藏北3种高寒草地植物根系碳氮磷密度的非生长季和生长季差异

根系碳(C)氮(N)磷(P)密度影响植物与土壤间碳氮磷养分的循环过程,从而影响生态系统的地球化学循环。以申扎县高寒草原、高寒草甸草原和高寒草甸3种草地为对象,探究非生长季(4月)和生长季(8月)3种高寒草地根系C、N、P密度的分布规律及其差异。结果表明,(1)3种草地根系C、N、P密度在两个时期均呈现"T"字型空间分布,即3种草地根系C、N、P密度均随着土壤深度的增加而降低,且整体上高寒草甸的养分密度显著高于其他两种草地。3种草地根系C、N、P密度范围分别为57.287—1 130.753、1.457—38.243、0.090—3.217 g·m~(-2)。(2)3种草地的C、N、P密度具有显著的季节差异。生长季,高寒草原总地下C、N密度显著高于非生长季,分别高出非生长季47.822%和60.910%,而总地下P密度无显著差异;而生长季高寒草甸草原总的和每层的地下C、N、P密度显著低于非生长季。高寒草甸总地下C、N、P密度表现为生长季高于非生长季。高寒草原和高寒草甸增加的养分密度集中在0—10 cm深度。高寒草甸、高寒草原及高寒草甸草原的物种组成不同,土壤养分含量差异及土壤水分状况的不同可能是导致3种草地根系养分密度差异的原因。本研究可以为高寒草地根系养分密度季节变化提供基础资料,进一步认识草地根系在养分循环中的作用提供理论支持。     

川西亚高山不同森林类型土壤酶活性对短期凋落物输入量变化的响应

凋落物输入是生态系统物质循环和能量流动的重要环节,在维持亚高山森林的"自肥"机制及生态系统结构和功能等方面具有不可替代的作用.为进一步了解川西亚高山森林土壤物质循环过程,以该地区典型森林为对象,通过进行凋落物输入控制试验,研究3种森林类型(阔叶林、针阔混交林和针叶林)不同时期(添加时间)凋落物输入变化对土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)分解相关的酶活性及其化学计量比的影响.结果显示:3种森林类型中凋落物输入对土壤酶活性的影响不显著,而不同林型和凋落物输入时间则显著影响了土壤酶活性.凋落物处理1.5年时期,在凋落物输入处理中,阔叶林的β-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶的酶活性显著高于针阔混交林(2.69和2.73倍)和针叶林(1.87和1.47倍);而在凋落物去除处理中,针叶林中的酸性磷酸酶活性则显著大于阔叶林(1.72倍)与针阔混交林(1.66倍).相关性分析表明,土壤含水量以及C、N含量是影响酸性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶变化的主要因素,而多酚氧化酶和过氧化物酶主要受到土壤pH以及土壤硝态氮含量的影响.根据生态酶化学计量理论,本研究的土壤酶化学计量碳氮比(C:NEEA)均低于全球平均值,而土壤酶化学计量碳磷比(C:PEEA)和土壤酶化学计量氮磷比(N:PEEA)均高于全球平均值,表明该区域N转化酶活性较高,处于相对N限制的区域.本研究表明在养分循环较慢的川西亚高山地区,短期凋落物的输入对土壤酶活性的影响较为缓慢,但不同凋落物组成(林型)对土壤酶活性的影响不同,关于土壤酶活性对于凋落物输入的响应还有待长期研究.(图4表3参49)     

