滇西北与滇东南干热河谷植物群落物种多样性研究

环境变迁下生物多样性格局形成及维持机制研究是生物多样性研究的核心科学问题之一. 滇西北和滇东南两地曾在地质历史上具有相似森林植被,随着板块运移,两地出现明显环境区化,植被类型亦产生巨大变化,仅在两地干热河谷生长着相似外貌和类型的植物群落,而其物种组成和生物多样性格局有何异同尚不清晰. 该研究分别在怒江和元江干热河谷设置100 km样带,每间隔4 km布设样地,对其植被进行群落学调查. 通过计算两地不同生活型植物重要值、Alpha及Beta多样性指标,拟阐明起源相近、外貌相似的两地植被在环境变迁后群落物种组成及生物多样性的变化规律. 结果表明:①滇西北干热河谷共调查到维管植物125种(51科104属),滇东南干热河谷共调查到114种维管植物(44科102属). 滇西北乔木和灌木物种丰富度均略高于滇东南,草本反之. 滇西北乔木多度极显著高于滇东南(P<0.01),灌木多度未出现显著性差异,草本多度滇东南显著高于滇西北(P<0.05). ②从科水平分析,滇西北和滇东南乔木和草本优势科组成种类相似,但灌木优势科组成种类差异性较大. 从种水平分析发现,两地乔木优势种种类差异较大,而灌木和草本组成相似. ③滇西北植物群落Shannon-Wiener指数、Simpson指数均略低于滇东南,但无显著性差异,而Pielou指数显著低于滇东南(P<0.05). 滇西北干热河谷植物群落中优势种单一,物种分布具有聚集性;滇东南植物群落物种分布较均匀,物种多样性丰富. ④两地植物群落之间相异性系数较高,处于极不相似水平,群落间生境差异性较大,不同生活型植物Beta多样性差异极显著(P<0.001),其中以灌木物种组成的相异性最大. 研究显示,起源相近、外貌相似的滇西北与滇东南干热河谷的植物群落物种组成存在明显差异,Alpha多样性差异不明显,Beta多样性存在显著性差异,环境变迁后区域环境差异改变了植物群落结构.      

元素和矿物组成揭示的金沙江干热河谷黄土状物质的物源

利用沉积物解读古环境信息的前提是必须清楚它的物源。金沙江干热河谷中存在的黄土状物质为解读金沙江河谷环境演化提供了一种物质载体。论文从物质组成相似性方面来研究金沙江干热河谷中黄土状物质的主要来源。通过测试分析黄土状物质以及其可能的物源,包括金沙江河漫滩、古堰塞湖沉积物以及金沙江流域山原红壤的元素和矿物组成后发现:金沙江古堰塞湖沉积物在常量元素、微量元素和矿物组成上与黄土状物质最为接近,说明古堰塞湖沉积可能是金沙江干热河谷黄土状物质的主要物源,这一结论与作者在野外观察到的凡有黄土状物质分布的地区,在附近就能找到古堰塞湖沉积的现象是一致的。     

五台山亚高山-高山草甸群落多样性和碳氮磷化学计量特征

为了探究连续海拔梯度上亚高山-高山草甸群落多样性、碳氮磷化学计量特征及其环境适应策略,以五台山南坡自然分布的亚高山-高山草甸群落为研究对象,沿海拔梯度(2 201~3 011 m)设置9个样地,采用相关性分析、偏冗余分析(pRDA)的方法,分析亚高山-高山草甸群落多样性和碳氮磷化学计量特征及其与环境因子的关系. 结果表明:在五台山南坡2 201~3 011 m海拔范围内,亚高山-高山草甸群落的Patrick指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数平均值分别为11、2.15、0.87、0.93. 随着海拔的升高,Patrick指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数均呈显著下降趋势,而Pielou指数变化不显著. 群落TC、TN、TP含量平均值分别为461.19、23.32、1.96 mg/g,C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为19.99、242.17、12.10. 与全球尺度和草地生态系统区域尺度的研究相比,该区域草甸群落具有相对稳定的TC含量,以及TN、TP含量高和N∶P低的特点,群落水平下相对较低的N∶P(<14)说明草甸群落植物生长更倾向于受氮元素的限制. 随着海拔升高,群落TC含量、C∶N、C∶P沿海拔梯度均呈显著上升趋势,而群落TN、TP含量均呈显著下降趋势,群落N∶P变化不显著. 在海拔梯度上,群落碳氮磷化学计量特征存在差异性,在一定程度上说明了草甸群落对海拔生境的不同适应策略. 偏冗余分析结果表明,环境因子(海拔和土壤因子)分别解释了亚高山-高山草甸群落多样性和碳氮磷化学计量特征总变化的70.8%和67.8%,海拔因子的解释贡献率大于土壤因子. 研究显示,海拔和土壤因子对五台山亚高山-高山草甸群落多样性和碳氮磷化学计量变化特征存在显著影响,其中海拔因子的影响尤为突出.      

