颗石藻C∶N∶P比率对海洋酸化与暖化的响应及其机制

颗石藻是海洋中最重要的初级生产者之一,且能通过钙化作用产生颗粒无机碳(方解石小片,也称颗石粒)并释放CO_(2),对海洋碳循环有重要贡献。由大气CO_(2)浓度升高引起的海洋酸化与暖化对颗石藻产生重大影响,受到广泛关注。本研究主要综述海洋酸化与暖化对颗石藻的生长速率和碳(C)∶氮(N)∶磷(P)比率的单一和耦合效益的影响及其潜在机制,得出结果:海洋酸化对颗石藻生长速率的影响较小,通常增大颗石藻C∶P和N∶P比率;海洋升温通常提高颗石藻的生长速率,可能增大或减小C∶P和N∶P比率。海洋酸化降低颗石藻生长速率的最适温度;而海洋升温增加生长速率的最适CO_(2)浓度。结果表明:海洋酸化与暖化的耦合作用很可能增加颗石藻的生长速率及其对CO_(2)的吸收能力,进而增加颗石藻对海洋碳循环的贡献。

典型喀斯特峰丛洼地植被群落凋落物C∶N∶P生态化学计量特征

为了解典型喀斯特峰丛洼地植被群落凋落物养分空间分异以及其生态化学计量特征,分析了4个不同演替阶段植被凋落物现存量、C、N、P含量及C、N、P元素比值关系在不同坡位间的差异。结果表明:(1)不同演替阶段群落凋落物现存量和C、N、P含量、N∶P值随植被正向演替而升高;C∶N值和C∶P值随植被正向演替而下降。(2)凋落物C含量、C∶N值、C∶P值和N∶P值在不同坡位表现为上坡位较高、下坡位较低;P含量的变化规律与之相反,N含量则没呈现很明显的规律性(P<0.05)。典范对应分析(CCA)结果表明演替阶段和坡位对凋落物积累、养分分布和存储影响最大,坡度、坡向和裸岩率也有较大影响。(3)N∶P值是制约凋落物分解和养分循环的重要因素。凋落物在P素较低的情况下具有较高的N及木质素含量(即较高的N∶P值),分解速率较低,较低的N∶P值使凋落物更易分解。N素在3个坡位的不显著差异以及P素的显著差异反映了P含量波动对喀斯特峰丛洼地植被凋落物N∶P值和分解速率变化的影响。推测下坡位及幼龄林群落由于具有较低的N∶P值,其凋落物分解速率相对较快,养分的存储量较少。因此,上坡位、成熟林群落的凋落物有利于积累养分。

白刺器官间非结构性碳水化合与C∶N∶P计量比的关联性

为了探明荒漠生态系统优势种白刺的生存和生长策略,以便更好地服务于退化生态系统恢复及荒漠化治理。根据空气相对湿度选取阿拉善地区3个典型白刺群落样点,研究白刺根、茎、叶中非结构性碳水化合物(NSCs)的积累及分配和碳∶氮∶磷(C∶N∶P)计量比特征的变化,并分析相应区域的土壤有机质、全N、全P含量。结果表明:(1)随干旱程度加剧,白刺根、茎、叶中NSCs绝对含量减小,可溶性糖先增加后降低,淀粉先降低后增加;白刺叶片中N、P含量先增加后降低,C∶N和C∶P先降低后增加,在最为干旱的Plot3样点叶片N∶P>16。(2)在Plot1样点,器官间根系可溶性糖显著高于茎干和叶片,根系淀粉含量显著低于茎干和叶片,在Plot3样点叶片可溶性糖含量显著高于茎干和根系,根系中淀粉含量显著高于叶片和茎干;白刺根、茎全C含量显著高于叶片,叶片N含量显著>根系>茎干;在Plot1和PLot2样点叶片P含量显著大于根系和茎干,在Plot3样点根系>茎干>叶片。(3)NSCs及构成与C∶N∶P计量比间关系表明叶片N、P含量与茎、叶可溶性糖含量正相关和淀粉含量负相关,根中P含量与根中淀粉含量正相关和可溶性糖含量负相关。以上结果表明,随干旱加剧白刺的生长受到水分和P的双重限制,白刺通过调整器官间NSCs积累及分配和提高N、P利用效率的策略来适应干旱生境,P含量的变化影响器官间可溶性糖和淀粉的相互转化,对NSCs构成和含量的波动起着调节作用。

