羌塘高原高寒草地植物地上地下碳氮生态化学计量特征及其影响因素北大核心CSCD

研究高寒草地的植物生态化学计量特征对认识极端气候背景下的草地生态系统功能与服务具有重要的意义. 选择羌塘高原高寒草地作为研究区,分析东西走向60个样点植物地上、地下部分的碳（C）、氮（N）含量与C：N的分布特征,及其各自的主要驱动因素. 结果表明：高寒草地植物地上部分C、N含量（38.22%、1.82%）均高于地下部分（31.11%、1.15%）,但C：N（22.08）却小于地下部分（28.88）,且地上部分C含量、C：N与地下部分存在显著性差异（P 〈 0.05）. 干燥指数与植物地上部分C含量（R^2 = 0.072,P 〈 0.05）以及C：N（R^2 = 0.15,P 〈 0.005）呈负相关关系,却与植物地下部分C：N（R^2 = 0.53,P 〈 0.001）呈正相关关系;此外,年均降水量（R^2 = 0.13,P 〈 0.005）与地上部分C含量呈负相关关系,总生物量（R^2 = 0.13,P 〈 0.01）及植被总盖度（R^2 = 0.12, P 〈 0.01）与地下部分C含量呈正相关关系;海拔与地上部分C：N亦呈正相关关系（R 2= 0.15,P 〈 0.005）,而年均温却与地下部分C：N呈负相关关系（R^2 = 0.31,P 〈 0.001）. 可见,水热条件是影响羌塘高原植物地上、地下C含量以及C：N差异的主要因素,而干燥指数可以作为较好的度量指标. （图7 表1 参46）     

碳、氮添加对高寒草甸植物群落物种多样性和生物量的影响

氮素对青藏高原高寒草甸植物群落结构和生物量的影响尚存争议,而外源碳对青藏高寒草甸植物群落结构和生物量的影响鲜见。该研究在西藏那曲封育草甸开展为期4年的多梯度碳(蔗糖)、氮(尿素)添加试验,探究碳、氮添加对高寒草甸植物群落物种多样性特征、生物量以及群落物种多样性指数与生物量之间的相关关系。结果表明,(1)碳×氮交互作用对高寒草甸植物群落地上生物量有显著增加的作用(P0.05),与对照4年地上部分植物生物量总和(549.1 g·m~(-2))相比,在N100 kg·hm~(-2)、C60kg·hm~(-2)、C120 kg·hm~(-2)添加处理下,4年地上部分植物生物量总和增加到了747.5、692.6、730.4g·m~(-2)。其中N100 kg·hm~(-2)、C60kg·hm~(-2)×N 50 kg·hm~(-2)×C 60 kg·hm~(-2)×N100 kg·hm~(-2)、C 60 kg·hm~(-2)×N 100kg·hm~(-2)和C 120kg·hm~(-2)×N 100 kg·hm~(-2)添加处理对高寒草甸植物群落地上生物量的影响不显著。(2)4年碳、氮添加研究结果显示,碳、氮分别添加以及碳氮交互作用对高寒草甸植物群落物种多样性没有显著影响。(3)地上植物群落生物量与群落物种多样性指数之间从2011到2014年均没有显著的相关关系。4年地上部分植物生物量总和与4年总体植物群落物种多样性指数之间有显著的负相关关系(P0.01),但相关性较为微弱(r~2=0.159)。     

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。     

农牧交错带草地植被土壤氮磷比季节动态及相关分析

近年来,典型草原面临严重的退化和沙化,草地生产力低下。了解典型草原植被土壤养分季节动态,尤其是植被土壤N:P的季节变化,有助于指示植被缺素状态。因此,以北方农牧交错带典型草原为研究对象,探讨植物-土壤N:P比季节变化,并分析植物土壤N:P比之间的关系,调查草地群落地上生物量的月动态变化,为合理利用与科学管理草原提供理论依据。结果表明,随着生长季温度的升高和降雨量的增加,草地植物群落地上生物量也不断增加,在8月份达到峰值后开始下降。植物N、P质量分数随生长季的推进而显著降低(P0.01),且与月份呈极显著负相关(P0.01),而N:P与月份呈极显著正相关(P0.01)。土壤N、P质量分数和N:P的变化情况与植物相似,表现为土壤总N、P质量分数随生长季的推进而显著降低(P0.01),且与月份呈极显著负相关(P0.01),而总N:P与月份呈极显著正相关(P=0.0008)。就土壤有效N、P质量分数和N:P的动态变化来看,土壤有效N质量分数随生长季的推进显著下降(P0.01),而有效P也具有下降趋势,但差异不显著(P0.05);但有效N、P质量分数及其N:P均与月份呈极显著负相关(P0.01)。植物N:P与土壤总N:P呈显著正相关关系(r~2=0.42,P=0.026),而与土壤有效N:P呈极显著负相关关系(r~2=0.62,P0.01),且与有效N:P的相关性更高。综上所述,土壤总N:P和有效N:P均可反映植物N:P的情况,土壤有效N:P能更好地反映植物的缺素状态。     