黄土旱塬24 a不同秸秆还田土壤碳、氮、磷和胞外酶计量特征

探索黄土旱塬区农田土壤碳、氮和磷生物地球化学循环特征,可为农作物高效生产和土地可持续利用提供科学依据和技术支撑.以山西寿阳24 a玉米旱作试验田为对象,研究长期秸秆覆盖还田、直接还田、过腹还田和不还田对土壤元素和胞外酶活性化学计量比的影响,并计算向量角度和长度用于指示微生物面临的资源限制情况,向量角大于45°和小于45°分别表示微生物受磷限制和氮限制,偏离45°越大表示限制程度越大,向量长度越长表示微生物受碳限制越严重.结果表明：(1)长期秸秆还田土壤C/N和C/P分布在9.81～14.28和14.58～21.92之间,均值分别为12.36和17.51,分别较试验初期降低了6.0%和4.2%;土壤N/P分布在1.27～1.57之间,均值为1.42,较初期提高了2.2%.土壤C/N和C/P均呈现出先降低后升高的变化趋势,土壤N/P基本呈现出持平趋势,且不同秸秆还田处理之间土壤元素计量比均无显著性差异.(2)相比24 a长期不还田处理,长期秸秆覆盖还田处理土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)和β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)活性显著提高了134.4%和107.5%(P<0.0...     

黄土高原两种针叶树种不同器官水碳氮磷分配格局及其生态化学计量特征

植物不同器官水、碳、氮、磷等元素含量及其生态化学计量特征能够反映植物的生态策略及其环境适应性。本研究以黄土高原两种乡土树种油松(Pinus tabulaeformis)和柴松(Pinus tabulaefirmis f.shekanensis)为研究对象,分析了研究区两种树种水、碳、氮和磷在不同器官的含量及其生态化学计量特征,探讨了两种树种基于水、碳、氮和磷分配格局的生态适应策略。结果表明:(1)油松和柴松对水分和碳素的分配格局总体表现为根和叶最大,其次为枝和干,树皮最小;对氮、磷的分配格局则表现为叶片显著高于其他器官。(2)油松将更多的水和氮分配给叶、根等生产性器官,而柴松将更多的水和碳分配给枝、干等防御性器官,反映了柴松较油松具有更加保守的生长策略,能够更好适应逆境条件。(3)植物器官不同元素间通过相互耦合后可以表现出较好的相关性,反映了植物元素之间具有高度复杂的协同关系,这种协同关系的体现形式可能与植物类型及其对外界环境变化的生长适应策略密切相关。     

