黔中天然次生林主要优势树种叶片生态化学计量特征

叶片生态化学计量是研究植物生长速度、植物氮和磷的利用效率的有效方法,采用此法研究典型植物叶片C、N、P、K养分元素及其各元素计量比特征,可为退化喀斯特地区植被恢复演替的合理配置和适生植物的限制性养分元素诊断提供理论依据。以黔中喀斯特地区24种常绿、落叶优势乔木和灌木树种为研究对象,开展叶片生态化学计量分析与研究。结果表明,(1)研究区植物叶片的碳、氮、磷和钾质量分数变幅较大,分别为(515.64±36.36)、(17.16±3.84)、(1.34±0.40)、和(12.25±3.91)mg·g-1。(2)当N/P16时,植物生长主要受P元素的限制,当N/P14时,受制于N元素,当14N/P16时,则植物受N、P的共同限制,本研究区的植物叶片N/P均值为13.13,主要受N限制;当N/K2.1,K/P3.4时,植物的生长受K限制;研究区的植物叶片N/K=(1.55±0.11),K/P=(9.49±0.77),整体上表现为K含量富足,而N、P养分受限。(3)不同生活型植物叶片的养分吸收利用率不同,对C、N、K吸收利用率分别是:乔木树种灌木树种,落叶树种常绿树种、阔叶树种针叶树种,阔叶树种针叶树种;而对P的吸收利用率则没有差异;(4)C/P、C/K、C/N、P/K、和N/K是植物生长的重要生理指标,不同生活型植物叶片的C/P和C/N比值表现为常绿树种落叶树种;C/K和P/K则为针叶树种阔叶树种;乔木和灌木树种间的元素比值关系差异不显著。(5)植物叶片C、N、P和K的相关性为:C与K呈负相关(P0.05),C与P、N均不相关(P0.05),P与K、N呈极显著正相关(P0.01),K与N相关性不显著(P0.05)。     

亚热带3种典型常绿森林土壤和植物叶片碳氮磷化学计量特征

为深入了解亚热带常绿森林生态系统养分循环和系统稳定机制,以四川省宜宾市老君山国家级自然保护区内3种典型森林(水杉和柳杉人工林、中华木荷和鸡爪槭次生林以及总状山矾和天全钓樟原始常绿阔叶林)作为研究对象,研究其表层土壤(0-10 cm)和乔木、灌木、草本生活型植物叶片的C、N、P化学计量特征.结果表明:(1)表层土壤C、N、P含量以原始林最高,人工林最低,人工林土壤C:N最高,次生林土壤C:P最高,原始林土壤N:P最高;(2)乔木叶片C、N、P含量最高,草本植物最低;人工林乔木叶片C:N、C:P比最高;乔木、灌木、草本N:P比分别为13.9、14.1、9.3;人工林乔木N:P(10.2)最低,次生林乔木N:P(14.5)与原始林(13.8)较高;(3)植被整体及乔木、灌木、草本整体叶片N、P含量间Ⅱ类线性回归斜率约等于1,表明叶片N与P含量呈等速投入关系.可见,乔、灌木整体更易受P限制,草本更易受N限制;在土壤N、P供应较为贫瘠的人工林受N限制更为明显,而物种较为丰富、土壤养分供应较为充足的天然林P限制更为明显.(图4表3参37)     

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)     

贵州喀斯特地区植物叶片C、N、P化学计量特征对气候环境和土壤养分的响应

研究区域尺度上植物叶片C、N、P含量及其计量特征,对于了解植物对区域环境适应及其影响机制具有重要意义。为研究贵州喀斯特区域植物叶片C、N、P生态化学计量特征及其对区域环境的响应,通过搜集整理已发表的文献数据,分析了贵州喀斯特地区101个采样点的植物叶片的C、N、P的化学计量学特征,并研究了它们与气候、纬度、海拔、土壤养分等环境因子间关系,比较了不同生活型植物叶片化学计量特性的差异。结果表明,1）贵州喀斯特地区植物叶片C、N、P计量特征表现出不同的变异程度,其中,叶片C含量变异系数最小,属弱变异性;叶片N含量和N:P属中等变异性;而叶片P含量、C:N、C:P均属强变异性。2）基于生态化学计量特征表明,贵州喀斯特地区乔木、灌木和草本植物采取不同的生态适应策略应对变化的环境。3）区域尺度上,植物叶片C、N、P化学计量特征受海拔、气候及土壤养分的共同影响,但植物叶片C、N含量受气候环境的影响更为显著,而叶片P含量可能受限于土壤TP含量。该研究认为,贵州喀斯特区域植被在长期进化过程中趋于发育一套适应异质性强、生态脆弱的叶片性状组合,表现为较高的C含量、C:N、C:P以及较低的N、P含量。     

