鲁东南地区不同年龄紫花苜蓿营养品质的变化

为了探索鲁东南地区紫花苜蓿品质随年龄及茬次的变化趋势,测定了五茬处理下不同年龄(2、3、4、5龄)苜蓿叶和茎的粗蛋白质(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量,进而分析了苜蓿叶和茎的可消化总养分(TDN)、净能(NE)、饲草干物质采食量(DMI)、可消化的干物质量(DDM)、相对饲料价值(RFV)等营养价值指数随年龄及茬次的变化规律。结果表明:3龄苜蓿叶和茎品质优于其他年龄,苜蓿叶和茎的CP含量较高,NDF、ADF含量较低,TDN、NE、DDM、DMI、RFV均较高;5龄苜蓿叶和茎品质较差,苜蓿的叶和茎CP含量较低,NDF、ADF含量较高,TDN、NE、DDM、DMI、RFV均较低;苜蓿叶和茎的CP含量随茬次呈先增加后降低的趋势,在第3茬时较高(除3龄苜蓿茎的CP含量);苜蓿叶的NDF、ADF含量随茬次呈先降低后增加的趋势;苜蓿茎的NDF、ADF含量随茬次呈先增加后降低的趋势;苜蓿叶的TDN、NE、DDM、DMI、RFV随茬次呈先增加后降低的趋势;苜蓿茎的TDN、NE、DDM、DMI、RFV随茬次呈先降低后增加的趋势(除5龄的DMI)。因此,鲁东南地区苜蓿年龄超过4龄时,苜蓿营养品质开始下降,需要进行轮作、翻耕等措施以保证经济效益的产出。     

氮添加对贝加尔针茅草原植物和土壤化学计量特征的影响

以贝加尔针茅草原为研究对象,设置N₀(0 kg N·hm^-2)、N₃₀(30 kg N·hm^-2)、N₅₀(50 kg N·hm^-2)、N₁₀₀(100 kg N·hm^-2)、N₁₅₀(150 kg N·hm^-2)5个氮添加水平,研究不同氮添加水平对6种植物叶C、N、P计量特征和土壤C、N、P计量特征的影响,分析植物计量特征与土壤计量特征的相关性,为深入理解N沉降增加对草原群落结构的影响提供基础数据。结果表明,自然条件下,6种植物叶C、N、P含量和计量特征存在显著的差异,表现为扁蓿豆叶C、N、P含量和叶N∶P最高,贝加尔针茅叶N、P含量最低,线叶菊叶C含量最低。氮添加提高了除扁蓿豆以外其他5种植物叶N含量,叶C∶P和叶N∶P,降低了叶P含量和叶C∶N,而叶C含量无一致变化趋势。氮添加提高了土壤有机碳含量、土壤N∶P,对土壤全氮含量和土壤C∶N无显著性影响。羊草、羽茅、线叶菊和草地麻花头叶N含量与土壤有机碳、土壤N∶P呈显著正相关,贝加尔针茅、羊草、羽茅和草地麻花头叶N∶P与土壤有机碳、土壤C∶P呈显著正相关。综合分析表明,土壤有机碳、土壤N∶P和土壤C∶P是影响6种植物叶C、N、P含量和计量特征的主要影响因素,但不同植物对氮添加的响应不同,意味着长期氮添加可能会改变贝加尔针茅草原生态系统的结构。     

降水量及N添加对宁夏荒漠草原土壤C:N:P生态化学计量特征和植被群落组成的影响

为了解降水格局改变和大气氮(N)沉降增加背景下土壤碳(C)∶N∶磷(P)平衡关系的改变是否会影响到荒漠草原植被群落组成, 基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量(降水量减少50%、降水量减少30%、自然降水量、降水量增加30%和降水量增加50%)、N添加(0和5 g·m^-2·yr^-1)及其交互作用的野外试验, 初步分析了土壤C∶N∶P生态化学计量特征和植物群落组成的变化趋势以及二者的关系。结果表明, 增加降水量降低了土壤有机C、全N和N∶P。N添加及其与降水量的交互作用对土壤C∶N∶P生态化学计量特征的影响较小; 适量增加降水量刺激了多数植物生长, 提高了群落多样性。过量增加降水量导致猪毛蒿种群生物量急增, 且N添加对降水量效应有促进作用, 从而降低了群落多样性; 土壤含水量、全N、有机C和N∶P与种群生物量关系较为密切, 土壤含水量、有机C、C∶P和C∶N与多样性指数存在较强的相关关系。以上结果意味着降水量会通过调控土壤水分有效性, 改变土壤与植物之间N和P的满足程度, 从而对植物生长策略和群落多样性产生影响; 短期N添加对土壤养分有效性影响较小。因此, 还需通过长期的原位试验, 对N添加及其与降水量交互作用下土壤C∶N∶P计量平衡与植物群落组成的关系进行深入探讨。     