互花米草入侵对杭州湾滨海湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

互花米草入侵对滨海湿地生态系统产生极大威胁.选取杭州湾滨海湿地为研究区,采用方差分析研究互花米草入侵下滨海湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征,结合冗余分析(RDA)、增强回归树(BRT)和偏最小二乘结构方程模型(PLS-SEM)进一步探讨滨海湿地环境因子与土壤碳氮磷生态化学计量特征之间的驱动耦合关系.结果表明：(1)互花米草入侵后,湿地土壤全氮和氮磷比(N∶P)显著增加;随入侵时间增加,土壤全氮和N∶P显著降低,有机碳、碳氮比(C∶N)和碳磷比(C∶P)显著增加.(2) RDA分析表明,冬季影响表土C∶N∶P生态化学计量特征的主要因子表现为有机碳>电导率>全氮,夏季为有机碳>容重>全氮.(3) BRT分析表明,互花米草入侵下,全氮是影响土壤C∶N和N∶P的关键因子,而有机碳对C∶P影响最强.(4) PLS-SEM分析表明,互花米草入侵下,黏粒和含水率直接影响有机碳,进而影响C∶N和C∶P;黏粒和电导率直接影响全磷,进而影响N∶P和C∶P;电导率直接影响全氮,进而影响C∶N和N∶P.综上,互花米草入侵对研究区土壤C∶N∶P生态化学计量特征影响显著,土壤物理性质和养分含...     

不同利用方式对江西省农田土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

根据江西省2013年采集的16582个农田耕层(0～20 cm)土壤样点数据,运用实地调查、经典统计学与地统计学等相结合方法,研究了江西省耕地土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性及不同农田利用方式对其的影响.研究结果表明:江西省耕地土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)平均含量分别为17.90、1.58和0.52 g·kg~(-1),土壤碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)和氮磷比(N∶P)平均值分别为11.72、38.29和3.38,土壤C∶N∶P比平均值为34.44∶3.03∶1,说明P是江西省耕地土壤主要的限制因素.此外,由于碳、氮、磷三者之间并不存在显著的两两相关性,表明江西省耕地土壤中不存在稳定的"Redfield ratio";半方差函数表明,江西省土壤碳、氮、磷生态化学计量特征具有中等程度的空间变异性,其空间变异特征主要受到随机性因素的影响;经ANOVA检验显示,不同农田利用方式对土壤碳氮磷生态化学计量特征影响显著(p0.05),土壤SOC和TN平均含量依次表现为:两季水田水旱轮作一季水田一季旱地两季旱地,土壤TP平均含量依次表现为:两季旱地两季水田一季水田一季旱地水旱轮作,土壤C∶N依次表现为:两季水田两季旱地一季水田水旱轮作一季旱地,土壤C∶P平均值依次表现为:水旱轮作两季水田一季水田一季旱地两季旱地,土壤N∶P平均值依次表现为:水旱轮作一季旱地两季水田一季水田两季旱地.总体而言,土壤碳、氮、磷生态化学计量比的变化特征是农田利用方式和环境因子综合作用的结果,土壤C∶N∶P比对土壤碳、氮、磷储量及养分的限制性具有重要的指示作用.     

中亚热带不同林龄马尾松林土壤酶学计量特征

土壤酶活性是表征土壤微生物养分需求与养分限制状况的重要指标.本文以中亚热带不同林龄(9、17、26、34和43 a)马尾松人工林为研究对象,通过测定β-葡萄糖苷酶(BG)、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP)、多酚氧化酶(POX)和过氧化物酶(POD)活性,并计算土壤酶化...     

广西北仑河口红树植物叶片和土壤的碳氮磷生态化学计量特征

红树林湿地生态系统是兼具陆地和海洋生态特征的海岸生态关键区。本研究以广西北仑河口的天然红树林为研究对象,对4种红树植物(木榄、桐花树、秋茄和白骨壤)叶片和2个剖面土壤(0～10 cm和30～40 cm)的C、N、P含量及其计量特征进行了分析。结果表明:(1) 4种红树植物叶片C、N、P平均含量分别为492. 49 mg/g、13. 39 mg/g和1. 35 mg/g,其中C含量表现为桐花树秋茄木榄白骨壤,而N、P含量为白骨壤秋茄桐花树木榄,叶片C∶N、C∶P、N∶P值分别为39. 04、414. 63、10. 47,该结果表明北仑河口红树植物具有较高的碳汇能力,其生长更易受N限制;(2)土壤C、N、P平均含量分别为28. 65 mg/g、1. 04 mg/g和0. 22 mg/g,其中N、P含量表现为0～10 cm30～40 cm,而C含量表现为30～40 cm0～10 cm。N、P含量和C∶N、C∶P值在两个土壤剖面间存在极显著差异;(3)叶片N、P含量与土壤N、P含量的相关性不显著,而土壤P含量与叶片C含量、C∶P及N∶P值有显著或极显著的负相关关系,土壤N含量与叶片C∶P和N∶P值分别呈现显著正相关和极显著负相关关系,该结果可能与红树植物的生理生态特征以及河口海岸环境(潮汐、微地形等)有密切关系。     

