贺兰山西坡不同生活型植物叶片化学计量特征及其环境影响因子分析

在贺兰山西坡海拔1848~2707 m范围内选取典型植物群落的乔木、灌木和草本优势种,对不同生活型植物叶片C、N和P含量及比值进行比较,并对这些化学计量指标与14个环境因子的关系进行分析。结果表明:总体叶片C、N和P含量分别为431.58、15.66和1.79 mg·g^(-1),C∶N、C∶P和N∶P分别为28.62、254.87和9.11。其中,乔木叶片C含量显著(P<0.05)高于灌木和草本,灌木叶片C∶N显著低于草本和乔木,其余化学计量指标在3个生活型间无显著(P>0.05)差异。随年均温升高,乔木叶片N∶P显著升高,灌木叶片C∶P和N∶P显著降低,草本叶片N含量和C∶N分别极显著(P<0.01)降低和升高;随年均降水量升高,灌木叶片N∶P显著升高,草本叶片N含量和C∶N分别极显著升高和降低。土壤含水量和土壤有机碳含量是影响乔木叶片化学计量指标变异的主要环境因子,其中,叶片N含量与土壤含水量以及叶片C∶P与土壤有机碳含量在0.05水平呈负相关,叶片P含量与2个环境因子均在0.05水平呈正相关,而叶片N∶P与2个环境因子分别在0.05和0.01水平呈负相关。土壤速效磷含量和土壤pH值是影响灌木叶片化学计量指标变异的主要环境因子,但仅叶片P含量与土壤速效磷含量在0.05水平呈正相关,叶片C∶P与土壤速效磷含量则在0.05水平呈负相关。土壤含水量、土壤硝态氮含量和土壤容重是影响草本叶片化学计量指标变异的主要环境因子,其中,叶片N含量与土壤含水量和土壤容重在0.001水平分别呈正相关和负相关,叶片C∶N与2个环境因子在0.001水平分别呈负相关和正相关,叶片C∶P与2个环境因子在0.05水平分别呈负相关和正相关,而叶片P含量与环境容重在0.05水平呈负相关。综上所述,贺兰山西坡乔木、灌木和草本植物生长均受N限制,灌木植物生长还受P限制。影响不同生活型植物叶片化学计量指标的环境因子不同,因此,在保护与恢复贺兰山西坡植被时,应针对不同生活型植物制定相应的措施。

降水变化对红砂-珍珠碳、氮、磷化学计量特征的影响

以荒漠C3植物红砂(Reaumuria soongarica)和C4植物珍珠(Salsola passerina)为材料,在西北干旱荒漠区沿自然降水梯度,对不同降水条件下单生和混生红砂与珍珠根、茎、叶器官碳、氮、磷化学计量指标进行测定,分析其在不同生境下化学计量特征对种间关系及环境胁迫的响应规律。结果表明:(1)随干旱胁迫程度增加(降水量的减少),红砂各器官C含量平均升高7.73%,N、P含量分别平均降低6.20%、10.61%;珍珠各器官C含量平均升高7.36%,N、P含量分别平均降低5.93%、14.03%。两种植物叶片C含量升高表明其光合速率较低,生长缓慢,但对外界不利环境的防御能力增强,能更好地适应干旱环境。(2)干旱胁迫改变了红砂和珍珠的N、P含量在各器官的分配模式,两种植物N、P含量在叶部高于根部,在根、叶中N/P明显高于茎,表明两种植物不同器官受到的养分限制不同。(3)红砂各器官C、N、P含量高于珍珠,说明红砂防御能力较强,生长速率高,对资源的竞争和利用能力较珍珠强;珍珠C/N和C/P均高于红砂,表明珍珠比红砂有较强的碳同化能力和较高的营养利用效率。(4)在干旱胁迫条件下,红砂和珍珠均表现为碳素积累、氮磷素限制的格局,它们对于氮和磷的养分利用不活跃,受到氮和磷养分的限制较为均衡。

