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)     

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)     

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)     

青藏高原东缘高寒灌丛根系分泌物碳氮输入对增温的响应

根系分泌物是植物根系向土壤输入有机碳和养分的重要途径之一,深刻影响着根际土壤碳和养分循环过程。环境温度变化可通过改变植物初级生产力和根系性状等直接或间接地影响根系分泌过程,但其具体机制仍缺乏必要关注。为了揭示气候变暖对高寒灌丛根系碳、氮分泌过程的影响,以青藏高原东缘典型的高寒灌丛类型-窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)灌丛为研究对象,设置OTC(Open top chamber)增温试验,采用根系分泌物原位连续动态收集技术,分析了窄叶鲜卑花根系分泌物碳、氮输入速率与通量对土壤增温(+1.3℃)的响应。结果表明:窄叶鲜卑花灌丛根系分泌物碳、氮输入速率具有明显的季节差异,生长季中期根系分泌物碳、氮输入速率显著高于生长季初期和末期。整个生长季,对照处理根系分泌物碳、氮输入速率分别为0.55-0.74mg·g~(–1)·d~(–1)和0.05-0.08mg·g~(–1)·d~(–1),增温分别使根系分泌物碳、氮输入速率显著增加了14.0%-69.1%和15.3%-70.2%。对照组根系分泌物碳、氮输入通量分别为26.94 g·m~(–2)和3.03 g·m~(–2),增温分别使根系分泌物碳、氮输入通量显著增加了57.2%和46.9%。进一步分析表明,增温使根系分泌物碳、氮输入通量的增加主要归因于根系分泌物碳、氮输入速率和细根生物量显著提高。这些结果表明,气候变暖将促进青藏高原东缘高寒灌丛根系碳、氮分泌过程,提高根系分泌物碳、氮输入通量,进而加速该区域根际土壤碳和养分循环过程。     

不同恢复年限刺槐林土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征

地处西秦岭山地的甘肃天水吕二沟小流域土壤侵蚀问题严重,上世纪五六十年代开始,当地政府在研究区实施了多年的生态恢复措施以保持水土,但目前尚未有植被恢复对土壤生态计量特征的系统调查.分析不同林龄人工林土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征可在一定程度上揭示土壤养分的限制情况.选取黄土丘陵沟壑区不同生长年限(5、20、40、...     

温带阔叶红松林表层土壤活性碳、氮库的季节动态

以长白山温带阔叶红松林为观测对象,在植被生长季节对森林表层土壤进行连续性采样分析,以研究森林土壤活性碳、氮库的季节性变化特征及其影响因素。结果表明,不同季节土壤水溶性有机碳和硝态氮含量从高到低依次为春季、夏季和秋季,其变化范围分别为48～80和0.68～2.30μg.g-1。不同季节土壤水浸提溶液的特征吸光系数ASUVA,254和土壤铵态氮含量均表现为夏季高于春季和秋季,其变化范围分别为3.19～3.94 L.mg-1.m-1和6.1～12.0μg.g-1。在小时间尺度上,土壤活性碳、氮库对土壤含水量变化具有敏感性。水分条件和植物根系活动是影响表层土壤活性碳、氮库动态变化的主要因素,土壤微生物活动起调节作用。     

