及所含根系的元素含量,7-9月份随着放牧强度的增加,0～10 cm土壤的C/N值降低;7,8月份0～10 cm土层根系的的C/N值随着放牧强度的增加先降低后升高,且在中牧区为最小值,而N/P值却在中牧区为最大值。     

安太堡露天矿不同复垦年限苜蓿地土壤养分化学计量特征

对山西安太堡露天矿排土场不同复垦年限苜蓿地（3年、8年、20年）,自然恢复地和耕地不同深度土壤总有机碳（C）、全氮（N）、全磷（P）及其化学计量比进行分析,结果表明：土壤C、N随复垦年限延长递增,P相对稳定;耕地和20年苜蓿地,C、N随土层深度增加递减。20年苜蓿地0～10 cm土壤C、N分别较耕地提高30.1%和28.8%;0～40 cm与耕地接近,说明复垦能提高,特别是提高表层土壤C、N质量分数。C∶P,N∶P随复垦年限增加而上升,C∶N呈先增加、后降低的趋势;20年苜蓿地0～40 cm土壤C∶N,C∶P,N∶P均与耕地接近。土壤C和N极显著相关,C∶P,N∶P与C、N极显著相关,C∶N与C、N相关性不显著,说明C∶P,N∶P分别由碳、氮控制,C∶N受碳、氮共同控制,生物措施对复垦土壤C、N的提升作用比P明显。     

鲁东南地区不同年龄紫花苜蓿N、P生态化学计量特征研究

为了探索鲁东南地区不同年龄紫花苜蓿在不同茬次下化学计量特征存在怎样的差异,本试验通过测定与分析不同年龄(2、3、4、5龄)紫花苜蓿叶和茎的N、P含量及化学计量比,研究了年龄及茬次对紫花苜蓿化学计量特征的影响。结果表明,不同茬次内,苜蓿叶和茎的N、P含量随年龄的变化趋势不同,但总体上3龄苜蓿叶和茎的N、P含量高于其他年龄;每茬时,4龄苜蓿叶和茎N∶P均显著高于其他年龄(P<0.05),3龄苜蓿叶和茎N∶P均低于其他年龄。4个年龄苜蓿叶和茎N、P含量随茬次呈先增加后减少的趋势,并在第3茬达到最大值(除3龄苜蓿茎的N含量);2龄和4龄苜蓿叶N∶P随茬次呈先降低后增加的趋势;苜蓿茎N∶P随茬次呈先降低再增加的变化趋势(除5龄),并均在第4茬时达到最低值;苜蓿年龄和茬次的变化均能显著影响苜蓿叶和茎的N、P含量及N∶P;苜蓿叶和茎的N含量与N∶P基本呈正相关,苜蓿叶和茎的P含量与N∶P基本呈负相关。随着年龄的增加,苜蓿由主要受N限制向主要受P限制转变。     

养分添加对贝加尔针茅草原6种植物叶片性状的影响

养分添加是促进退化草地恢复常用的管理措施。以贝加尔针茅草原为研究对象,设置CK(对照,不施肥),N(单施氮肥,100 kg/hm²),P(单施磷肥,100 kg/hm²),K(单施钾肥,100 kg/hm²),NP(氮、磷肥混施,均为100 kg/hm²),NK(氮、钾肥混施,均为100 kg/hm²),PK(磷、钾肥混施,均为100 kg/hm²),NPK(氮、磷、钾肥混施,均为100 kg/hm²),研究贝加尔针茅草原包括建群种和优势种在内的6种植物的比叶面积、叶绿素含量和养分含量等叶片性状对养分添加的响应,旨在探讨草原生态系统中,不同物种叶片特性随养分供给条件发生的变异及其与土壤理化特性之间的关系。结果表明,6种植物的比叶面积(specific leaf area, SLA)、叶绿素含量、叶片养分在不同养分添加下都发生了变化,但变化的范围和方向都不尽相同。综合6种植物进行分析,SLA与叶绿素含量、叶片含N量呈极显著正相关(P<0.01),与叶片含P量呈显著正相关(P<0.05);叶绿素含量与叶片含N量、土壤铵态氮含量呈极显著正相关(P<0.01);叶片含N量与土壤pH呈显著正相关(P<0.05);叶片含P量与土壤P、土壤速效P含量和土壤pH值呈极显著正相关(P<0.01)。综合研究表明,贝加尔针茅草原植物叶片含N量较低,植物叶片性状受N素影响显著,但不同物种对N素添加的反应不同,土壤养分供给的差异是叶片结构特性和叶片养分组成发生变化的重要原因。     

退耕地植被演替过程对土壤化学计量特征的影响

本研究采用以空间代替时间的方法,探索了不同演替阶段植被多样性变化及其与土壤化学计量比之间的关系。研究发现,随着演替年限的增长,土壤有机碳、全氮、全磷、碳氮比、碳磷比及氮磷比均呈增长趋势;在垂直剖面上,土壤有机碳、全氮、碳氮比及碳磷比随土壤深度的增加而减小。植被多样性指标与土壤养分之间相关性较弱,说明土壤养分及其化学计量比与植被恢复演替的关系较为复杂,仍需进一步研究。