藏北高原不同海拔高寒草甸群落地上部分碳氮含量对模拟增温的响应

气候变暖影响着高寒植物的生长及其碳含量和氮含量。为了探讨藏北高原高寒草甸群落地上部分碳含量和氮含量对气候变暖的响应,2008年7月在西藏当雄县草原站沿着海拔梯度(即4 300、4 500和4 700 m)布设了一个模拟增温实验(增温方法采用开顶式生长室,开口和底部直径分别为1.00和1.45 m,高度为0.40 m)。通过统计分析三海拔高度上的高寒草甸的2011年7月和2012年7月的群落地上部分碳含量、氮含量和碳氮比,探讨了藏北高原高寒草甸群落地上部分碳含量、氮含量和碳氮比对模拟增温的响应。结果表明,模拟增温显著降低了海拔4 300 m 2011年7月10.5%(2.43 g·kg-1)的氮含量(F=14.95,P=0.018),显著增加了海拔4 300 m 2011年7月12.1%(2.27)的碳氮比(F=22.67,P=0.009);显著增加了海拔4 700 m 2012年7月16.3%(4.44 g·kg-1)的氮含量(F=17.03,P=0.015),显著降低了海拔4 700 m 2012年7月8.6%(1.24)的碳氮比(F=12.60,P=0.024);对三海拔2011年7月(4 300 m:F=0.89,P=0.400;4 500 m:F=0.28,P=0.627;4 700 m:F=2.65,P=0.179)和2012年7月(4 300 m:F=0.000 4,P=0.985;4 500 m:F=4.21,P=0.109;4 700 m:F=2.40,P=0.196)的碳含量都无显著影响;对海拔4 300 m 2012年7月(氮含量:F=0.13,P=0.736;碳氮比:F=0.10,P=0.764)、4 500 m 2011年7月(氮含量:F=0.01,P=0.912;碳氮比:F=0.12,P=0.750)和2012年7月(氮含量:F=0.48,P=0.525;碳氮比:F=0.004,P=0.951)以及4 700 m 2011年7月(氮含量:F=0.78,P=0.428;碳氮比:F=0.01,P=0.942)的氮含量和碳氮比都无显著影响。因此,模拟增温对高寒草甸群落地上部分碳含量、氮含量和碳氮比的影响随着海拔高度和观测年份发生变化。     

海拔对藏北高寒草地物种多样性和生物量的影响

高寒草地是青藏高原生态系统的主体,高寒草地物种多样性和生物量沿海拔梯度的空间分布格局在气候变化及人为干扰的双重影响下已发生重大变化。为明晰海拔对物种多样性和生物量的影响,以藏北地区那曲市罗玛镇高寒草地为研究对象,于2018年8月采用样方调查法对不同海拔梯度高寒草地植物高度、盖度、地上生物量及物种多样性沿海拔变化进行调查和统计分析,探讨藏北高寒草地物种多样性和地上生物量在海拔上的变化规律及二者的关系。研究表明:(1)植物盖度和地上生物量分别由海拔4 600 m的89.0%和64.7 g·m~(-2)降至4 800 m的67.3%和41.8 g·m~(-2),即植物盖度和地上生物量随海拔的升高呈线性降低的趋势;(2)不同海拔梯度间植物物种组成存在较大差异,高海拔段中旱生禾本科植物逐渐被耐寒喜湿植物取代;(3)物种丰富度和Shannon-Wiener指数沿海拔呈单峰分布格局,而E.Pielou均匀度指数则呈U型分布格局;(4)物种丰富度和Shannon-Wiener指数与地上生物量呈负二次函数关系;地上生物量与土壤温度呈指数增长趋势,与土壤湿度呈指数降低的趋势。研究结果初步揭示了藏北高原高寒草地不同海拔梯度物种多样性及其生物量的垂直分布差异,以及不同海拔梯度间水热组合差异对物种多样性及其生物量的影响。     