不同碳输入对天山雪岭云杉林土壤化学计量特征的影响

土壤C、N、P元素是构成森林生态系统的重要组分,通过研究外源碳输入改变对森林土壤化学计量特征的影响,有助于揭示森林生态系统的元素循环过程及平衡反馈机制.以天山雪岭云杉林作为研究对象,通过基于2 a的植物残体的添加和去除试验(DIRT),分析外源碳输入改变对土壤C、N、P化学计量特征短期影响,讨论不同处理下土壤化学计量特征与其他土壤理化因子的相互关系.结果表明：(1)土壤C、N、P含量在大部分土层均表现为双倍凋落物(DL)处理最高,按土层深度由浅到深依次为,土壤ω(C):168.92、119.88、103.33和64.23g·kg^-1;土壤ω(N):10.60、9.32、8.78和8.07g·kg^-1;土壤ω(P):0.50、0.45、0.37和0.36g·kg^-1;切根去凋落物(NI)处理最低,按土层深度由浅到深依次为土壤ω(C):104.56、89.24、48.08和43.96g·kg^-1;土壤ω(N):6.83、2.60、2.63和2.22g·kg^-1;土壤ω(P):0.4...     

人类干扰对闽江河口湿地土壤碳、氮、磷生态化学计量学特征的影响

为了阐明湿地土壤生态化学计量学特征对人类干扰的响应,对闽江河口湿地受到人类不同程度干扰的芦苇沼泽、草地、滩涂养殖地、耕地、池塘养殖地和干扰恢复的弃耕地土壤的碳、氮、磷生态化学计量学特征进行了测定与分析.结果表明,土壤C/N、C/P和N/P比均表现出随着干扰程度的增大而降低,即轻度干扰的芦苇沼泽和草地(25.53、156.06、6.11和27.58、158.99、5.78)中度干扰的滩涂养殖地(25.02、96.90、3.87)高度干扰的耕地和池塘养殖地(17.55、46.19、2.65和22.30、57.51、2.62);与高度干扰的耕地相比,干扰恢复的弃耕地土壤C/N、C/P和N/P比有所提高(19.95、63.81和3.18);影响土壤C/N、C/P和N/P比的因子随干扰程度的变化而改变;土壤C/N比表现出随着干扰程度和土壤深度的变化相对较小,C/P和N/P比的变异性相对较大;碳与养分比对土壤碳储量具有良好的指示作用.     

亚热带稻田土壤碳氮磷生态化学计量学特征

为了解稻田土壤中是否存在稳定的土壤有机碳(C)、氮(N)和磷(P)比值,基于亚热带区110个水稻土剖面和587个发生层的土壤调查数据库,在区域尺度上分析了典型水稻土C∶N∶P比值的生态化学计量学特征,并应用相关分析和冗余分析,研究水稻土C∶N∶P比值与土壤-环境因子(地形和母质、土壤发生层、土壤类型和土壤理化性质)的关系.结果显示,亚热带区稻田土壤C∶N、C∶P和N∶P的剖面加权平均值分别为12. 6、49和3. 9,C∶N∶P为38∶3. 2∶1.不同母质起源、不同土壤亚类和不同发生层的水稻土C∶N变异相对较小;但C∶P和N∶P的变异很大,两者均值也远低于全球(186和13. 1)和中国土壤(136和9. 3)的C∶P和N∶P的平均水平.尽管稻田土壤剖面的C∶N∶P相对不稳定,但由于稻田表土生物与环境相互作用强烈,表土C∶N相对稳定(14. 2).这反映长期水耕熟化作用下,稻田表土中C和N仍存在紧密的耦合作用.然而,在稻田土壤剖面上,C∶P和N∶P并不稳定,SOC与全P含量、全N与全P含量也无显著相关性,表明环境变化可能导致土壤C∶N∶P解耦.地形、土壤质地、氧化铁和容重是调控稻田土...     