不同N、P水平下接种摩西球囊霉对白三叶草中C∶N∶P比和RNA含量的影响

通过室内盆栽试验研究了不同N、P水平下接种摩西球囊霉(Glomus mosseae)对三叶草中C:N:P比和RNA含量的影响。试验结果表明,(1)在外加P浓度为50mgkg-1或低于50mgkg-1时,随着外加P浓度的增加,三叶草的菌根侵染率增加,而且接种摩西球囊霉增加了三叶草的生物量,提高了其P含量和C/N比,降低了C/P和N/P比;外加P浓度为100mgkg-1时,接种摩西球囊霉对三叶草生物量和C:N:P比无显著影响;对于非菌根三叶草,其RNA含量与P含量成正相关;(2)外加P浓度的增加提高了三叶草生物量、RNA含量和对P养分的吸收,抑制了三叶草对N的吸收;外加N浓度的增加降低了三叶草的生物量、P含量和RNA含量,增加了三叶草中的N含量;(3)三叶草中的C、N和P含量之间显著相关,表明植物中元素组成的变化是相互联系、相互影响的;(4)三叶草中的N/P比受土壤N/P供给比调节,即随着土壤N/P供给比的变化,三叶草中N/P比也相应变化。

降水量及N添加对宁夏荒漠草原土壤C∶N∶P生态化学计量特征和植被群落组成的影响

为了解降水格局改变和大气氮(N)沉降增加背景下土壤碳(C)∶N∶磷(P)平衡关系的改变是否会影响到荒漠草原植被群落组成,基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量(降水量减少50%、降水量减少30%、自然降水量、降水量增加30%和降水量增加50%)、N添加(0和5 g·m^-2·yr^-1)及其交互作用的野外试验,初步分析了土壤C∶N∶P生态化学计量特征和植物群落组成的变化趋势以及二者的关系。结果表明,增加降水量降低了土壤有机C、全N和N∶P。N添加及其与降水量的交互作用对土壤C∶N∶P生态化学计量特征的影响较小;适量增加降水量刺激了多数植物生长,提高了群落多样性。过量增加降水量导致猪毛蒿种群生物量急增,且N添加对降水量效应有促进作用,从而降低了群落多样性;土壤含水量、全N、有机C和N∶P与种群生物量关系较为密切,土壤含水量、有机C、C∶P和C∶N与多样性指数存在较强的相关关系。以上结果意味着降水量会通过调控土壤水分有效性,改变土壤与植物之间N和P的满足程度,从而对植物生长策略和群落多样性产生影响;短期N添加对土壤养分有效性影响较小。因此,还需通过长期的原位试验,对N添加及其与降水量交互作用下土壤C∶N∶P计量平衡与植物群落组成的关系进行深入探讨。

沙地土壤C∶N∶P比对早期植物群落物种多样性的影响

为揭示土壤碳∶氮∶磷(C∶N∶P)比对植物群落物种多样性的影响,以宁夏哈巴湖国家级自然保护区内沙地植物群落(沙柳群落和油蒿群落)为研究对象,调查计算了沙地植物群落的物种多样性,测定了群落中土壤C、N、P含量,分析讨论了土壤C∶N∶P比与沙地植物群落物种多样性之间的关系。结果表明,分布于流动、半固定沙地的沙柳群落其土壤C∶N∶P比对物种多样性的影响不显著,而分布于半固定、固定沙地的油蒿群落其土壤C∶N∶P比对物种多样性的影响显著。这说明沙地植物群落生物量不断增大的同时,枯枝落叶增多,土壤C、N、P显著增多,较大的土壤C∶N比与N∶P比与不断增大的物种多样性有趋同变化,因此,土壤的C∶N∶P比能够影响沙地植物群落的物种多样性。