藏北高寒草地地下生物量特征及其与土壤水分的关系

植物地下生物量是高寒生态系统重要的碳库,可以反映植物对极端环境的适应特征。以高寒草原、高寒草甸草原和高寒草甸3种主要草地类型为对象,对比分析了非生长季和生长季的地下生物量,探究不同类型的高寒草地地下生物量分配机制及其动态变化过程。结果表明:(1)3种草地地下生物量的空间分布在生长季和非生长季均呈现"T"字型分布。在这两个时期,3种草地0~10 cm的生物量占总地下生物量的比例均表现为:高寒草原(91.20%,94.72%)高寒草甸草原(83.17%,92.07%)高寒草甸(67.04%,68.38%),且其比例在生长季均有增加;(2)两个时期高寒草甸地下生物量均最高(1 620.39±71.09)g·m~(-2),(3 950.08±291.46)g·m~(-2),非生长季高寒草原最低(136.24±9.14)g·m~(-2),生长季高寒草甸草原最低(133.97±6.93)g·m~(-2);高寒草甸和高寒草原地下生物量在生长季都有显著增加,而高寒草甸草原显著减少;(3)地下生物量与土壤含水量有显著的正相关关系,在同样的温度条件下,土壤含水量是地下生物量的重要影响因子;而生长季是藏北地区降水比较集中的时期,土壤表层水分的增加促使根系向表层生长。     

三江源国家公园不同草地土壤微生物功能基因的差异性分析

土壤微生物在陆地生物地球化学循环过程中起着非常重要的作用。为了探索青藏高原高寒草地类型地上植被特性和地下土壤环境与土壤微生物功能基因之间关系,以三江源国家公园高寒草原、高寒沼泽化草甸及高寒草甸3种典型草地类型为研究对象,利用基因芯片(GeoChip 5.0)技术测定其微生物功能基因丰度,并分析它们之间的差异及影响因素。结果表明:(1)3种草地类型地上群落结构和地下土壤环境存在差异性,其中高寒草原物种多样性指数、pH值较高,沼泽化草甸中土壤含水量、微生物量碳、地上生物量、土壤速效氮含量较高,高寒草甸中则是土壤微生物量氮含量较高;(2)3种高寒草地类型的碳循环、氮循环、磷循环、有机修复的土壤微生物功能基因丰度存在显著差异,其中这些功能基因的丰度在高寒沼泽化草甸最高,高寒草甸、高寒草原次之;(3)地上植物物种多样性虽对功能基因丰度变化的解释率(r2)在57.1%-61.2%之间,但统计学上不显著(P>0.05),而微生物基因丰度随地上生物量的增加而增加,且解释率(r2)为77.5%-80.0%(P<0.05)。在pH、土壤含水量、土壤微生物量等地下土壤环境因子中,pH对功能基因丰度存在显著影响(P<0.01)解释率在83.4%-87.5%间,且土壤微生物功能基因丰度随土壤pH的增加而降低;土壤含水量、土壤微生物量对土壤微生物功能基因丰度的解释率分别为81.9%-83.1%(P<0.05)和76.8%-86.2%(P<0.05),微生物功能基因丰度随这两者含量的增加呈上升趋势。进一步运用RDA分析发现,pH、土壤微生物量、地上生物量是影响微生物功能基因丰度的主要因子,其中土壤微生物量是土壤有机质的重要组成部分,土壤有机质又是通过地上植被凋落物沉积所得到的。因此,地上植被特性的自上而下控制因子影响了土壤环境中自下而上的控制因子,间接的影响了微生物功能基因丰度。由此得出,地上植被特性和地下土壤环境因子共同作用控制了微生物功能基因丰度使其出现差异性。     