川西亚高山针叶林土壤酶及其化学计量比对模拟氮沉降的响应

大气氮沉降的明显增加将有可能显著影响我国西部地区受氮限制的亚高山森林生态系统的物质循环.为了解模拟氮沉降会不会改变土壤酶活性及其化学计量比并缓解该区域土壤微生物生长代谢对氮的限制,选择川西亚高山60年生的四川红杉(Larix mastersiana)人工林为研究对象,通过4个水平梯度的土壤模拟氮沉降控制试验(CK:0 g m-~2a-~1;N1:2 g m-~(2 )a-~1;N2:5 g m-~(2 )a-~1;N3:10 g m-~(2 )a-~1_),检测7种土壤酶活性及其化学计量比.结果表明:N-乙酰葡萄糖苷酶、过氧化物酶、C:NEEA、N:PEEA对一个生长季模拟氮沉降有显著响应,特别在模拟氮沉降后期表现为中氮显著促进N-乙酰葡萄糖苷酶活性(56.40%-204.78%)、过氧化物酶活性(42.28%-54.87%);酸性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶、纤维二糖酶、亮氨酸酶、多酚氧化酶、土壤酶化学计量碳磷比(C:PEEA)对一个生长季施氮无显著响应,但都具有极显著月动态.相关分析和逐步回归分析表明,土壤温度和含水率是土壤酶活性及其化学计量比的决定性因子.综上所述,研究区域亚高山森林土壤微生物的碳氮磷代谢对模拟氮沉降响应显著,微生物代谢呈现出一定的氮限制,模拟氮沉降中氮水平后期微生物代谢呈现出由氮限制向磷限制转化的趋势.(图5表3参47)     

粗枝云杉外生菌根介导的土壤碳氮过程对增温的响应

开展川西亚高山建群种云杉(Picea asperata)外生菌根及外延菌丝土壤碳(C)和氮(N)过程对增温响应的研究,对于未来气候变化背景下区分及估算菌根与外延菌丝对亚高山针叶林生态系统C、N循环过程的影响具有重要意义.采用红外辐射加热器模拟气候变暖,同时采用不同孔径生长管区分根系(菌根)(R管)、外延菌丝(H管)和无根无菌丝土壤(C管),研究3种土壤理化性质、土壤有机碳(SOC)、微生物量及土壤C、N转化过程关键土壤酶活性对增温的响应.结果表明,增温显著降低了3种生长管土壤含水量、硝态氮(NO3--N)与铵态氮(NH4+-N)的含量(P0.05),显著提高了β-D-葡萄糖苷酶(BG)(C管除外)及N-乙酰葡萄糖苷酶(NAG)的活性(P 0.05),而对土壤pH、土壤有机碳、微生物量碳(MBC)、外生菌根真菌(ECMf)生物量均无显著影响(P 0.05).无论增温与否,SOC含量与BG、NAG酶活性在R管与H管中均无显著差异,但R管与H管中土壤NO3--N、NH4+-N、SOC含量,ECMf生物量及BG、NAG酶活性均显著高于C管.此外,增温后H管土壤NO3--N、NH4+-N含量及ECMf生物量,分别由R管的66%、82.1%及74.1%,上升为95.4%、98.2%以及94.2%,二者之间的差异明显缩小.结果说明外生菌根作为川西亚高山针叶林主要建群种云杉根系的重要组成部分,其外延菌丝对土壤C、N过程,尤其是土壤C库及关键酶活性,具有几乎与根同等重要影响,而未来气候变暖背景下外延菌丝的作用将更为明显.(图4参50)     

黑河下游绿洲—过渡带—戈壁荒漠群落优势种叶片性状和生态化学计量特征

植物性状是植物与环境共同作用的结果,研究不同生境条件下植物叶片性状和生态化学计量特征,有助于揭示植物对环境变化的响应及生态适应策略.以黑河下游河岸绿洲、绿洲—戈壁过渡带和戈壁荒漠群落优势种为研究对象,分析荒漠优势种在生长旺季叶片干物质含量、比叶面积以及碳(C)、氮(N)和磷(P)的生态化学计量特征.结果显示:不同生境条件下叶片干物质含量和比叶面积均值分别为0.30±0.01和31.19±1.75 cm2/g;叶片C、N、P、C:N、C:P和N:P均值分别为316.51±20.04 mg/g、16.63±1.00 mg/g、1.10±0.18 mg/g、19.77±1.31、434.64±45.88和22.07±2.06;与区域、全国以及全球尺度相比,黑河下游荒漠优势种总体表现出较低的叶片C含量和比叶面积,较高的C:P和N:P.在不同生境条件下,叶片性状和化学计量特征存在显著差异性,河岸绿洲和绿洲—戈壁过渡带荒漠优势种叶片N:P大于16,表明河岸绿洲和过渡带荒漠优势种可能倾向于受P元素控制,具有保守性特点;而戈壁荒漠优势种叶片N:P小于14,表明戈壁荒漠优势种可能倾向于受N元素控制,具有较强的适应能力.上述研究表明,在生长旺季,N和P元素是黑河下游荒漠植物生长的限制性营养元素,与戈壁荒漠地区相比,河岸绿洲和过渡带可能受到P限制作用更为强烈,结果可为荒漠绿洲和戈壁荒漠植被恢复和管理提供科学依据.(图1表3参44)     