长期施磷对玉米和土壤C∶N∶P及有机质稳定性的影响

【目的】研究长期施用不同量磷肥对农田土壤和作物碳(C)∶氮(N)∶磷(P)生态化学计量学、微生物活性及土壤碳库数量和稳定性的影响,为农田养分调控和生态系统稳定提供科学依据。【方法】以沈阳农业大学长期(28 a)地膜覆盖与施肥定位试验为平台,设置3个施磷处理:不施磷肥(P 0)、67.5 kg P_(2)O_(5)/(hm^(2)·a)(P_(1))、135 kg P_(2)O_(5)/(hm^(2)·a)(P_(2))。2015年秋季收获期采集0~20 cm土壤和玉米植株不同器官(根茬、茎秆、叶片、籽粒),测定土壤和作物C、N、P含量,土壤呼吸速率及土壤颗粒有机碳与矿质结合态有机碳含量。【结果】与不施磷肥相比,长期施用磷肥增加土壤全磷、速效磷、碱解氮含量及土壤pH,降低土壤C/P和N/P,对土壤有机碳、全氮含量及C/N无影响。施用磷肥增加了玉米器官磷含量,从而降低了N/P,但对玉米器官的C、N含量无影响。施用磷肥抑制了土壤呼吸速率(微生物活性),而对微生物量碳、可溶性有机碳、呼吸熵、微生物熵无显著影响。施用磷肥对土壤颗粒有机碳与矿质结合态有机碳的含量及其占总有机碳的比例无影响。【结论】长期施用磷肥因增加土壤和作物P含量而降低N/P和C/P,降低土壤微生物活性,但是对土壤有机碳库数量及稳定性无影响。

不同林龄杉木养分重吸收率及其C∶N∶P化学计量特征

为探究不同林龄杉木成熟叶与衰老叶之间的重吸收率及其C∶N∶P化学计量特征,以8、14、21、46年生杉木为研究对象,测定并计算其鲜叶、凋落叶和表层土壤的养分含量、重吸收率及其C∶N∶P化学计量比。结果表明:1)不同林龄间叶片C、N含量差异显著(P<0.05),叶片、凋落叶P含量差异性均极显著(P<0.01),14年生杉木叶片N含量显著高于其他3个年龄的树木(P<0.05),呈单峰型;2)较高的C∶N、C∶P比是植物对养分较高利用率的体现,杉木鲜叶养分含量均与其重吸收率均呈负相关,N、P利用效率在一定范围随N、P含量的升高而降低;3)本区植物N、P重吸收率分别在33.89%~38.40%和37.49%~46.35%之间,P重吸收率>N,且不同林龄杉木成熟鲜叶N∶P>16,表明该地区杉木的生长可能受到P元素限制。

草地土壤C∶N∶P化学计量及微生物呼吸对氮沉降响应的Meta分析

为了全面揭示全球草地土壤C∶N∶P化学计量和微生物呼吸对氮沉降的响应机制,本研究共收集整理了国内外92篇公开的文献资料,采用整合分析(Meta-analysis)方法分析了氮沉降对草地土壤C∶N∶P化学计量和微生物呼吸的影响,同时研究了不同氮沉降速率、试验周期和气候条件下各指标对氮沉降的响应差异。结果表明,氮沉降显著增加了土壤全氮(7.1%)、有效氮(36.3%)、铵态氮(51.3%)、硝态氮(98.1%)和微生物量C∶P(53.6%),但显著降低了土壤pH(-5.9%)、微生物量氮(-11.5%)和微生物量磷(-19.4%);随着氮沉降速率的提高,土壤全氮(4.1%)、土壤N∶P(10.6%)、可溶性有机氮(41.8%)、铵态氮(31.3%)和硝态氮(20.8%)的效应值均显著增加,而土壤pH(-5.8%)、微生物量碳(-13.2%)、微生物量氮(-11.5%)、微生物量磷(-18.0%)、微生物量C∶P(-26.5%)和微生物呼吸(-10.6%)的效应值显著降低;随着试验周期的增加,土壤铵态氮(22.8%)的效应值显著增加,而土壤pH(-2.5%)、微生物量碳(-12.2%)、微生物量氮(-21.4%)和微生物呼吸(-25.3%)的效应值显著降低。另外,年平均温度和年平均降水量显著影响微生物呼吸对氮沉降的响应,而对土壤和微生物碳氮磷对氮沉降的响应无显著影响。