不同放牧强度上内蒙古短花针茅草原植物功能群水分和氮素利用效率相关分析

以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)草原为研究对象,设置4个不同的放牧梯度:无牧区、轻度放牧、中度放牧、重度放牧,载畜率依次为0、0.91、1.82和2.71 sheep·hm~(-2)·0.5 a~(-1);根据生活型划分植物功能群(多年生杂类草,多年生禾草,一年生草本,小半灌木),利用稳定性碳同位素测定植物叶片的碳同位素值,结合植物叶片C/N,探讨放牧对植物功能群水分及氮素利用效率的影响,分析不同植物功能群面对干扰时的生理生态应对策略,为放牧条件下荒漠草原植物资源利用对策的选择提供参考。结果表明:(1)随着放牧强度的增大,一年生草本植物的水分利用效率增大(P=0.000 7),而多年生杂草和多年生禾草水分利用效率降低(P=0.000 9,P=0.000 02),小半灌木的水分利用效率没有显著差异(P0.05);(2)随放牧强度的增大,植物功能群的N素含量普遍增大,而C/N普遍降低,植物的资源利用效率降低;(3)在一年生草本植物中,δ~(13)C与C/N呈极显著负相关(r=-0.865,P0.01),而在多年生禾草、杂类草和半灌木中,二者呈显著正相关(r=0.699,r=0.593,r=0.642,P0.05);δ~(13)C与C/N之间的关系因植物体内N的分配而异,不同植物具有不同的资源利用策略。     

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)     

围封和放牧条件下藏北高原不同海拔高度高寒草甸植物群落碳氮含量的比较

关于高寒草地植被碳氮含量如何响应放牧活动还存在着很大的不确定性,这限制了准确预测高寒草地植被生长及其碳氮贮存量对人类放牧活动的响应。基于2008年7月布设在藏北高原3个海拔高度(4 300、4 500和4 700 m)上的围栏样地,通过对比分析围栏内外2011年8月份、2011年9月份和2012年8月份的植物群落地上和地下部分的碳含量、氮含量及碳氮比,探讨了藏北高原高寒草甸植物群落碳含量、氮含量和碳氮比对放牧的响应。与自由放牧条件下相比,围栏显著降低了海拔4 700 m处2.5%的植物群落地上部分碳含量,显著增加了海拔4 500 m处9.8%的植物群落地下部分氮含量,显著增加了海拔4 700 m处4.2%的植物群落地下部分碳含量。不同采样日期的植物群落碳氮含量对放牧的响应存在差异。因此,放牧活动对高寒草甸植物群落碳含量、氮含量和碳氮比的影响随着海拔高度和采样日期而发生变化。     

天津独流减河河口不同植物群落的生态化学计量学特征

以独流减河河口及其潮上带区域的互花米草(Spartina alterniflora Loisel.)、芦苇[Phragmites australis (Cav.)Trin. ex Steud.]和盐地碱蓬[Suaeda salsa (Linn.) Pall.]群落为研究对象,探究该区域不同植物群落碳(C)、氮(N)、磷(P)、硫(S)化学计量学特征及其驱动因素.结果显示,互花米草和芦苇地上部分C含量显著高于盐地碱蓬,而根系中的C含量则反之,显示了植物不同的C分配策略. N、P主要分布在植物地上部分光合器官,N含量与全国湿地植物和全球植物的含量水平相当,但P含量显著高于全国湿地植物和全球植物的含量. S在芦苇和盐地碱蓬体内主要分布在地上部分,而互花米草的S则主要分布在根系中,这有利于互花米草拓展地下空间,从而加速其入侵.互花米草的C/P和芦苇的C/N均显著高于其他植物,说明前者具有较高的P利用效率,而后者的N利用效率较高.河口潮上带芦苇和盐地碱蓬叶片N/P分别为7.32和8.90,而潮间带互花米草叶片N/P为14.45,根据生长速率假说,认为生长速率并不是互花米草与芦苇和盐地碱蓬竞争的有效手段,而高的P利用效率为互花米草种群的扩张创造了条件.相关性分析表明,在独流减河河口地区土壤P和盐度是植物体内元素平衡和生态化学计量变化的重要影响因子.综上,天津独流减河河口湿地正经历着由N限制向P限制的转变,P元素在该区域植物生长和演替方面起着重要作用.(图5表2参36)     