滇中亚高山5种林型土壤碳氮磷生态化学计量特征

探究不同森林类型林地土壤C、N、P含量及其化学计量特征的垂直分布情况对评价森林生态系统养分循环具有重要意义。本研究以滇中亚高山地区5种森林类型(常绿阔叶林(Evergreen broad-leaf forest)、高山栎林(Quercus semicarpifolia forest)、华山松林(Pinus armandii forest)、云南松林(Pinus yunnanensis forest)、滇油杉林(Keteleeria evelyniana forest))林地土壤为研究对象,对不同土层土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)及其生态化学计量比的垂直分布特征进行分析。结果表明,不同林型、不同土层深度土壤养分含量及其化学计量比存在显著差异,5种林型各层土壤中C、N、P的变化范围分别为2.09-15.07、0.34-0.97和0.23-0.32 mg·g~(-1),各土层土壤C含量均表现为阔叶林针叶林;各土层土壤N含量除30-40cm外均表现为阔叶林针叶林;土壤P含量无显著差异。5种林型各层土壤C/N、C/P、N/P的变化范围分别为5.35-16.42、6.69-43.97和1.16-2.84,各土层土壤C/N均表现为云南松林和滇油杉林显著低于其他3种林型,C/P均表现为常绿阔叶林最高,N/P均表现为阔叶林针叶林。5种林型土壤C、N、P三者间存在显著正相关,阔叶林土壤C、N、P三者间存在极显著正相关,而针叶林土壤C、N间存在极显著正相关,土壤P与C、N之间相关性则未达显著水平。     

武夷山人工湿地系统植物生长期内土壤-植物碳氮磷变化特点

通过对世界自然与文化双遗产地武夷山市生活污水处理厂人工湿地植物生长期内植物和土壤C、N、P化学计量的研究,旨在阐明世界双遗产地武夷山人工湿地系统植物生长期内植被的养分循环及限制状况,为维持世界双遗产地武夷山内人工湿地生态系统的稳定提供借鉴.在一个生长季内分4次(7、14、21、28周)测定武夷山市生活污水处理厂人工湿地系统主要植物再力花(Thalia dealbata)、花叶芦荻(Arundo donax var. versicolor)、香根草(Vetiveria zizanioides L.)和土壤的C、N、P含量变化,分析化学计量特征及其相关性.结果表明:(1)一个生长季内,人工湿地系统土壤C、N、P含量均呈先降低后增加的趋势,其变化范围分别为14.39-18.32、0.72-6.11、0.47-0.73 mg/kg;(2)再力花、花叶芦荻叶、茎C含量随着植物的生长呈上升趋势,香根草C含量呈先增后减趋势,再力花、花叶芦荻叶的N含量呈上升趋势,茎N含量呈先减后增趋势,香根草N含量呈下降趋势,再力花、花叶芦荻叶P含量呈先增后减趋势,再力花和花叶芦荻的茎和香根草P含量呈下降趋势,其变化范围分别为402.56-527.13、6.16-22.06、1.54-3.02 mg/kg;(3)再力花和花叶芦荻的叶C:N、C:P、N:P与土壤C:N、C:P、N:P无显著相关,但叶N含量与土壤N含量存在显著负相关.香根草C:N、C:P与土壤C:N、C:P存在正相关,香根草C含量与土壤中C含量存在负相关,香根草N含量与土壤N含量存在正相关.综上所述,在一个生长季内,3种植物的C、N、P含量、化学计量比及其变化趋势存在差异;土壤N含量影响着再力花和花叶芦荻叶N含量,香根草同时受土壤C、N含量的影响;本研究结果可为世界双遗产地武夷山人工湿地营造策略、环境保护以及植物配置提供参考.(图2表4参55)     