干旱胁迫对白枪杆幼苗生长生物量及C、N、P化学计量特征的影响

【目的】研究不同干旱胁迫程度对白枪杆幼苗生长、生物量积累与分配,以及不同器官C、N、P积累与分配,探究白枪杆对不同干旱环境的适应性。【方法】以1 a生白枪杆幼苗实生苗为试验材料,研究干旱胁迫处理分别是对照(CK)、轻度干旱胁迫(LS)、中度干旱胁迫(MS)和重度干旱胁迫(SS)对白枪杆幼苗生长、生物量的积累量与分配、根冠比、各器官C、N、P含量及化学计量特征的分析和各器官C、N、P的积累和分配规律等指标测定。【结果】随干旱胁迫程度的上升,白枪杆幼苗的苗高和地径的增长量显著降低(P<0.05)。叶片、茎和根的生物量及总生物量、叶片生物量占比降低,茎和根生物量占比和根冠比降低。白枪杆幼苗C、N和P的积累量随干旱胁迫程度的上升呈下降趋势;与适宜的水分处理相比,白枪杆幼苗各器官的C∶N均呈先下降后上升的趋势,叶片和根的C∶P呈先下降后上升的趋势;白枪杆幼苗各器官N∶P低于14,表明生长主要受N限制。【结论】白枪杆幼苗生长及生物量和C、N、P含量及化学计量特征对不同干旱胁迫程度的响应有差异,主要表现在随干旱胁迫程度的上升,白枪杆幼苗的苗高、地径增长量呈下降趋势,生物量的分配也倾向于地下部分,干旱胁迫处理下不利于白枪杆幼苗的生长,生物量的积累减少,C、N和P的积累量降低。

天坑森林植物叶-凋落物-土壤C、N、P生态化学计量特征

为探究广西乐业大石围天坑森林群落的C、N、P养分循环特征,比较了天坑内外森林群落的植物叶片-凋落物-土壤C、N、P含量及其化学计量比,采用相关性分析和冗余分析等统计方法研究其内在联系和相互影响。结果表明,与天坑外部森林相比,天坑内部森林植物叶片和凋落物呈现出C低N、P高,土壤为C、N低P高的格局。植物叶片C:N、C:P与凋落物C、N:P显著正相关,植物叶片C与土壤P显著负相关;天坑外部森林的植物叶片N、N:P与土壤N:P显著负相关,植物叶片C:N与土壤C、C:N显著正相关,说明天坑森林内部凋落物的C、P养分可能主要来源于植物叶片,而天坑外部森林的植物叶片C、N主要来自土壤。土壤C:N:P对植物叶、凋落物的C:N:P变化的解释率分别为90.7%和50.6%,其中土壤P对植物叶和凋落物的C:N:P计量特征变化的解释度最高,坑内生境植物对P含量变化更为敏感、坑外植物对于N含量变化更为敏感,表明天坑内部森林可能是P素受限位点、天坑外部森林是N素受限位点。喀斯特天坑内部森林和外部森林植物叶-凋落物-土壤的C:N:P的差异和联系,体现了天坑内外森林群落的养分循环特征和植物群落的适应性。

水曲柳叶片功能性状及C、N、P化学计量对海拔的响应

【目的】水曲柳是小陇山主要珍贵的用材树种,探讨其叶片性状对小生境变化的适应性,可为深入研究影响该树种的主要环境因子提供理论基础。【方法】以黑河保护区天然水曲柳为研究对象,分析4个海拔梯度(1268,1529,1741,1926 m)间14种叶片功能性状和叶片营养元素含量的差异显著性及其相关性。【结果】(1)随海拔升高,叶片厚度、干物质含量和叶绿素含量逐渐增大,并分别在海拔1741 m、1926 m、1741 m处达到最大,比叶面积、最大净光合速率、蒸腾速率、叶C和N含量则逐渐减少,除叶C含量外均在海拔1268 m达到最大。叶面积、气孔导度和叶C∶N随着海拔升高呈先增后降的趋势,胞间CO_(2)浓度、C∶P和N∶P呈先降后升的趋势。(2)海拔平均每上升200 m,叶片功能性状和C∶N平均增加1.13%~30.72%,比叶面积、最大净光合速率和C、N含量减小2.22%~15.75%。(3)各海拔叶N∶P为4.36~6.89,与最大净光合速率呈极显著正相关。最大净光合速率与比叶面积、C和N含量、C∶P和N∶P呈极显著正相关,与叶片厚度、干物质含量和叶绿素含量呈极显著负相关,比叶面积与干物质含量呈极显著负相关,与C和N含量和C∶P呈极显著正相关。【结论】海拔显著影响水曲柳叶片功能性状及元素含量,海拔1700 m以下有利于叶的发育和养分的积累。