不同放牧制度草地土壤碳氮磷化学计量特征

放牧是人类对草地资源管理和利用的主要方式之一,研究不同放牧制度下的草地土壤化学计量特征,可为草地植被的可持续利用和放牧制度的选择提供科学依据.以呼伦贝尔新巴尔虎左旗4种不同放牧制度(禁牧、休牧、划区轮牧和常牧)的草场为研究对象,通过样地调查和土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)3种元素含量的测定,分析4种不同放牧制度下土壤化学计量特征及其与植被群落特征和土壤化学性质的相关性.结果显示:禁牧条件下,植被生长状况较好.碳氮磷含量均呈现禁牧休牧划区轮牧常牧的变化趋势;在不同的放牧制度下,土壤碳氮含量集中分布于0-10 cm,且显著高于下层土壤(P 0.05);4种放牧制度下土壤C/N无明显变化,而常牧区的C/P和N/P均显著低于禁牧区;此外,土壤碳氮磷含量均与p H值呈极显著负相关(P 0.01),物种丰富度指数和多样性指数均与C/P和N/P呈极显著负相关(P 0.01).本研究表明磷是该地区主要的限制性养分元素,且磷含量受土壤深度的影响较小;与常牧相比,禁牧、休牧及轮牧均有利于植物生长、土壤理化性质改良以及养分含量积累.(图2表3参39)     

藏北高寒草原样带土壤有机碳分布及其影响因素

沿藏北高寒草原冈底斯山-申扎-双湖样带（30°25′N至33°6′N）,在37个样点采集土壤和植物样品,分析藏北高寒草原土壤有机碳含量及其影响因素。结果表明：藏北高寒草原土壤0~15、15~30和0~30 cm有机碳含量分别为2.27、2.17和4.44 kg.m-2。土壤有机碳含量沿样带呈随着纬度的增加而减少的趋势。藏北高寒草原土壤质地总体偏粗,不同质地土壤之间有机碳含量大小关系为砂土〈壤质砂土〈粉壤土〈砂质壤土〈壤土。不同深度土壤有机碳含量与土壤颗粒含量相关性存在显著差异,0~15 cm土壤有机碳与粉粒、黏粒含量呈显著性正相关,与砂粒含量呈显著性负相关,而15~30 cm土壤有机碳含量与土壤颗粒组成相关性不显著。0~15 cm土壤有机碳含量与草地盖度、地下生物量和总生物量呈显著或极显著正相关,与优势种高度呈极显著负相关;15~30 cm土壤有机碳含量与优势种高度呈显著负相关。     

藏北高原不同海拔高度高寒草甸植被指数与环境温湿度的关系

藏北高寒草甸是全球高寒草地的重要组成部分,是对气候变化最敏感的植被类型之一。关于高寒草地植被指数与环境温湿度因子的关系还存在着诸多不确定性,这限制了准确预测高寒草地植被生长对将来气候变化的响应。定量化高寒草地植被指数与气候因子的关系利于预测将来气候变化对高寒草地植被生长的影响。该研究基于相关分析和多重逐步回归分析探讨了藏北高原不同海拔高度(4300、4500和4700 m)的高寒草甸2011─2014年每年6─9月的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、增强型植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI)与土壤温度、土壤湿度、空气温度、相对湿度、饱和水汽压差的相互关系。相关分析表明,3种海拔的NDVI(4 300 m:r=0.79,P=0.000;4 500 m:r=0.80,P=0.000;4 700 m:r=0.52,P=0.005)和EVI(4 300 m:r=0.61,P=0.001;4 500 m:r=0.66,P=0.000;4 700 m:r=0.53,P=0.004)都随着土壤湿度的增加显著增加;3种海拔的NDVI(4 300 m:r=-0.68,P=0.000;4 500 m:r=-0.56,P=0.002;4 700 m:r=-0.40,P=0.037)和EVI(4 300 m:r=-0.56,P=0.002;4 500 m:r=-0.49,P=0.008;4 700 m:r=-0.46,P=0.014)都随着饱和水汽压差的增加显著降低;植被指数与环境温湿度因子的相关系数随着海拔的变化而变化;NDVI和EVI与环境温湿度因子的相关系数存在差异。多重逐步回归分析表明,土壤湿度一个因子解释了3种海拔的归一化植被指数、海拔4 300和4 500 m的增强型植被指数的变异,而海拔4 700 m的土壤湿度和土壤温度共同了解释了增强型植被指数的变异,其中土壤湿度的贡献较大。因此,在藏北高寒草甸,植被指数对气候变化的敏感性可能随着海拔的变化而变化,NDVI和EVI对气候变化的敏感性可能不同,土壤湿度主导着NDVI和EVI的季节变化。     