不同林冠郁闭度马尾松(Pinus massoniana)叶片养分再吸收率及其化学计量特征

以现有11年生马尾松(Pinus massoniana)人工林为基础,通过均匀间伐、抚育修枝,结合冠层分析仪(CI-110)测定郁闭度,形成林冠郁闭度约为0.9、0.8、0.7、0.6、0.5的5个梯度系列样地,研究马尾松叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)养分含量、养分再吸收率及化学计量特征.结果显示:1)随林冠郁闭度减小,叶片N含量、C:N、N:P皆存在显著差异,叶片C含量、P含量、C:P都没有显著差异;C含量、N含量、C:N、N:P皆呈抛物线趋势;C含量在0.6郁闭度时最大,N含量、N:P在0.7郁闭度时最大,C:N在0.7郁闭度时最小.N:P在11.15-16.38之间,说明该研究区的马尾松生长同时受N、P限制.2)随林冠郁闭度减小,N养分再吸收率、N与P养分再吸收率之比都存在显著差异,P养分再吸收率没有显著差异;N、P养分再吸收率皆呈抛物线趋势,且都在0.7郁闭度时最大.3)不同林冠郁闭度马尾松叶片C:N:P化学计量比与N养分再吸收率、P养分再吸收率、N与P养分再吸收率之比都存在极强的相关性关系.4)随林冠郁闭度处理时间的延长,土壤p H值都有所升高,土壤含水量和土壤全N累积量有所下降,土壤有机碳累积量在3个中等林冠郁闭度下有所降低,土壤全P累积量在低林冠郁闭度时有所升高,而在0.7中等林冠郁闭度下有所降低.5)不同年份间马尾松叶片C:N:P及其N与P养分再吸收率之比皆在林冠郁闭度0.7时较为稳定.本研究表明林冠郁闭度为0.7的马尾松人工林林内微环境为马尾松的快速生长、良好发育提供了最为适宜的环境,具有较高的化学计量比内稳性.     

喀纳斯泰加林林下72种植物叶片的碳、氮、磷化学计量特征

喀纳斯泰加林由于常受火干扰的影响,形成了自身独特的生理生态和生态化学计量特征。为探究喀纳斯泰加林林下植物的化学计量特征,阐明其变化规律,对喀纳斯泰加林林下72种植物叶片的碳、氮和磷的化学计量特征进行了分析,为喀纳斯泰加林的可持续经营提供科学依据。结果表明,林下植物叶片的C、N和P质量分数变幅较大,均值分别为(401.26±104.91)、(9.51±4.74)、(5.51±1.73) mg·g~(-1),变异系数分别为51%,50%和31%;C:N、C:P、和N:P分别为(46.28±23.48)、(74.94±39.55)、(1.86±0.95)。元素之间的相关分析表明,C和P,N和P呈显著正相关关系(P0.05),C与N不存在显著相关关系(P0.05)。从植物生长类型角度,草本植物对N、P的利用率比灌木高。就植物功能群而言,一二年生植物具有较低的C:P和N:P比值,生长速度快,寿命短;常绿灌木为了维持常绿和抵抗寒冷的冬季,保持了低矮的状态和较慢的生长速度,C:P和N:P最高。与全球和中国尺度的研究相比,喀纳斯泰加林林下植物的C、N、P含量和N:P较低,说明喀纳斯泰加林土壤缺N。林下植物叶片的N:P小于14,表明喀纳斯泰加林下林植物生长受到N的限制,与其他研究区域研究结果受N、P共同限制不同,这是由于喀纳斯泰加林遭受频繁的火干扰导致大量的N损失。     