放牧对荒漠草原土壤和优势植物生态化学计量特征的影响

以宁夏荒漠草原土壤和优势植物为研究对象,分析放牧对荒漠草原生态系统土壤和植物C、N、P化学计量学特征的影响机制。结果表明,土壤C、C∶N、C∶P随着放牧强度的增加呈下降趋势,P呈增加趋势,而N及N∶P呈先增加后下降趋势。不同优势植物N含量对放牧强度的响应存在一定的差异,中度和重度放牧区甘草、砂珍棘豆、山苦荬、牛心朴子N含量明显低于轻度和围封禁牧N含量,牛枝子、短花针茅、中亚白草、刺叶柄棘豆、虫实、猪毛菜、乳浆大戟、骆驼蓬N含量明显高于轻度和围封禁牧N含量,表明适度放牧会显著增加某些物种的N含量;13种优势植物C∶N和C∶P在不同放牧强度下均表现为与N、P的规律相反,且不同优势植物N∶P对放牧强度的响应也存在一定的分异性。优势植物P、C∶P与土壤P、C∶P呈显著正相关,而C、N、C∶N和N∶P与土壤C、N、C∶N和N∶P无显著相关性,说明植物叶片的化学计量特征并非是由土壤养分含量特征直接决定的,而更多是受植物自身遗传特性的影响,体现了荒漠草原优势植物对极端环境具有相对稳定的适应能力。     

紫花苜蓿生物量空间层次分布与叶片C、N、P化学计量特征对P添加的响应

以‘甘农3号’紫花苜蓿(Medicago satial L.‘Gannong No.3’)为材料,设计4个水平(0,80,120,160Kg·hm-2)的P添加田间试验,在种植第二年第一茬初花期留茬5cm刈割,刈割部分从下到上以植株枝条第3茎节及以下作为下层,第4茎节至第6茎节作为中层,以第7茎节及以上作为上层,研究不同空间草层苜蓿生物量分布与叶片C,N,P化学计量特征对P添加的响应。结果表明:随着施P量的增加,苜蓿上、中、下3层生物量显著增加,且以下层的增幅最大,尤以120kg·hm-2的P添加量最为明显;上、中、下3层叶片C、P含量与P添加量呈现正相关,施P增加了各层叶片C,N,P含量,且上、中、下3层叶片的C,N,P含量对P添加的敏感性由上到下依次递减;上、中、下3层叶片C:N,C:P和N:P均随着P添加量的增加呈现降低的趋势。与对照相比,各层叶片C:N在P添加120Kg·hm-2降幅最大,C:P和N:P在P添加160Kg·hm-2降幅最大;P添加不仅显著增加苜蓿叶片对P的吸收,而且能不同程度地促进苜蓿叶片对C和N的吸收;在120kg·hm-2的P处理下,苜蓿生物量和叶片N含量达到最大,叶片C,P含量也达到较高水平;根据N,P含量与化学计量比来判断,研究区苜蓿生长受N和P共同限制,但随着P添加量的增加,苜蓿逐渐受到N限制。     