黔中喀斯特10种优势树种根茎叶化学计量特征及其关联性

以黔中喀斯特地区10种优势树种为研究对象,对其根、茎、叶中的碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征及其器官性状之间的关联进行了分析,旨在探明喀斯特地区主要优势树种养分利用特征及其对贫瘠环境的适应能力。主要结果如下:研究区植物叶片的N/P平均值为(9.75±0.55),主要受N的限制,但固氮植物桤木和马桑因其自身具有较强的固氮能力,未因贫瘠环境中N的缺乏而受到N的制约,叶片N/P(13.76)比值接近于14。C含量、C/N、C/P在各生长型间表现为:常绿树种落叶树种,针叶树种阔叶树种,非固氮固氮植物;N、P含量则为:常绿树种落叶树种,针叶树种阔叶树种,非固氮固氮植物。各器官的养分分配方式:全C含量为叶(438.93 mg·g~(-1))茎(393.83 mg·g~(-1))根(355.95 mg·g~(-1));全N含量为叶(16.26 mg·g~(-1))根(5.1 mg·g~(-1))茎(3.73 mg·g~(-1));全P含量为叶(1.73 mg·g~(-1))根(0.52 mg·g~(-1))茎(0.29 mg·g~(-1))。植物各器官N与P均呈显著正相关关系(P0.05),体现了植物吸收N、P养分元素的协同性。植物叶与根,茎与根以及茎与叶的相同元素之间均呈正相关关系(P0.05),说明环境供应植物体各器官的养分元素具有共变性。叶、根、茎中C与C/N、C/P均呈显著正相关,说明N、P对植物的生长及有机物的积累有着极其重要的作用。     

福建漳江口4种红树植物叶片碳氮磷化学计量及养分重吸收特征

以福建漳江口红树林的秋茄(Kandelia candel)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、白骨壤(Avicennia marina)和木榄(Bruguiear gymnorrhiza)为研究对象,对其成熟叶和衰老叶的C、N、P含量、生态化学计量比及重吸收效率进行分析,探讨不同树种养分限制格局及养分高效利用策略,结果显示:(1)成熟叶C、N、P含量范围分别为483.57-568.87、8.53-26.15、0.74-1.56g/kg,衰老叶为441.33-512.67、2.59-8.93、0.28-0.74g/kg,表现为成熟叶衰老叶;成熟叶的C:N、C:P、N:P变化范围为21.11-69.39、310.96-735.87、11.11-34.86,衰老叶为49.51-207.42、563.03-1 878.98、7.20-11.38,成熟叶C:N、C:P小于衰老叶(白骨壤的C:P除外),而成熟叶N:P大于衰老叶,4种红树植物C、N、P含量和化学计量比差异均达显著水平(P 0.05);成熟叶片C:N:P比范围为311:12:1-736:35:1,衰老叶为563:11:1-1 879:9:1;(2)N重吸收效率(NRE)范围为47.97%-84.64%,表现为木榄秋茄白骨壤桐花树;P重吸收效率(PRE)范围为18.39%-76.81%,表现为木榄秋茄桐花树白骨壤;4种红树植物N重吸收效率均大于P;(3)相关分析表明,NRE与成熟叶的C:N和C:P显著负相关(P 0.05),PRE与成熟叶P含量极显著正相关(P 0.01)、与成熟叶C:P极显著负相关(P 0.01).成熟叶片N:P阈值(14)指示秋茄、桐花树和木榄生长受N限制,白骨壤生长受P限制,受N限制的秋茄、桐花树和木榄具有较高的NRE,而受P限制的白骨壤并不具有较高PRE.综上可知,高效的NRE是红树植物适应低N环境的重要养分利用策略,而红树植物可能采取其他适应机制来响应低P胁迫.(表5参38)     