干热河谷林地燥红土固碳特征及"新固定"碳表观稳定性

全球气候变化背景下,森林土壤固碳能力及所固定碳的稳定性受到极大关注.基于土壤密度分组和酸水解技术,对比研究了1991年营造的大叶相思(Acacia auriculiformis)林不同阶段(1991、1997、2003和2010年)土壤及其物理和生化组分中有机碳密度.结果表明,造林19 a后林地表层(0～15 cm)和亚表层(15～30 cm)土壤有机碳密度分别为1.40 kg.m-2和0.99kg.m-2.研究期内(1991～2010年)表层和亚表层土壤平均固碳速率分别为37.89 g.(m2.a)-1和16.84 g.(m2.a)-1,且土壤呈现加速固碳特征.2003年林地表层重组有机碳分配比例为71.44%,显著高于2010年(67.99%).2003年林地表层或亚表层轻组顽固性碳指数显著高于重组,但均随林龄的增加而降低,尤其是轻组顽固性碳指数.2003～2010年间燥红土"新固定"碳中57%～70%受物理保护,33%～49%为生化稳定性碳.研究揭示出干热河谷人工林燥红土具备较大的固碳能力.受物理保护碳的生化稳定性低于非保护碳,其稳定性均随林龄的增加而降低.     

福州滨海地区菜地和果园土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征

不同农业土地利用方式土壤生态化学计量学特征对于表征土壤养分供应水平具有一定的指示作用,对农田生态系统养分资源管理具有重要意义.为了揭示菜地和果园两种农业土地利用方式土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量学特征,以福州市滨海地区菜地(芋头地、红薯地)和果园(橘树园、西瓜地、梨树园)为研究对象,对菜地和果园农业土地利用方式下土壤C、 N、 P含量及其生态化学计量特征进行测定与分析.结果表明,土壤C、 N含量基本表现为果园>菜地(P<0.05),其中橘树园土壤C含量最高(4.44 g·kg^-1),西瓜地土壤N含量最高(1.46 g·kg^-1).而土壤P含量基本表现为菜地>果园(P<0.05),其中红薯地土壤P含量最高(0.19 g·kg^-1);土壤碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)和氮磷比(N/P)均表现为果园>菜地(P<0.05),其中,橘树园土壤C/N(7.40)、 C/P(61.43)最高,西瓜地土壤N/P最高(10.27);不同农业土地利用方式下土壤N含量与容重和电导率...     

生物炭负载氨氮对土壤碳排放、酶活性及微生物群落的影响

土壤氮输入形式显著影响土壤CO₂ 排放.生物炭负载氨氮作为一种新型氮输入形式,既降低了农田化学氮肥投入,又减少了环境治理成本,其对推动国家化肥零增长、农田面源污染防治和实现国家“碳达峰”、“碳中和”目标意义重大.通过室内培养试验,设置不施肥（CK）、单施化学氮肥（CF）、生物炭配施化学氮肥（BF）和生物炭负载氨氮（BN）这4种处理,研究了不同氮输入形式对土壤碳排放、酶活性及微生物群落的影响.结果表明,与CF相比,BF显著提高了累计碳排放量（66.24 %）,而BN未见显著性差异.值得注意的是,BN累计碳排放量较BF处理显著降低了35.28 %.与CF和BF相比,BN处理β-葡萄糖苷酶,过氧化物酶,多酚氧化酶活性显著提高了20.25 %和5.20 %,36.72 %和36.19 %,90.36 %和61.36 %.与CF相比,BF处理提高了微生物群落丰富度和群落多样性,BN处理降低了微生物群落丰富度.与BF相比,BN处理变形菌门相对丰度降低了11.16 %,放线菌门和拟杆菌门相对丰度分别提高了8.12 %和5.83 %.对微生物群落结构影响最大的土壤因子是木糖苷酶活性,绿弯菌门相对丰度与纤维二糖水解酶活性极显著相关;芽单胞菌门相对丰度与β-葡萄糖苷酶活性极显著相关;变形菌门相对丰度与累计碳排放量呈极显著相关.综上所述,生物炭负载氨氮较生物炭配施化学氮肥显著减少了累计碳排放量,其减排效果更优.研究结果将有利于国家“双碳战略”落地、生物天然气产业健康发展、国家绿色种养循环农业体系构建和国家化肥零增长战略实现.     