宁夏贺兰山青海云杉林藓类植物C∶N∶P化学计量特征

为探究山地森林生态系统藓类C、N、P化学计量学特征及适应机制,本研究沿海拔梯度在宁夏贺兰山青海云杉林设置15个样地,分析藓类地上组织C∶N∶P化学计量特征及其与环境因子的关系。结果表明:藓类植物地上组织C、N、P含量与海拔无关,且均值分别为336.67、20.31和0.66 mg·g^(-1);地上组织N∶P均值为33.4,说明藓类植物生长受P限制。藓类植物地上组织中C含量与土壤全氮含量呈显著正相关,与土壤全磷含量呈显著负相关;藓类植物地上组织中N含量与土壤有机碳和土壤全氮含量均呈显著负相关。冗余分析表明,环境因子对藓类地上组织化学计量特征的解释率为48.5%,主要环境影响因子为郁闭度、土壤全氮、土壤全磷;高郁闭度对藓类植物的生长具有促进作用。

陆地高分辨率水文—生物地球化学过程CNMM-DNDC三维模型的研发及应用进展

CNMM-DNDC模型是本文作者团队研发的陆地高分辨率水文—生物地球化学过程三维模型。本文系统介绍了建模背景和理念、核心过程和模型特点、模拟功能和观测验证、多尺度区域或流域初步应用以及未来发展展望。自2018年刊发首个版本以来,该模型经过了多方面科学过程改进和模拟功能扩展,在元素化学反应、物质相变和机械迁移等基本物理、化学、生物过程层面,完成了对陆地表层系统碳氮磷水循环全耦合的精细刻画。迄今开展的观测验证表明,CNMM-DNDC模型基本普适于不同生物气候带(从热带到寒区多年冻土地带)的流域或区域长时间序列“三高”(时间、空间和过程高分辨率)综合模拟,实现对陆地生态系统的碳、氮、磷、水三维运移、水土流失、水力驱动溶解态和颗粒态碳氮磷横向迁移、碳氮温室气体和污染气体排放、生态系统生产力、水分蒸散发和水分能量平衡等众多可持续发展目标表征变量的预测。该模型广泛推广应用于多尺度区域或流域的复杂过程虚拟科学试验研究和服务于面向生态环境建设与减污降碳的优化调控决策,可望为协同落实联合国多个可持续发展目标提供先进的数值模拟技术支撑。

施肥对羊草割草地植物群落和土壤C:N:P生态化学计量学特征的影响

以呼伦贝尔羊草(Leymus chinensis)草甸天然割草场为研究对象,通过设置不同种类肥料和不同施肥量处理,探讨植物群落生产力、植物群落和土壤C:N:P生态化学计量学特征,试图筛选出适合该地区草地生长的施肥种类与施肥量的最优组合。结果表明:随着施肥水平的增加,2014年群落地上生物量呈上升趋势,H3(尿素10.5 g·m^(-2)+过磷酸钙5.1 g·m^(-2))的生物量最高(505.8 g·m^(-2));2015年群落地上生物量先增加后减少,施肥水平H2(尿素7.0 g·m^(-2)+过磷酸钙3.4 g·m^(-2))生物量最高(264 g·m^(-2))。2014年和2015年不同施肥处理下植物群落C、N和P含量差异不显著。2014年不同处理间植物群落C:N差异显著,H3施肥水平的C:N(29.28)显著高于其他水平(P<0.05),而2015年C:N随着施肥水平的增加而增加;与C:N变化趋势完全相反,2014年、2015年群落的C:P和N:P均随施肥水平增加而减少。2014年与2015年不同处理下土壤全C、全N和全P中,除2014年0~10 cm土层H2和H3的全N、H1的全P显著高于其他处理(P<0.05),其他指标在不同处理间差异均不显著。2014年3层土壤的C:N、C:P和N:P受施肥量的影响相对较小,变化范围分别为18.31~19.42、64.06~102.51、3.38~5.19。2015年3层土壤的C:N、C:P和N:P变化范围为11.33~12.51、25.59~53.49、2.17~4.41。对比2年比值的变化,2015年C:P和N:P较2014分别下降了47.8%~59.7%和15.0%~35.8%。研究结果表明:从植物群落和土壤的化学计量比角度来看,N可能是本地区限制植物生长的一个主要因素,P处于相对平衡的状态,在未来的N、P混施管理中,需降低或不添加磷肥,适量添加N素,才能使群落呈现适中的化学计量比。