大气CO2浓度和温度升高对岷江冷杉（Abies faxoniana）幼苗针叶化学特性的影响

以6年生岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗为研究对象,利用控制环境生长室进行了2个生长季的大气CO2浓度倍增和增温(+2.2℃)处理,旨在探讨岷江冷杉幼苗针叶化学特性对CO2浓度倍增和增温的响应.结果表明:大气CO2浓度倍增对岷江冷杉幼苗针叶的叶绿素含量无显著影响,但降低了针叶N、P和纤维素含量,并增加了针叶可溶性糖和淀粉含量.增温显著降低了1年生针叶的叶绿素b含量,同时降低了当年生和1年生针叶的N、P和纤维素含量;显著提高了针叶的可溶性糖和淀粉含量.CO2浓度倍增和增温同时作用显著增加了针叶叶绿素含量,但降低了针叶N、P和纤维素含量,而对针叶可溶性糖和淀粉含量无显著影响.大气CO2浓度倍增和增温对针叶的叶绿素、N和碳水化合物含量有显著的交互作用.在大气CO2浓度倍增和增温条件下,岷江冷杉针叶化学性质将发生改变,可能影响针叶的生物化学过程和凋落物分解.     

福建三明两种人工林叶片碳氮磷化学计量特征的季节变化

为了解不同人工林叶片C、N、P含量及其化学计量特征的季节变化规律,以福建三明格氏栲和杉木人工林为研究对象,分不同季节采集其新鲜成熟叶片进行分析.结果显示:(1)格氏栲叶片C、N、P及其计量比(C:N、C:P、N:P)分别为488.48 g/kg、15.67 g/kg、0.93 g/kg和31.87、537.16、17.32,杉木为501.99 g/kg、13.67 g/kg、1.00 g/kg和37.32、511.55、13.97,其中格氏栲叶片N含量、N:P显著高于杉木,C含量、C:N显著低于杉木,P含量和C:P与杉木无显著差异.(2)格氏栲和杉木叶片C含量均表现为从春季到冬季先升高后降低,秋季达到最大,格氏栲叶片N含量为秋季最低,而杉木叶片N含量为秋季最高,格氏栲叶片P含量为夏季最高、春季最低,杉木叶片P含量则为春夏季显著低于秋冬季.(3)格氏栲和杉木叶片C:N、C:P变化趋势与其N、P含量变化趋势相反,叶片N:P与其P含量变化趋势相反,说明叶片N、P含量对叶片C:N与C:P起主导作用,叶片N:P主要由P含量决定.(4)除叶片C含量和C:P外,其他指标均受季节和树种及其交互作用的显著影响;叶片C:P主要受季节的影响,其他各指标受树种的影响最大.本研究表明杉木人工林N的利用效率高,格氏栲人工林P的利用效率高;格氏栲在春冬季受P限制,秋季受N限制,夏季同时受N、P限制,杉木在秋冬季受N限制,春夏季同时受N、P限制.(图1表3参38)     

青海省4种常见树木碳氮磷生态化学计量特征

生态系统的养分循环和养分供求平衡影响植物生态化学计量特征,碳(C)、氮(N)、磷(P)含量和计量比反映植物生理过程.青海省位于青藏高原东北部,了解该地区森林乔木各器官C、N、P含量及差异与养分分配机制对高原生态环境及其功能的维持有重要作用.以青海省不同地区森林中4个优势树种为对象,野外采集树种不同器官(叶片、树枝、树干、树根和树皮)测定C、N、P含量,分析青海省优势树种C、N、P含量分配及其生态化学计量特征.结果显示:(1)尖扎地区叶片中C含量和树枝中C、N、P含量都显著高于其他地区;而互助、大通、循化和祁连树皮中C含量最高;(2)门源地区树根N、P含量最低,叶片对N、P利用效率高;(3)高海拔地区树种叶片P含量高于低海拔地区,N含量则相反;(4)各地区优势树种各器官N/P 14,主要受N元素限制.综上所述,植物在不同环境条件下采取的适应性机制不同,门源、尖扎地区植物叶片中C含量高,光合作用强,对N、P需求大且利用效率高;互助、大通、循化和祁连地区树皮中C含量最高,说明植物为抵御严寒气候采取保守生长策略;各地区植物生长在N元素限制条件下有较高的养分利用效率.(图2表4参57)     