宁夏典型草原不同退耕年限草地植物-土壤生态化学计量特征

为了研究宁夏典型草原不同退耕年限草地优势植物及土壤 C、N、P化学计量特征,本研究以宁夏南部典型草原区退耕草地为对象,分别对退耕0、1、3、5、6、8、11、15、20年草地优势植物及土壤碳、氮、磷等生态化学计量特征进行研究。结果表明,各植物全氮含量均表现为地上部分大于地下部分,且猪毛蒿整体全氮含量较其他植物高。全磷含量除赖草外也表现为地上部分大于地下部分。退耕1年狗尾草和退耕3年赖草有机碳含量表现为地下部分大于地上部分,其余各退耕年限地上部分大于地下部分。优势植物C∶N、C∶P、N∶P整体表现为退耕20年长芒草最大。赖草和猪毛蒿最小。退耕6年以上20年以内土壤有机碳含量由表层向深层逐层递减;全氮含量退耕0~6年呈波动式变化,退耕8年后全氮含量由表层向深层逐层递减;全磷含量变化趋势与全氮相同。研究区土壤C∶N变化范围为7.08~19.62,C∶P变化范围为6.60~35.25,N∶P变化范围为0.82~2.17。各层土壤C∶N平均值变化范围为11.18~15.03,C∶P平均值变化范围为14.09~24.55,N∶P平均值变化范围为1.06~1.98;除C∶N接近我国土壤C∶N均值外,研究区土壤C∶P和N∶P均低于我国土壤C∶P和N∶P均值。并且相应地表优势植物C∶N、C∶P、N∶P明显高于表层土壤。本研究中土壤C∶N与土壤有机碳之间相关性不显著,与全N呈负相关,意味着C∶N主要受N控制,而C∶P与有机碳呈显著正相关,与全P相关性不显著。土壤N∶P与土壤全N含量呈显著正相关,与土壤全P含量相关性不显著,说明主要受N控制,而土壤全N含量随退耕年限的增加呈波动式上升趋势。植物与土壤碳、氮、磷相关性显示:植物全N与土壤N之间相关性不显著(P>0.05),植物全P与土壤全N、全P呈极显著的相关关系(P<0.01),与土壤有机碳和N∶P呈显著的相关关系(P<0.05)。     

不同种植年限人工苜蓿草地植物和土壤化学计量特征

通过测定并分析不同种植年限(种植1,3,4,5及8年)人工苜蓿草地苜蓿叶片、茎秆及0~20 cm土壤中C、N、P含量及其化学计量比,研究了种植年限对人工苜蓿草地土壤及植物养分含量及其化学计量比的影响。结果表明,1)0~20 cm土壤C、N含量随种植年限的增加,呈先增后减的趋势,P含量与之相反,各年限间有显著差异(P<0.05)。2)随种植年限的增加,苜蓿叶片C含量总体呈下降趋势,P含量先升后降。茎中各养分的变化规律与土壤养分变化规律相似,变化幅度小于叶片养分。3)苜蓿叶片N∶P及C∶P与叶片P含量显著负相关,与叶片N含量无显著相关性,土壤P与茎的C、N、P及化学计量比均有一定相关性。     

川西北高寒沙地不同年限高山柳林下优势植物碳、氮、磷生态化学计量特征

通过采集川西北高寒沙地不同年限(6、18、24年)高山柳林下3种优势植被藏沙蒿、裂叶独活和镰荚棘豆,分别测定分析3种植被叶片、根部C、N、P化学计量特征变化特征。结果表明:不同年限高山柳林下植被C、N、P含量及其比值间存在显著差异且呈现出不同变化趋势。林下植被C含量整体下降;叶N含量呈上升趋势,根N含量随年限增长而下降;除藏沙蒿外,林下植被P含量变化不显著;C∶N变化范围为1.92~12.86;C∶P为29.18~196.88;不同年限高山柳林下植被N∶P间虽存在差异,但均表现出主要受到P限制,表明该区域植被生长主要受P限制,应注意P养分的适当补充。     

不同生长年限紫花苜蓿吸钾特征研究

2007年以播种当年、生长第2、3、4、6年紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为试验对象,采用田间试验和实验室研究相结合的方法,对不同生长年限紫花苜蓿的吸钾特征进行研究,旨在为苜蓿钾素(K)养分管理提供理论依据.结果表明:紫花苜蓿地上部分K含量总体随着生长年限增加而降低,尤以第1茬最为明显;各生长年限苜蓿第4茬K含量明显低于前3茬;根系K含量随生长年限增加而升高,根系K积累量逐年增加;随着生长年限的延长,苜蓿地各土层土壤速效K和全K含量总体呈下降趋势,且降幅逐渐减小;在0~0cm土层内,不同生长年限紫花苜蓿地土壤速效K和全K含量均随土层深度增加呈先降后升的变化趋势,20~30cm土层K含量相对较低;苜蓿追施K肥应充分考虑第4茬苜蓿对K的需求和20~30cm土层K含量较低的特点.     