南亚热带中幼龄针阔混交林生态化学计量特征

为了解南亚热带中幼龄针阔混交林植物、凋落物和土壤生态化学计量特征,本研究以10-11 a、7-9 a和3-5 a林龄人工针阔混交林为研究对象,通过对植物叶片（乔木、灌木和草本）、凋落物及土壤的碳（C）、氮（N）和磷（P）含量及计量比分析,探讨了中幼龄针阔混交林生态化学计量特征、相互关系及其N、P养分限制。结果表明,1）针阔混交林乔木、灌木和草本叶片碳含量均值分别为502.88、472.18和438.31 mg·g-1,其叶片碳含量表现为乔木〉灌木〉草本;叶片全氮含量均值分别为15.87、19.61和15.72 mg·g-1,叶片全磷含量均值为1-09、1.24和0.91 mg·g-1,其叶片氮和磷含量均表现为灌木〉乔木〉草本;凋落物碳、氮和磷含量均值分别为497-07、11-36和0.45 mg·g-1,凋落物氮和磷含量均低于植物。2）针阔混交林乔木叶片C/N、C/P和N/P均值分别为34.43、517-06和15.63,灌木和草本叶片C/N、C/P和N/P均值分别为26.60和28.55、438.77和507.59、16.52和17.95,而凋落物C/N、C/P和N/P为46.50、1193.26和26.17;不同林龄杉木叶片N/P均低于14,表明杉木生长受N限制;10-11 a林龄阔叶树生长受N的限制,7-9 a和3-5 a林龄阔叶树生长受P的限制,灌木和草本生长基本受P限制。3）植物叶片全氮和全磷含量呈极显著正相关（P〈0.01）,C/N与C/P呈极显著正相关（P〈0.01）,而全磷含量与C/N、C/P、N/P呈极显著和显著负相关（P〈0.01,P〈0-05）;土壤有机碳含量与土壤全氮含量、C/P、N/P呈极显著和显著正相关（P〈0.01,P〈0-05）。本研究为中幼龄人工林抚育及可持续经营提供科学参考。     

川西亚高山针叶林云杉和冷杉生长季和非生长季叶片碳氮磷化学计量特征

以川西亚高山针叶林主要优势树种粗枝云杉(Picea asperata)和岷江冷杉(Abies faxoniana)为研究对象,通过比较叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)浓度及其化学计量比在生长季(8月)和非生长季(1月)的特征,分析其变化规律并对碳氮磷进行相关性分析.结果显示,云杉和冷杉叶片C、N、P浓度及其计量比均受到采样季节的显著影响,云杉和冷杉叶片C浓度均表现为生长季显著高于非生长季,生长季云杉N浓度显著低于非生长季,生长季云杉和冷杉P浓度均显著低于非生长季.C:N、C:P以及N:P均表现为生长季显著高于非生长季.生长季云杉和冷杉叶C:N:P质量比分别为407:13:1、447:14:1,非生长季C:N:P质量比分别为274:11:1、235:9:1.仅C浓度存在显著的树种间差异,表现为非生长季云杉叶片C浓度显著低于冷杉.两树种叶C、N、P浓度相关性分析结果表明云杉和冷杉叶片C浓度与N浓度、P浓度呈显著负相关,N浓度和P浓度呈显著正相关.本研究表明云杉和冷杉叶中C、N、P化学计量特征主要受生长季节影响,但若要全面了解川西亚高山针叶林C、N、P化学计量特征,还需长期研究并与林下土壤C、N、P化学计量比结合起来讨论分析.     

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)     

滨海沙地不同树种碳氮磷化学计量特征

以滨海沙地尾巨桉、肯氏相思、纹荚相思、湿地松、木麻黄为研究对象,分别测定其新鲜叶片、凋落叶及0-10cm土壤层样品的养分含量,分析不同人工林碳氮磷化学计量比(C:N:P),探讨化学计量垂直分异特征.结果表明:C、N、P含量变化范围分别为叶片503.19-515.80、11.76-22.1、0.37-0.66 mg/g,凋落物474.81-497.28、7.18-15.54、0.34-0.55 mg/g,土壤3.41-4.41、0.33-0.47、0.09-0.12 mg/g;植物C、N、P含量显著高于土壤,不同物种间叶片N、P含量差异显著,凋落物C、N、P含量差异性显著.凋落叶C:N、C:P大于叶片但N:P小于叶片.植物N重吸收率大于P重吸收率(分别为29.54%、18.51%),且植物叶片N:P16.本研究结果表明5个树种较大程度受到P元素限制,有助于更深入地认识滨海沙地养分循环规律和系统稳定机制.     