青海东部农区引进燕麦品种各器官C、N、P生态化学计量学特征变化研究

以4个引种燕麦(Avena sativa)为典型代表,对其不同生育时期根、茎、叶中的C、N、P含量及其化学计量学特征进行测定,探讨不同生育时期燕麦C、N、P元素含量及其化学计量比的变化规律,为燕麦饲草的科学收获提供理论依据。结果表明:燕麦全株C、N、P含量分别为322.30~333.97、17.42~75.62、2.74~5.42 mg·g^(-1),燕麦根C、N、P含量分别为298.42~317.92、11.47~73.71、2.82~3.42 mg·g^(-1),燕麦茎C、N、P含量分别为311.25~338.86、10.15~75.16、2.44~5.06 mg·g^(-1),燕麦叶C、N、P含量分别为330.80~372.47、30.64~113.80、2.59~8.65 mg·g^(-1);各器官间C、N、P含量表现为叶>茎>根。此外,燕麦各器官C、N、P含量的积累过程具有一定季节特征,C含量积累过程受生育时期影响较小,表现出较强的稳定性;而N和P含量的积累过程受生育时期影响较大,其在拔节期~抽穗期均高于开花期~乳熟期。燕麦各器官C∶N、C∶P和N∶P分别为4.42~24.44、70.72~124.56和6.56~17.28,其中C∶N、C∶P在开花期~乳熟期均高于拔节期~抽穗期;N∶P则规律相反。

甘南黄河流域4种典型林分土壤C、N、P化学计量特征

土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)是参与植物光合作用和影响生态系统初级生产力的主要元素。甘南高原是黄河流域重要的生态屏障,为了解该区不同林分土壤养分状况的差异,选取该区4种典型林分:云杉林、华北落叶松林、巴山冷杉林以及岷江冷杉糙皮桦混交林为研究对象,研究土壤C、N、P化学计量特征。结果表明:(1)岷江冷杉及糙皮桦混交林土壤C、N含量最高,云杉林土壤N、P含量最低。不同林分间P含量差异显著(P<0.05),不同土层间C、N含量差异均显著(P<0.05)。(2)云杉林土壤C∶N值显著高于其他林分,岷江冷杉及糙皮桦混交林土壤N∶P及C∶P高于其他林分。(3)海拔、土壤pH、容重与土壤含水量是影响土壤养分的重要因素。土壤C含量与N、P含量均显著相关(P<0.05)。总体来说,不同林分土壤化学计量特征具有显著差异,混交林土壤养分状况较纯林好,未来森林管理和植被建设中,可以通过选择合适的树种和提高树种多样性有效改善森林土壤质量。

不同植被盖度香根草减少沟渠侵蚀和C,N,P流失的有效性

[目的]探究植物在降低沟渠侵蚀及减少C,N,P流失方面的影响,为流域沟渠侵蚀防控及污染物治理提供技术支撑。[方法]以中国南亚热带集约化蔗区那辣流域沟渠为研究对象,在沟渠中植入不同植被盖度:全部裸露,植被覆盖度为0(BG);部分覆盖,植被覆盖度1%~40%(SC);大部分覆盖,植被覆盖41%~80%(MC);全覆盖,植被覆盖81%~100%(CC)的草本植物香根草。对4—10月的植草沟渠在降雨后定期实地调查和监测,量化不同植被盖度下沟渠的侵蚀与养分流失特征。[结果](1)4—10月,不同植被盖度沟渠宽度、侵蚀量和C,N,P流失量随着时间的增加逐渐增加,大小均表现为:BG>SC>MC>CC。(2)相比于BG,SC,MC和CC沟渠侵蚀量分别降低了37.01%,71.60%和75.04%;C流失量分别降低了35.56%,70.91%和75.23%,N流失量分别降低了35.89%,71.01%和74.39%;P流失量分别降低了34.22%,70.59%和77.01%。(3)相关性分析表明,沟渠侵蚀量与覆盖度和植物根系密度均达到极显著负相关关系(p<0.01),分别解释了沟渠侵蚀变化的91.94%和89.23%。[结论]流域内植草,随着沟渠植被盖度的增加,沟蚀量和养分流失量逐渐降低,且植被盖度在处理MC和CC之间差异不显著。这一结果在改善其他水源区沟渠的侵蚀及降低污染物方面可提供参考依据。

