高寒草甸植物生态化学计量特征的空间格局及其影响因素

植物碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量比反映了植物对环境变化的适应。然而,目前关于不同植物功能群如何调节C、N、P含量及其生态化学计量比以适应海拔梯度的变化还不清楚。在青藏高原东南缘高寒草甸选取了60个样点,对不同功能群(禾本科、莎草科、豆科和杂类草)C、N、P含量及其生态化学计量比(质量比)沿着海拔梯度(3300—3500 m、3500—3700 m、3700—3900 m、3900—4100 m和4100—4300 m)的变化规律及其关键驱动因子进行研究。结果表明:1)不同植物功能群具有一定的生态化学计量学内稳性,各功能群C含量,莎草科和豆科N含量,禾本科、莎草科和杂类草P含量,以及除莎草科C∶P之外的不同功能群C∶P和N∶P随海拔升高变化不显著(P>0.05)。2)禾本科和杂类草植物通过增加N含量适应高海拔环境,即海拔3900—4100和4100—4300 m它们的N含量显著高于其他海拔。4100—4300 m豆科植物P含量显著低于3700—3900 m(P<0.05)是由年平均降水量下降引起的。3)4个功能群C∶N整体上随着海拔增加而下降,表明海拔升高引起植物N素利用效率下降;同时,各植物功能群N∶P均大于16,植物生长受P限制。4)与非豆科植物相比,豆科植物N含量和N∶P高,而C含量和C∶N低。5)冗余分析(RDA)和结构方程模型(SEM)表明,海拔和纬度共同驱动的年平均气温和降水量变化是调控不同植物功能群C、N、P含量及其生态化学计量比的关键因子。综上,海拔梯度上,植物具有增加、降低或保持自身C、N、P含量及其生态化学计量比稳定的生态适应性策略,这种差异因植物功能群的不同而异,因此在构建植物C、N、P生物地球化学模型中应考虑海拔梯度上植物生态适应性策略的差异。

不同退化程度高寒草地土壤碳氮磷含量及生态化学计量特征

以未退化(ND)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)和重度退化(SD)高寒草地为研究对象,调查土壤有机碳(SOC)、氮(N)、磷(P)、碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)和氮磷比(N∶P),明确不同退化程度高寒草地土壤碳氮磷含量及生态化学计量特征。结果表明:土壤SOC、N、P含量均随退化程度的加剧呈下降趋势;C∶N、C∶P和N∶P均随退化程度加剧呈“N”字型的变化,C∶N、C∶P和N∶P的平均值均小于全球水平;相关分析表明,土壤SOC、N、C∶P、N∶P与土壤pH、土壤容重显著负相关(P<0.05),而土壤SOC、N、P、C∶P、N∶P与土壤含水率呈显著正相关(P<0.05),土壤P与土壤容重相关性不显著(P>0.05);土壤C∶N与土壤pH和容重呈显著正相关(P<0.01),而与土壤含水率呈显著负相关(P<0.01);结构方程模型进一步表明,草地退化直接影响土壤理化性质,进而影响土壤SOC、N、P含量及其生态化学计量比。综上,草地退化通过降低土壤含水率,增加pH和容重改变了土壤微环境,导致SOC、N、P含量下降。