氮输入对沼泽湿地植物生长和氮吸收的影响

氮是湿地植物生长必不可少的营养元素之一,但当外源氮输入超出植物生长需要时,氮素将抑制植物生长。不同植物对氮输入的响应不同,同一植物不同器官对氮输入的响应也不一致。为了探讨氮输入对湿地植物生长和氮吸收的影响机制,本文选取滇西北典型湖泊湿地纳帕海湖滨挺水植物茭草（Zizania caduciflora）和水葱（Scirpus validus）为对象,通过控制实验,研究了3个不同氮输入水平[0 g·m-2·a-1（对照,CK）、20 g·m-2·a-1（N20）、40 g·m-2·a-1（N40）]对茭草和水葱生物量积累、根冠比、氮吸收的影响。结果表明：培养期内,茭草地上生物量始终表现为N40〉N20〉CK,即氮输入促进茭草地上生物量积累;而水葱地上生物量随培养时间不同而发生变化,培养早期N20处理促进水葱地上生物量积累,N40处理抑制水葱地上生物量积累。茭草地下生物量表现为N40〉CK〉N20,即氮输入不足抑制茭草地下生物量积累,足够氮输入促进茭草地下生物量积累;水葱地下生物量表现为CK〉N20〉N40,即氮输入抑制水葱地下生物量积累。植物地上部分和地下部分生长对氮输入的响应也不一致,导致植物根冠比发生变化,茭草根冠比表现为N20     

不同恢复年限人工草地土壤碳氮磷含量及其生态化学计量特征

应用对比分析和空间代替时间的方法,以黄土高原丘陵沟壑区罗玉沟流域不同恢复年限的人工草地土壤为研究对象,分析土壤碳氮磷含量及其生态化学计量特征的变化,探讨它们与土壤理化性质之间的关系.结果表明,随着恢复年限的增加,人工草地土壤有机碳、全氮和全磷含量均增加,恢复至8年以后有机碳含量保持平稳.人工草地土壤C/N呈先增后减的趋势,变化范围为10.66-13.62,与全国土壤C/N平均水平持平;土壤C/P和N/P呈先增后减再增的趋势,变化范围分别为9.19-13.18和0.82-1.17,均低于全国水平.土壤有机碳、全氮和全磷与土壤含水率、容重、孔隙度和p H值之间呈显著的相关关系(P 0.01),土壤有机碳、全氮和全磷含量间具有显著的正相关性(P 0.01). C/N与全氮含量存在显著负相关关系,与有机碳含量不存在相关性,说明C/N受氮素影响较大;C/P与有机碳含量呈显著正相关(P 0.01),与全磷含量不相关,则说明C/P主要受碳素限制;而N/P与全氮、全磷含量均达到显著正相关(P 0.01),说明N/P由氮素、磷素共同决定.由此可知,氮和磷是该地区主要的限制营养元素;本研究结果可为当地通过合理利用草地恢复方式改善土壤质量和维护草地健康提供理论参考.     

南亚热带森林优势树种氮、磷可利用性与菌根侵染率的关系

氮(N)和磷(P)是植物生长所必需的大量元素,其供应是否充足对植物生长发育具有重要影响。菌根真菌侵染有助于植物对N、P等营养元素的吸收利用,而以往研究大多集中于草地、农田生态系统中,并多以控制实验或者室内盆栽实验为主。选择南亚热带森林演替前期与演替中期的共有优势树种马尾松(Pinus massoniana)以及演替中期与演替顶级阶段的共有优势树种木荷(Schima superba)与锥栗(Castanopsis chinensis)为研究对象,测定其菌根侵染率、根际土酸性磷酸酶活性(acid phosphatase activity,APA)、根际土以及叶片元素含量,探讨不同演替阶段森林共有优势树种N、P可利用性与菌根真菌侵染率之间的关系。结果表明:(1)马尾松菌根侵染率由演替前期的48.18%显著增加到演替中期的65.7%;木荷以及锥栗菌根侵染率分别由演替中期的57.7%、50.79%增加到演替顶级的64.03%、53.18%;(2)共有优势树种菌根侵染率与叶片磷含量呈显著负相关关系,马尾松菌根侵染率与根际土铵态氮含量呈显著正相关关系;(3)共有优势树种根际土APA、叶片N:P均随着演替的进行而升高,木荷和锥栗根际土APA分别由演替中期的8.8、9.38μmol·g~(-1)·h~(-1)显著增加到演替顶级的16.96、15.55μmol·g~(-1).h~(-1);共有优势树种根际土APA与有效磷含量存在显著负相关关系,而与根际土C:P、N:P以及叶片N:P间存在极显著正相关关系。可见,随着南亚热带森林演替的进行,磷限制的增强将使得不同演替阶段森林共有优势树种菌根侵染率升高,菌根真菌的侵染能够缓解不同演替阶段森林共有优势树种所受的磷限制。