不同林龄油松(Pinus tabulaeformis)人工林植物、凋落物与土壤C、N、P化学计量特征

在陕西省北部延安市境内子午岭林区,采用时空互代的方法选取9、23、33、47年生油松(Pinus tabuliformis)人工林为研究对象,比较油松不同器官(叶、枝、干、根)、凋落物及土壤C、N、P含量及其比值的差异,探讨它们随林龄的变化及其相互间的关系,以期为油松人工林的生产、改善和林木生长环境的调节提供参考。结果表明:除根中C含量在林龄间差异不显著外,其它器官C、N、P含量及其比值在林龄间均差异显著且随林龄增加变化趋势不尽相同。9、23、33、47年生油松林C、N、P含量及N∶P比值均在叶中最高;C∶N比值均在干中最高,根中次之;C∶P比值均在干中最高,其它器官大小次序不一。除33年生油松林叶中N∶P比值大于14外,其它各器官各林龄N∶P比值均小于14,且N∶P比值随林龄先增加后减少,故可判断油松在该区域受N限制较为严重,且随林龄的增加受N限制的情况有所缓解。不同林龄土壤和凋落物C、N、P含量及其比值差异显著,且后者均大于前者。土壤与凋落物C、P含量及C∶N、C∶P、N∶P比值随林龄增加变化趋势完全一致,表明土壤与凋落物之间有着密切的关系。叶片与凋落物N、P含量及C∶N、C∶P、N∶P比值之间显著相关,表明凋落物的养分承自植物叶片,二者之间关系紧密;植物和土壤的C、N、P含量之间均不存在显著相关性,说明土壤C、N、P供应量对乔木叶片C、N、P含量影响不大。

降雨变化对荒漠草原植物群落多样性与土壤C∶N∶P生态化学计量特征的影响

研究降雨格局变化对植物群落多样性、土壤C∶N∶P生态化学计量特征的影响,以及关键土壤因子与植物群落多样性间的关系,对于荒漠草原植物群落多样性的保护具有重要意义.本文以黄土高原西部荒漠草原为研究对象,通过3 a野外降雨控制试验(减少40%降雨、减少20%降雨、自然降雨、增加20%降雨和增加40%降雨),探讨干湿年份下降雨变化对植物群落多样性及其土壤C∶N∶P生态化学计量特征的影响,以及降雨变化下土壤C∶N∶P生态化学计量特征及关键土壤因子与植物群落多样性的关系.结果表明,在正常年份与偏干年份(2013年与2015年),Patrick丰富度和Shannon-Wiener多样性指数分别以减雨20%处理显著低于对照和增雨40%处理,在偏湿年份(2014年),Patrick丰富度和Shannon-Wiener多样性指数对降雨处理无显著差异.在正常年份与偏干年份,随降雨量的增加土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)和氮磷比(N∶P)呈降低趋势,其中,C∶N显著降低;在偏湿年份,随降雨量增加土壤SOC、TN、C∶P和N∶P呈上升趋势.在正常年份,降雨处理对土壤含水量影响不显著,导致土壤含水量对植物群落影响有限,SOC、TN、N∶P、C∶N和微生物量氮(MBN)对植物群落多样性的影响更为突出;在偏湿年份,年降雨量丰富,降雨量增加导致土壤养分上升,水分不是限制植物生长的最重要因素,土壤含水量、土壤养分与生态化学计量特征共同调节和控制着植物群落多样性;在偏干年份,降雨处理对土壤含水影响显著,且降雨量增加导致土壤养分流失较多,因此,土壤含水量成为影响植物群落多样性的最主要因素.由此可知,在不同干湿年份,植物群落多样性与土壤C∶N∶P生态化学计量特征对降雨变化的响应不同;土壤C∶N∶P对植物群落多样性的影响也不同,本文的研究结果旨在为未来降雨变化下荒漠草原的保护与管理提供一定的理论依据.