氮、磷添加对草地不同冠层植物叶片和根系生态化学计量特征的影响

植物碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征能反映植物与环境间的相互作用关系,是评估植物对环境变化响应的重要依据。已有的相关研究多以地上器官为主,而对地下器官关注相对较少。本研究以呼伦贝尔草地不同冠层的4种植物——羊草、披针叶黄华、达乌里芯芭和星毛委陵菜为对象,分析了氮、磷添加对其叶片和根系C∶N∶P生态化学计量特征的影响。结果表明:氮、磷添加对4种植物叶片和根系C含量没有显著影响。氮添加显著提高了3种非豆科植物叶片和根系N含量(达乌里芯芭叶片接近显著)、降低了其C∶N,而磷添加显著提高了4种植物叶片和根系P含量并显著降低了C∶P。氮、磷添加对4种植物C、N、P及其化学计量比均无显著的交互作用。4种植物中,羊草叶片和根系C∶N和C∶P在所有处理中均最高,较高的养分利用效率可能是其成为建群种的重要原因。依据植物叶片N∶P情况判断,该生态系统属于N限制类型。在植物养分限制判断中,根系N∶P不应作为养分限制判断的依据。上述研究结果说明草地植物地上地下器官对氮、磷添加的响应具有协同性,而且不同冠层的植物C、N、P生态化学计量特征对氮、磷添加的响应具有一致性。     

种植密度对紫花苜蓿不同生育时期叶片C、N、P生态化学计量的影响

以紫花苜蓿甘农3号（Medicago satial L.‘Gannong No.3’）为材料,设计了210,263,315,368,420 万株·hm^-2的5个种植密度,在种植第二年第一茬的分枝期、现蕾期和初花期留茬5cm刈割,刈割部分从下到上以植株枝条第3茎节及以下作为下层,第4茎节至第6茎节作为中层,以第7茎节及以上作为上层,研究不同密度对紫花苜蓿不同生育时期群落空间各层叶片C、N、P生态化学计量的影响。结果表明,随种植密度的增大,同一生育时期各层叶片C、N、P含量均下降,而叶片C∶N和C∶P则升高,分枝期和现蕾期的叶片C含量及初花期的叶片P含量对密度处理较为敏感;随着紫花苜蓿生育期的推进,相同密度下紫花苜蓿各层叶片C、N、P含量均减小,而C∶N和C∶P则增大;同一生育时期相同种植密度下,叶片C、N、P含量及N∶P的大小顺序为上层 > 中层 > 下层,C∶N和C∶P为下层 > 中层 > 上层。分枝期和现蕾期平均叶片N∶P均处于11~12之间,这2个时期紫花苜蓿受N限制;初花期N∶P为11.63~14.48,紫花苜蓿受N、P共同限制。紫花苜蓿适宜的种植密度为368 万株·hm^-2。     

豆禾混播牧草碳氮磷钾生态化学计量特征对施肥与混播比例的响应

本研究以紫花苜蓿（Medicago sativa）与无芒雀麦（Bromus inermis）混播草地为对象,研究了施用不同比例氮（Nitrogen,N）磷（Phosphorus,P）钾（Potassium,K）肥与不同混播比例对牧草营养元素含量及生态化学计量特征的影响。结果表明：施肥对1~3茬无芒雀麦P,K含量、C （碳,Carbon）：P和K：P以及1茬N含量、2茬N：P、3茬C含量和C：N,N：P影响极显著（P<0.01）,对1茬和2茬苜蓿C,P,K含量和C：P,N：P以及3茬N,P,K含量和C：P,C：N,N：P,K：P影响极显著（P<0.01）;混播比例对1茬无芒雀麦P含量和C：P,2茬C含量和3茬C：N,N：P影响极显著（P<0.01）;施肥与混播比例互作对1~3茬无芒雀麦C含量、苜蓿P含量和C：P,1茬与2茬无芒雀麦P含量和C：P以及苜蓿N：P影响极显著（P<0.01）。禾草N：P在3.53~7.60之间,苜蓿在8.37~12.32之间,表明无芒雀麦生长主要受N素影响,苜蓿生长同时受N素和P素的影响。     