川西亚高山森林两种优势树种不同径级根系腐殖化特征

亚高山森林根系腐殖化是地下土壤形成和碳吸存的重要途径之一,并可能受到根系直径和物种类型的影响.对川西亚高山两个优势林木粗枝云杉(Picea asperata)和岷江冷杉(Abies faxoniana)细根(直径≤2 mm)、中根(直径2-5 mm)和粗根(直径5-10 mm)的腐殖化特征进行分析.结果表明:粗枝云杉和岷江冷杉腐殖质碳、富里酸碳、胡敏酸碳含量受根系径级的显著影响,并随根系径级增大而减少.表征腐殖化度的两个指标(Δlog K和E4/E6)在两个林木之间差异显著,粗枝云杉腐殖化程度高于岷江冷杉.单因素方差分析表明粗枝云杉和岷江冷杉腐殖化度受根系径级显著影响,随径级的增大呈减小趋势.两种林木细根、中根和粗根的腐殖化度分别为40.13%-41.66%、36.13%-38.86%、27.19%-27.51%.综上所述,川西亚高山森林林木细根更有利于腐殖化.     

林窗对川西亚高山云杉人工林土壤呼吸的影响

为了解林窗对川西亚高山粗枝云杉(Picea asperata)人工林土壤呼吸的影响,采用CO2通量全自动监测系统对川西亚高山粗枝云杉人工林林窗和林内土壤呼吸及土壤温度、水分进行为期两年的连续观测,比较分析林窗和林内环境因子和土壤呼吸速率的变化.结果表明:川西亚高山粗枝云杉人工林林窗和林内的土壤温度、土壤水分和土壤呼吸速率均具有显著的季节动态.在生长季节(4-10月),林窗效应使土壤温度、土壤水分和土壤呼吸速率较林内分别增加了48.8%、19.3%和18.6%;而冬季(11月-翌年3月)两种环境之间并无显著差异.林窗和林内土壤呼吸速率和土壤温度均呈显著指数相关(P0.01),与土壤水分呈显著线性相关(P0.05).林窗和林内的土壤呼吸温度敏感性(Q_(10))分别为2.46和3.01.综上所述,林窗效应对川西亚高山森林土壤呼吸具有显著刺激作用,且有明显的季节动态特征.(图3表1参33)     

晋西吕梁山区3种森林碳氮磷生态化学计量特征

以吕梁山区3种人工林(山杨林、落叶松林和油松林)为研究对象,采用标准样地的实测数据,探索植物叶片、枯落物及表层(0-20 cm)土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征,并进行相关性分析.结果显示,不同森林类型同一组分C、N、P含量差异显著,叶片、枯落物、土壤的C、N含量均为山杨林大于落叶松林和油松林,P含量为落叶松林大于山杨林和油松林.3种森林C、N、P含量均为叶片枯落物土壤,且叶片与枯落物C、N、P含量显著高于土壤;C:N、C:P均表现为枯落物叶片土壤,N:P则表现为叶片土壤枯落物.山杨林枯落物N:P与土壤N:P呈现显著正相关;落叶松林叶片C:N与枯落物N:P呈现显著负相关,叶片C:P与土壤N:P呈现显著正相关;油松林叶片N:P与土壤N:P呈现显著正相关.以3种森林类型总体来说,叶片与土壤N含量呈现显著正相关,而枯落物与土壤C、N、P之间均无显著相关.上述研究表明,环境因素对土壤C、N、P计量特征的影响较大,尤其是纬度和海拔对土壤C、N、P及C:N、C:P的影响最为显著,且均为显著正相关;结果可为进一步研究该地区不同树种的养分利用和循环特征提供科学依据.     

