降水量及N添加对荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征的影响

基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量(减少50%、减少30%、自然降水、增加30%以及增加50%)和N添加(0和5 g·m^-2·a^-1)野外试验,研究了植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征,分析二者与土壤C∶N∶P生态化学计量特征及其他土壤因子的关系,以探讨降水格局改变和大气N沉降增加下荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P平衡特征及其主要影响因素。结果表明:(1)减少降水量对荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征的影响较小,反映了二者对短期干旱的适应性;增加降水量降低了植物和土壤微生物生物量N和P含量,不同程度地提高了C∶N和C∶P,但其影响程度与N添加有关。(2)增减降水量条件下,N添加对植物生态化学计量特征影响较小,但对土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征影响较大,尤其在增加降水量条件下表现得更明显,意味着降水激发了N添加效应。(3)植物全N含量、N∶P以及土壤微生物生物量N含量的内稳性较低,可较好地反映土壤N供给水平以及N、P受限类型。(4)与植物C∶N∶P生态化学计量特征关系较强的土壤因子为速效P含量、磷酸酶活性、电导率、C∶P和有机C含量,与土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征关系较强的土壤因子有电导率、含水量、蔗糖酶活性和磷酸酶活性,表明植物和土壤微生物C∶N∶P平衡特征主要受其他土壤因子的调控,而非土壤元素平衡关系。

宁夏燃煤电厂周边土壤、植物和微生物生态化学计量特征及其影响因素

大气酸沉降增加对陆地生态系统的影响已得到了广泛证实,但有关酸沉降累积下工业排放源周边植被-土壤系统元素平衡特征及其影响机制的研究较少。燃煤电厂是主要的工业酸排放源之一。因此,以宁东能源化工基地3个燃煤电厂为观测点,研究了电厂周边土壤-植物叶片-微生物生态化学计量特征,分析了叶片和微生物生物量生态化学计量特征与降水降尘S、N沉降量及土壤性质的关系。结果表明:土壤和微生物生物量C∶N∶P生态化学计量特征变异系数较大,叶片各指标的变异系数较小。与受人类活动影响较少的其他同类型区相比,研究区具有较高的土壤有机C水平和N、P供给,且P相对于N丰富。植物可能主要受N限制,而微生物主要受P限制;土壤及微生物元素间均存在极显著的线性关系(P<0.001)。叶片全C与全N、全P均无显著的关系(P>0.05)。叶片全N、全P和N∶P具有高的内稳性。微生物生物量N∶P内稳性较强,但生物量N和P内稳性较弱,对土壤环境的变化反应敏感;SO_(4)^(2-)沉降有助于促进叶片对P的摄取和微生物对C、N、P的固持。少量NO_(3)^(-)沉降有利于叶片N摄取,但持续增加的NO_(3)^(-)沉降可能会使土壤P受限性增强,进而抑制叶片P摄取和微生物生物量积累。土壤酶活性、Ca^(2+)和含水量亦显著影响着植物和微生物元素生态化学计量关系(P<0.05)。因此,今后还需结合多个电厂的土壤性质和植被状况,从较长时间尺度上深入揭示酸沉降增加对工业排放源周边植被-土壤系统元素平衡特征的影响机制。