准噶尔西部山地新疆野苹果叶片化学计量特征及其影响因子分析

以位于准噶尔西部山地的额敏县、托里县和裕民县16个样方84株新疆野苹果〔Malus sieversii(Ledeb.)Roem.〕为研究对象,对叶片的C、N、P、K含量及化学计量比在不同年份、县、放牧强度和枯枝率间的差异进行比较,并对27个环境因子和6个个体生长指标与上述叶片化学计量指标的相关性进行分析。结果表明:在2017年,新疆野苹果叶片C、N和K含量分别为462.77、18.69和14.95 mg·g^-1,显著(P<0.05)高于2016年;C/P比、N/P比和N/K比分别为325.33、12.99和1.37,也显著高于2016年;但C/N比和P/K比分别为26.15和0.11,显著低于2016年。除C含量外,其余9个化学计量指标在3个县间差异显著。重度放牧下叶片K含量显著高于其余放牧强度,而C/K比和P/K比显著低于其余放牧强度;中度放牧下叶片N含量和N/P比显著低于其余放牧强度,而C/N比显著高于其余放牧强度。低枯枝率下叶片C含量、N含量、C/P比、N/P比和N/K比显著高于其余枯枝率,而高枯枝率下叶片P含量和P/K比显著高于其余枯枝率。相关性分析结果表明:经度、放牧强度、年均降水量以及土壤的全氮含量(Ns)、全钾含量(Ks)、速效氮含量(ANs)和ANs/AKs比与多数叶片化学计量指标显著或极显著(P<0.01)相关,说明这些因子是影响新疆野苹果叶片化学计量特征的主要环境因子。总体来看,个体生长指标与叶片化学计量指标的相关性较高,尤其是投影盖度、病虫害程度和枯枝率。结果显示:准噶尔西部山地新疆野苹果叶片化学计量特征在不同年份、县、放牧程度和枯枝率间差异明显。该区域新疆野苹果生长主要受N限制,应采取适度放牧、加强病虫害防治及增施氮肥等措施,促进植株生长、缓解养分限制。

降水变化对红砂和珍珠叶片碳氮磷生态化学计量特征的影响

为探明降水变化对荒漠植物化学计量特征的影响,以甘肃典型荒漠植物红砂和珍珠为研究对象,沿自然降水梯度测定红砂和珍珠的C、N和P质量分数,探讨C、N和P元素在2种植物叶片中的分配规律。结果表明:随干旱胁迫增加,红砂和珍珠叶片C质量分数增加7.64和6.69 g/kg,N质量分数降低0.50和1.22 g/kg,P质量分数降低0.78和1.12 g/kg,C/N、C/P和N/P均增加。相同的水分条件下,红砂叶片C、P质量分数和C/N、C/P均高于珍珠,珍珠叶片N质量分数和N/P均高于红砂,2种植物叶片C与N、P之间均未出现显著相关性,而C、N、P与C/N、C/P之间均存在强相关性,说明红砂和珍珠通过C/N、C/P来体现CN、CP的耦合关系。可见,干旱胁迫条件下红砂和珍珠均表现为C素积累,N、P元素限制的格局。在西北干旱区红砂的耐旱能力更强,对P元素的吸收能力更高,且珍珠具有较强的固N能力。

典型荒漠灌木叶片功能性状特征随降水梯度的变化研究

自然降水是干旱地区植被重要的水分来源,为了探明荒漠灌木叶片在降水变化的应对对策,以典型荒漠灌木为研究对象,测定不同降水条件下叶片形态性状和化学计量指标,分析其叶片功能性状的总体特征及各个功能性状与环境因子的关系。结果表明:(1)红砂(Reaumuria soongorica)叶片肉质化程度和含水量随自然降水量的减少呈逐渐增大的趋势;盐爪爪(Kalidium foliatum)叶片组织密度随自然降水量的减少整体呈增大的趋势;(2)红砂和白刺(Nitraria tangutorum)C含量、白刺和珍珠猪毛菜(Salsola passerina)叶片N含量随自然降水量的减少整体呈增大的趋势;珍珠猪毛菜和盐爪爪叶片N∶P均小于14,即其在生长发育中主要受氮素限制;(3)红砂、白刺和盐爪爪叶片组织密度与年均降水量呈正相关关系;红砂、白刺的比叶面积与海拔呈负相关关系,红砂、白刺、珍珠猪毛菜的P含量与海拔呈负相关关系。综上所述,在干旱环境中,不同的植物表现出不同的生态适应策略,其中盐爪爪通过减小比叶面积、增加叶组织密度,白刺和珍珠猪毛菜通过增加叶片N含量,红砂通过增加叶片的肉质化程度和含水量等来适应干旱少雨的荒漠环境;年均降水量和海拔是影响植物生长发育的主要限制环境因子。