Stoichiometric characteristics of carbon,nitrogen, and phosphorus in leaf litter soil of Pinus yunnanensis forest during different restoration stages in the karst plateau of eastern Yunnan北大核心CSCD

以滇东岩溶坡地不同恢复阶段云南松林(纯林、人工混交林、天然次生林)为研究对象,以元江栲原生林和小铁仔灌丛作为参照样地,对5种植被类型中的叶片-枯落物-土壤中的C、N、P含量和化学计量比特征进行研究.结果表明:(1)3种云南松林都呈现为高C(432.27 g/kg)、低N(10.28 g/kg)、P(0.96 g/kg)的格局,5种植被类型的叶片-枯落物-土壤C、N、P含量基本都表现为叶片>枯落物>土壤,C/N、C/P、N/P值则都表现为枯落物>叶片>土壤,叶片和枯落物的养分含量和化学计量比值与土壤间差异显著.(2)3种云南松林对于养分的吸收同化能力差异不大,但天然次生林的枯落物质量最好,人工混交林的土壤N、P有效性最高,云南松林内受N的胁迫作用强于原生林和灌丛.(3)植物叶片-枯落物-土壤中C、N、P及其化学计量比间相关性显著,互馈机制明显.研究区内土壤C、N、P化学计量特征受土壤pH、团聚体颗粒、含水率、容重和硝态氮影响显著.因此,滇东岩溶高原云南松植被恢复过程中主要受N胁迫作用,提高枯落物养分回流是云南松植被恢复与经营的关键要素.(图4表3参41)     

喀斯特高原石漠化区次生林叶片—枯落物—土壤连续体碳氮磷生态化学计量特征

探究喀斯特高原石漠化区贵州青冈[Cyclobalanopsis argyrotricha (A. Camus) Chun et Y. T. Chang]-云贵鹅耳枥(Carpinus pubescens Burk)林、麻栎(Quercus acutissima Carruth)林、猴樟(Cinnamomum bodinieri Levl)林和华山松(Pinus armandii Franch)林4种次生林叶片—枯落物—土壤连续体C、N、P生态化学计量特征及相关性,可为喀斯特森林恢复重建和经营管理提供依据.对4种次生林叶片、枯落物及土壤进行野外取样,室内测定C、N、P含量及计算生态化学计量比.结果显示:4种次生林叶片组分的C、N、P元素含量为474.34、18.59、1.78 g/kg;枯落物组分C、N、P元素含量为444.21、12.84、0.96 g/kg;土壤组分(0-10 cm)的C、N、P元素含量为80.40、2.80、0.86 g/kg,叶片—枯落物—土壤连续体C、N、P含量皆表现为高—中—低变化趋势.4种森林叶片—枯落物—土壤连续体各组分C:N:P计量比依次为266:10:1、490:14:1、93:3:1,叶片-枯落物-土壤连续体C:N:P质量比呈中—高—低的变化趋势. C/N、C/P、N/P在叶片—枯落物—土壤连续体各组分中变化趋势不同,C/N在4种森林中变化规律不一致,而C/P与N/P在4种森林中皆表现为中—高—低变化趋势.土壤组分N/P与叶片组分C/P、N/P,枯落物组分N/P与叶片组分C/P、N/P之间皆为显著正相关,而枯落物和土壤组分的N/P之间没有表现出显著的相关性.与已有的研究结果相比,喀斯特次生林叶片—枯落物—土壤连续体C含量呈中—低—高格局,N含量为中—高—高格局,P含量为高—高—高格局,C:N:P化学计量为低—低—高格局,叶片N/P、枯落物C/N较低,土壤C/N相对较高,C/P、N/P相对较低.综上所述,喀斯特高原石漠化区次生林枯落物分解较快,土壤中P回归充分而N回归不足,植被生长主要受到N的限制,且养分循环速度与优势种相关,优势种选择是森林恢复与经营的核心内容.(表5参38)     