川西北高寒沙化草地治理恢复过程中CO_2通量变化

川西北高寒草地生态地位突出但沙化严重,为了解其在沙化治理恢复中的碳通量变化机制,于2016年草地生长季节(7-9月)在红原县沙化草地治理恢复区分别选择恢复初期、恢复中期、恢复后期、未恢复治理4类沙化草地,利用仪器LI-8100测定CO2通量,并分析影响碳通量变化的因素.结果表明,随着治理恢复程度的加深,沙化草地碳汇功能逐渐增强,恢复初期、中期、后期样地在生长季净生态系统CO2交换量(NEE)分别为-1.61、-3.55、-4.38μmol m-2s-1,恢复初期到中期碳通量变化最为剧烈,提高了约120.50%.恢复治理也使沙化草地生态系统呼吸(ER)和土壤呼吸(SR)加强(P0.05).7月中下旬,各恢复梯度样地NEE、ER和SR分别达到峰值,之后随生长季延长,各指标均接近零.生长季7-9月期间,对照样地碳通量日动态变化平缓,均表现为全天排放;在各恢复治理阶段沙化草地中,碳通量日动态均呈单峰型格局,且随着沙化恢复的进程,日动态峰值绝对值显著升高(P0.05),表现出更强的碳汇能力.回归分析表明,碳通量与植被盖度、地上生物量、土壤0-5 cm含水量达到极显著正相关(P0.01),与0-5 cm土壤温度相关性较弱,表明在川西北高寒沙化恢复草地生长旺季,与0-5 cm土壤温度相比,0-5 cm土壤含水量对碳通量的影响更大.综上所述,沙化治理显著提高了川西北高寒沙化草地生长季的固碳能力,且在恢复中期,受植被恢复和表层土壤(0-5 cm)含水量状况改善的影响,固碳能力显著提升.     

山西太岳山典型植被类型土壤微生物量特征

以山西太岳山4种不同植被类型为对象,研究其土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)含量以及土壤和凋落物养分含量的变化特征,并利用通径分析模型,探讨土壤和凋落物养分含量对土壤微生物量的效应.结果显示:MBC、MBN和土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量随土层深度加深逐渐减小.各层土壤SOC、TN含量均表现为草甸华北落叶松人工纯林华北落叶松白桦混交林灌木林;MBC和MBN含量分别为143-900 mg/kg和22-155 mg/kg,两者均在草甸和华北落叶松白桦混交林中显著高于华北落叶松人工纯林和灌木林;土壤微生物量碳氮比在A(0-10 cm)、B(10-20 cm)两层的变化范围为6-8,在C(20-30 cm)、D(30-40 cm)两层的变化范围为4-10.土壤微生物熵在华北落叶松白桦混交林和灌木林下达到较高水平,碳熵和氮熵的变化范围分别为0.6%-2.8%和1.4%-5.4%.通径分析结果表明,土壤理化性质、凋落物养分含量和土壤微生物量之间存在不同程度的相关性,凋落物N含量是影响土壤微生物量的直接因素之一.总体来说,不同植被类型对土壤微生物量有重要的影响,落叶松人工纯林和草甸对碳库的作用更大,有利于养分的积累.(图5表8参43)     

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.     

季节性积雪下的高山草地凋落物分解

青藏高原高山草地的凋落物分解是其生物地化循环过程的重要一环.采用样方调查法估测两种典型地形条件下高山草地单位面积的年凋落物产量,分析定面积凋落物分解袋中的初始装袋量与凋落物分解率的关系,估算最佳初始凋落物装袋量.通过积雪期设置双面凋落物分解袋于浅雪、深雪、无雪及人工雪被处理下,比较不同的雪被处理下凋落物的分解率,同时测定对应的土壤温度及土壤微生物生物量碳氮含量,进而分析土壤微生物生物量碳氮与凋落物分解率之间的相关关系.研究发现:(1)两种典型样地内植物凋落物在自然状态下的年产生量均约为90 g/m~2;(2)非生长季中凋落物分解率与凋落物初始重量呈负线性相关,凋落物初始装袋量3 g是研究分解率的相对较佳重量;(3)随着积雪厚度的增加,非生长季土壤温度和凋落物分解率提高,同时也促进了土壤微生物生物量的积累,凋落物分解率和土壤微生物生物量碳、氮在深雪与无雪处理下分别达到最大值(分别为10.15%,156.37 mg/kg,75.89 mg/kg)和最小值(分别为3.07%,65.38mg/kg,20.17mg/kg).土壤微生物生物量碳、氮均与凋落物分解率呈显著相关性(P 0.05).综上所述,即便在冬季气温低于冰点的情况下,雪被的隔绝作用使得土壤微生物活动依然活跃进行;雪被变化既改变了土壤环境因子及凋落物分解率,也深刻影响着高山草地生态系统的结构与功能.