荒漠草原主要植物种群生态化学计量学特征季节变化

以内蒙古高原荒漠草原为研究对象,对其主要植物种群短花针茅(Stipa breviflora)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、碱韭(Allium polyrhizum)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)、栉叶蒿(Neopallasia pectinata)的生态化学计量学特征进行了研究,探讨不同阶段主要植物种群的生态化学计量学特征及变异系数,揭示荒漠草原不同物种、不同发育阶段w(C)、w(N)、w(P)及其计量关系,以期为大尺度、大范围的生态化学计量学研究提供依据。结果表明,荒漠草原主要植物种群w(N)/w(P)均小于14,生长主要受到N素的限制。植物w(C)、w(C)/w(N)的季节变异范围较小,分别为2.58~14.09、14.85~29.92,表现出较强的内稳性;植物P的变异范围为26.39~51.56,植物N的变异范围为18.39~36.51,植物w(C)/w(N)、w(C)/w(P)的变异范围分别为14.85~29.92和26.29~43.38。短花针茅全氮的变异系数最大,为36.51%。无芒隐子草w(C)、w(P)、w(C)/w(P)和w(N)/w(P)的变异系数均为最高,分别为14.09%、51.56%、43.38%和37.19%。w(C)/w(N)的变异系数以短花针茅最高,为29.92%。各物种叶片w(N)、w(P)含量均表现出在生长初期显著大于其他生长时期(P0.05),叶片w(C)表现为生长初期低于生长后期,叶片w(C)/w(N)和w(C)/w(P)随生长季推移逐渐升高。植物叶片w(C)、w(N)及w(C)/w(N)、w(C)/w(P)、w(N)/w(P)主要受植物种类的影响,其次为植物种类与月份之间的交互作用,最后为月份的影响,而植物w(P)含量主要受月份的影响。     

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)     

北亚热带常绿阔叶林乔灌草物种的碳氮磷生态化学计量比

碳氮磷生态化学计量比是认识植物养分利用与分配的重要指标,一定程度上表征了物种在生态系统中的生存适应策略,但不同生活型的物种(如乔灌草)往往具有较大的差异,且缺乏必要关注.因此,为认识四川盆地北亚热带典型常绿阔叶林中主要乔灌草物种的氮磷利用特征,以9个乔木树种、3个灌木物种和4个草本物种为研究对象,分析不同物种叶、枝、皮、茎和根等器官的碳氮磷含量及生态化学计量特征.结果显示:总体而言,草本植物的氮和磷的含量大于乔木和灌木,但乔木物种的碳氮比、碳磷比和氮磷比均大于灌木和草本,表明乔木植物相较于灌木和草本植物可能具有更加高效的氮磷利用效率;不同器官氮含量表现为叶枝皮根茎,但磷含量表现为叶枝皮茎根;碳氮比表现为茎根皮枝叶,碳磷比表现为茎皮根枝叶,而氮磷比表现为皮叶根枝茎. 3类生活型植物同一器官的氮和磷含量、碳氮比、碳磷比以及氮磷比均存在较大的差异,其中乔木叶片的氮磷比小于16大于14,灌木和草本植物的叶片的氮磷比均小于14,表明灌木和草本植物受到氮的限制作用可能较大.这些结果意味着该区域林下植物养分利用效率相对较低且受到氮限制作用更为强烈,可为相似常绿阔叶林可持续经营和管理提供理论依据.(图5表1参36)     

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)     