氮素和水分添加对荒漠草原短花针茅氮磷特征的影响

植物氮(N),磷(P)含量特征为研究植物的养分利用状况提供了重要的手段.为判断草地生态系统植被限制性元素及对环境的适应策略,在短花针茅荒漠草原的自由放牧区进行了N和水分添加试验,研究在N和水分添加条件下优势植物短花针茅叶的N,P含量及其化学计量特征.通过对N添加,水添加和N水同时添加3个处理的测定表明,短花针茅通过提高叶N含量来增强对贫瘠生境的适应能力.N和水分是影响短花针茅N吸收的限制因子.短花针茅叶N,P含量及N:P对N添加和水添加的响应在成熟期较枯萎期敏感;N对成熟期叶的N,P含量,N:P以及枯萎期的N:P有显著影响,而水分仅对成熟期叶的N,P含量有影响.     

陇东雨养农区紫花苜蓿叶片氮、磷、钾重吸收与生物固氮的偶联关系

叶片养分重吸收是植物提高养分利用效率、增强环境适应性的重要机制之一,易受多种因素影响。在豆科植物中,养分重吸收与生物固氮有何关联尚不可知。为揭示养分重吸收与生物固氮间的偶联关系,以陇东雨养农区已建植2、4、7、11和14年龄的陇东苜蓿草地为对象,测定了叶片N、P、K浓度及δ¹⁵N,分析了叶片N、P、K重吸收效率(NRE、PRE和KRE)、重吸收度(NRP、PRP和KRP)及其与生物固氮率的关系。随紫花苜蓿建植年龄增长,叶片NRE、PRE呈先增大后减小的趋势,NRE和PRE分别为36.5%(28.4%~43.4%)和52.6%(38.1%~68.2%),其中7年龄苜蓿的NRE和PRE最高;2、11和14年龄苜蓿KRE为17.8%(23.0%~27.5%),但4和7年龄为负值。随紫花苜蓿年龄变化,叶片NRP、PRP和KRP均无明显变化趋势。随紫花苜蓿年龄增长,生物固氮率先降低后升高,平均固氮率为51.0%,其中7年龄苜蓿的最低。紫花苜蓿生物固氮率与叶片NRE、PRE和KRP负相关,但与叶片KRE、NRP和PRP不相关。紫花苜蓿生物固氮与叶片的氮、磷、钾重吸收存在偶联关系,对氮、磷重吸收效率和钾重吸收度有显著影响。     

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。     

长芒草不同季节碳氮磷生态化学计量特征

内稳性理论和生长速率理论是生态化学计量学存在的前提和基础。为探讨高等植物不同发育阶段碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量及其计量比的内稳性特征以及与生长速率的关系,研究了黄土高原天然草地建群种植物长芒草（Stipa bungeana）地上组织C、N、P含量季节动态及其化学计量比的变化,探讨家畜采食对植物体内元素内稳性的影响。结果表明,围封样地（1）长芒草3-7月地上生物量逐步增加,且最大生长速率出现在3-5月;3-5月植物体C∶N、C∶P、N∶P显著提高,不符合生长速率理论。（2）长芒草C含量3-5月显著升高,5-9月差异不显著,而N和P含量3月含量最高,5-9月逐渐降低;3-9月,长芒草的C∶N与C∶P表现出逐渐增加的趋势,而N∶P表现出先增大后减小的趋势,不同生育时期长芒草C含量和N∶P的变异系数较小,分别为3.65%和6.60%,表现出较强的内稳性,而N、P含量及C∶N、C∶P的变异系数均大于30%。放牧样地,（1）长芒草叶片N、P含量均高于围封样地,C∶N和C∶P小于围封草地,且5、7月N∶P高于围封草地。（2）长芒草C含量和N∶P变异也较小,但N∶P变异明显大于围封草地,为21.30%。表明放牧影响长芒草C、N、P计量特征,且C、N∶P具有较强的内稳性。     

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。