氮磷添加对荒漠草原土壤养分含量及生态化学计量特征的影响

为明确土壤养分含量及化学计量比对多种限制性养分添加的响应,分析土壤中速效养分与全量养分相关关系,以及土壤全量和速效化学计量特征的指示作用,阐明养分添加对荒漠草原土壤养分动态平衡关系的影响.以宁夏荒漠草原为研究对象,于2018年开始进行氮(N)和磷(P)养分添加控制试验,试验处理包括对照(CK)、N添加、P添加和NP共同添加这4个处理.结果表明：(1)养分添加第4年,土壤N含量显著增加;N添加显著增加土壤N∶P, P添加和NP共同添加显著增加土壤有机碳(SOC)含量.养分添加第3年和第4年,N添加显著提高土壤速效N∶P(AN∶AP);N添加和NP共同添加显著增加土壤铵态氮(NH⁺₄-N)和硝态氮(NO^-₃-N)含量,而降低土壤速效C∶N(C∶AN);P添加和NP共同添加显著增加土壤全磷(TP)和速效磷(AP)含量,而降低土壤全量和速效N∶P、C∶P.(2)N添加和P添加对荒漠草原土壤NH⁺₄-N、AP含量和土壤速效C∶N、AN∶AP的影响具有显著交互作用.(...     

复合菌剂秸秆堆肥对土壤碳氮含量和酶活性的影响

秸秆资源化利用对于农业环境保护和可持续农业发展具有重要意义.利用实验室分离获得的15株高效纤维素降解菌,筛选出可有效降解秸秆的复合菌剂JFB-1,研究了复合菌剂秸秆堆肥对土壤碳氮含量和酶活性的影响.结果表明,接种该复合菌剂能将秸秆堆肥的单个发酵周期缩短1~2 d,堆肥中有机质含量达到403.5~515.1 g·kg-1,C/N比降低至15.30~10.53.盆栽试验发现,施用水稻秸秆堆肥的效果总体好于相应的芦笋秸秆堆肥.与水稻秸秆对照堆肥比较,施用复合菌剂处理的水稻秸秆堆肥150 g·kg-1时,土壤中有机质和全氮含量分别提高33.5%和7.3%,土壤脲酶和纤维素酶活性分别提高16.7%和30.8%;与不施肥处理比较,施用秸秆堆肥可改善土壤微生物群落结构,增加微生物多样性指数.当施用复合菌剂处理的水稻秸秆堆肥100 g·kg-1时,栽培30 d的普通白菜生物量比水稻秸秆对照堆肥提高46.4%,表明复合菌剂JFB-1在秸秆堆肥中具有很大的应用潜力.     

秦淮河典型河段总氮总磷时空变异特征

2010年6月～2011年5月,对秦淮河典型河段水体总氮(TN)、总磷(TP)的污染状况进行了周年定点观测,采用传统统计学方法初步探讨了秦淮河水体TN、TP污染状况及时空间变化特征.结果表明,秦淮河TN、TP污染严重,且具有很强的时空变异性.秦淮河传统农业区、集约农业区和城市区TN平均浓度分别为1.80、3.97、9.25 mg·L-1,TP平均浓度分别为0.03、0.11、0.50 mg·L-1,表明秦淮河TN、TP主要来源于城市区和集约农业区,而传统农业区对水体TN、TP贡献较小.秦淮河丰水期和枯水期TN平均浓度分别为1.89、4.58 mg·L-1,TP平均浓度分别为0.11、0.14 mg·L-1,表明秦淮河枯水期较丰水期污染严重.富营养化评价结果显示,秦淮河河段大都处于富营养化状态,应及时采取治理措施.