北京平原地区不同人工林叶片-凋落物-土壤生态化学计量特征

为探讨北京平原不同人工林叶片、凋落物以及土壤的碳(C)、氮(N)和磷(P)化学计量特征及其差异,进一步了解北京平原造林工程实施7年人工林生态系统的养分供求现状,选取北京大兴区永定河边造林区4种不同人工林:人工刺槐林(Robinia pseudoacacia)、油松林(Pinus tabuliformis)、千头椿林(Ailanthus altissima)、旱柳林(Salix matsudana)为实验样地,在每个样地内随机选取3个20 m×30 m实验样方,在每个样方内,按照"S"形布点法进行5点采样,采集叶片、凋落物和土壤样品,土壤采集0-10、10-20 cm土壤样品,分析其碳(C)、氮(N)和磷(P)含量,并计算其化学计量比。研究结果表明:油松林和旱柳林叶片的C含量显著高于刺槐林和千头椿林。叶片和凋落物N含量呈现刺槐林千头椿林旱柳林油松林的变化,叶片P含量为千头椿林最大,油松林最小;凋落物C?P和C?N均表现为油松林旱柳林千头椿林刺槐林,且两两间差异显著;人工林土壤C和N含量以及C?P和C?N均表现为刺槐林最高,土壤N?P值呈现出油松林最高,显著性差异主要集中在土壤表层(0-10 cm);枯落物与土壤的化学计量比无显著相关性;刺槐林不同组分中N?P均为最高,其中叶片和凋落物N?P均显著高于土壤,刺槐、千头椿和油松凋落物C?N、C?P均大于叶片。该研究揭示了刺槐、油松和旱柳人工林的生长受到"磷限制",而千头椿生长受到"氮限制",建议在北京平原林人工林经营管理时应考虑减少除草割灌,并适当增加凋落物有利于C、N的积累,以促进人工林土壤质量的提升。     

川西亚高山针叶林土壤有机层酶活性

凋落物分解在维持亚高山森林的"自肥"机制及生态系统结构和功能具有不可替代的作用。以川西亚高山森林的岷江冷杉(Abies faxoniana)和粗枝云杉(Picea aspoerata)针叶林土壤有机层的新鲜凋落物层(LL)、半分解层(FL)和腐殖质层(HL)凋落叶以及矿质土壤层土壤为对象,分别模拟凋落叶的不同分解阶段,研究凋落叶不同分解阶段与碳、氮、磷转化相关的酶活性特征。结果表明,两个树种土壤有机层凋落叶有机碳和纤维素含量以及C∶N以LL最高,木质素含量以FL最高。β-1,4-外切葡聚糖酶、β-葡聚糖苷酶和酸性磷酸酶活性随凋落叶分解程度的加深而降低,而多酚氧化酶活性则相反;过氧化物酶活性随凋落叶分解程度加深在云杉林呈降低趋势,在冷杉林则呈升高趋势。云杉林凋落叶的亮氨酸氨基肽酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性随分解程度加深而先升高后降低,冷杉林的N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性随分解程度加深呈下降趋势。凋落叶层次和树种及其交互作用显著影响β-葡聚糖苷酶、过氧化物酶活性、多酚氧化酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性,树种对β-1,4-外切葡聚糖酶和亮氨酸氨基肽酶活性影响不显著。β-1,4-外切葡聚糖酶、β-葡聚糖苷酶、过氧化物酶和酸性磷酸酶活性与木质素?N比值呈极显著负相关,亮氨酸氨基肽酶和N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性与碳含量呈极显著正相关。以上结果表明基质质量变化是影响川西亚高山森林针叶林凋落叶分解过程中酶活性变化的驱动力。     

川西亚高山3种森林土壤碳氮磷及微生物生物量特征

以空间代替时间的方法,对川西亚高山天然针叶林、桦木次生林、人工云杉林有机层和矿质层土壤碳、氮、磷化学计量以及土壤微生物生物量和呼吸进行比较分析.结果表明,天然针叶林转化为次生林和人工林,土壤有机层碳、氮、磷,微生物生物量碳、氮含量及微生物呼吸均显著下降,其中微生物生物量碳依次为天然林(727.98 mg/kg)次生林(554.56 mg/kg)人工林(239.83 mg/kg),微生物生物量氮为天然林(72.56 mg/kg)次生林(50.42 mg/kg)人工林(20.78 mg/kg),而矿质层各测定变量在3个森林群落之间差异基本不显著.各森林群落有机层土壤碳、氮、磷,微生物生物量及呼吸均显著高于矿质层,而碳氮比和微生物生物量碳氮比在土壤层次之间差异不大.相关分析表明,土壤碳、氮、磷及化学计量比及微生物变量之间存在显著相关关系.综上所述,森林转换显著影响川西亚高山土壤碳、氮、磷化学计量及微生物生物量,且影响主要体现在土壤有机层.