鼎湖山季风常绿阔叶林土壤C?N?P生态化学计量特征对长期模拟酸雨的响应

研究模拟酸雨对森林土壤C、N、P生态化学计量特征的影响,对于认识森林生态系统生物地球化学循环如何响应酸雨加剧具有重要意义。以鼎湖山季风常绿阔叶林为研究对象,2009年6月开始进行人工模拟酸雨的野外实验,共设置4个不同处理水平,即CK(喷洒pH=4.5左右的天然湖水)、T1(pH=4.0)、T2(pH=3.5)和T3(pH=3.0);2009年12月—2017年12月(8年实验周期)对模拟酸雨下土壤pH值和土壤C、N、P质量分数及其生态化学计量特征进行了5次测定。结果显示:对照样地表层(0~10 cm)土壤pH值,土壤C、N、P质量分数分别为(3.89±0.01),(31.99±0.37)、(2.25±0.05)和(0.23±0.01)g·kg-1。长期模拟酸雨处理导致表层土壤pH值显著下降(最大降幅达0.22,P0.05),土壤酸化加剧;同时,表层土壤C质量分数显著增加(最大增幅达14.69%,P0.05),P质量分数呈一定程度的下降趋势(最大降幅达18.79%),但N质量分数没有显著变化。对照样地表层土壤C?N、C?P和N?P分别为(14.24±0.23)、(141.38±3.35)和(9.91±0.26),由于土壤C、N、P质量分数对酸雨响应的差异导致土壤C?P和N?P显著增加(最大增幅分别达41.31%和27.16%,P0.05),从而改变了土壤C?N?P生态化学计量特征。模拟酸雨对上述指标的处理效应随着处理时间的延长而逐渐显现,处理间的差异在试验后期才逐渐达到显著水平(P0.05),且上述各指标在次层(10~20 cm)土壤在不同处理间不存在显著差异。根据研究结果可推测,长期酸雨引起的土壤酸化会改变南亚热带森林土壤C、N、P耦合关系,加剧该区域森林土壤P限制的趋势,降低森林生态系统结构与功能的稳定性。     

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)     

林窗大小对马尾松人工林更新植物生态化学计量特征的影响

为了解林窗大小对马尾松人工林林窗下更新过程中优势植物生态化学计量特征的影响,在长江上游低山丘陵区选取7种面积不等(100 m~2、225 m~2、400 m~2、625 m~2、900 m~2、1 225 m~2、1 600 m~2)的人为采伐形成的林窗,以林下为对照,分析更新优势植物油樟、芒萁、芒和皱叶狗尾草叶片化学计量特征.结果表明:4种植物化学计量特征对林窗大小响应不同,在各自林窗梯度中均有显著差异.4种植物C:N为17.0-37.7,C:P为152.5-748.0,N:P为6.4-21.5.随林窗面积增大,油樟、芒和皱叶狗尾草C:N均先升后降,C:P和N:P先降后升,芒萁变化不明显.油樟C、N、P元素分配最佳的林窗为625 m~2,芒萁为1 225 m~2,芒和皱叶狗尾草为1 600 m~2.4种植物在多数林窗中不受N、P限制,但900 m~2林窗中油樟和芒萁均处于缺P状态,400 m~2林窗中芒和皱叶狗尾草均受N限制.综上,更新油樟树种采用625 m~2林窗表现出较理想的效果,芒萁、芒和皱叶狗尾草的自然更新则在大面积林窗(1 225-1 600 m~2)中效果更好.     

黔西北不同林龄马尾松人工林针叶-凋落物-土壤C、N、P化学计量特征

在贵州省黔西县境内选取14、26、33 a生的马尾松人工林为研究对象,比较分析"植物-凋落物-土壤"连续体中的C、N、P含量及其化学计量特征的差异,探讨它们随林龄的变化及其相互间的关系,以期为马尾松人工林的可持续经营提供参考。结果表明,(1)C和N含量表现为针叶凋落物土壤,P含量表现为针叶土壤凋落物,ω(C):ω(N)比表现为针叶凋落物土壤,ω(C):ω(P)和ω(N):ω(P)比表现为凋落物针叶土壤,且3个库之间均存在显著差异(P0.05)。(2)林龄对针叶、凋落物、土壤中的C、N、P含量及其化学计量特征均有显著影响,但是它们随林龄的变化趋势不尽相同。随着林龄的增加,针叶和土壤中的C、N、P含量呈增加趋势;凋落物中的N、P含量呈增加趋势,但是C含量则逐渐降低。随着林龄的增加,针叶和凋落物中的ω(C):ω(N)和ω(C):ω(P)比逐渐降低;土壤中的ω(C):ω(N)比则逐渐增加,ω(C):ω(P)比先降低后增加。(3)不同林龄针叶的ω(N):ω(P)比均小于14,表明研究区内马尾松的生长受N限制较严重,特别是26 a生时最严重,且不同林龄间差异显著。(4)相关分析表明,马尾松生长过程中,针叶、凋落物、土壤中的P含量及ω(C):ω(P)比均呈显著正相关关系,说明P比C和N在叶片、凋落物、土壤3个库之间的相关性更显著,ω(C):ω(P)比对3个库之间的养分转化关系最敏感。     

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。     

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.     

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。     

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)