宁夏典型草原不同退耕年限草地植物-土壤生态化学计量特征

为了研究宁夏典型草原不同退耕年限草地优势植物及土壤C、N、P化学计量特征,本研究以宁夏南部典型草原区退耕草地为对象,分别对退耕0、1、3、5、6、8、11、15、20年草地优势植物及土壤碳、氮、磷等生态化学计量特征进行研究。结果表明,各植物全氮含量均表现为地上部分大于地下部分,且猪毛蒿整体全氮含量较其他植物高。全磷含量除赖草外也表现为地上部分大于地下部分。退耕1年狗尾草和退耕3年赖草有机碳含量表现为地下部分大于地上部分,其余各退耕年限地上部分大于地下部分。优势植物C∶N、C∶P、N∶P整体表现为退耕20年长芒草最大。赖草和猪毛蒿最小。退耕6年以上20年以内土壤有机碳含量由表层向深层逐层递减;全氮含量退耕0~6年呈波动式变化,退耕8年后全氮含量由表层向深层逐层递减;全磷含量变化趋势与全氮相同。研究区土壤C∶N变化范围为7.08~19.62,C∶P变化范围为6.60~35.25,N∶P变化范围为0.82~2.17。各层土壤C∶N平均值变化范围为11.18~15.03,C∶P平均值变化范围为14.09~24.55,N∶P平均值变化范围为1.06~1.98;除C∶N接近我国土壤C∶N均值外,研究区土壤C∶P和N∶P均低于我国土壤C∶P和N∶P均值。并且相应地表优势植物C∶N、C∶P、N∶P明显高于表层土壤。本研究中土壤C∶N与土壤有机碳之间相关性不显著,与全N呈负相关,意味着C∶N主要受N控制,而C∶P与有机碳呈显著正相关,与全P相关性不显著。土壤N∶P与土壤全N含量呈显著正相关,与土壤全P含量相关性不显著,说明主要受N控制,而土壤全N含量随退耕年限的增加呈波动式上升趋势。植物与土壤碳、氮、磷相关性显示:植物全N与土壤N之间相关性不显著(P>0.05),植物全P与土壤全N、全P呈极显著的相关关系(P<0.01),与土壤有机碳和N∶P呈显著的相关关系(P<0.05)。

宁夏典型草原区退耕草地群落演替序列与环境解释

研究不同退耕年限草地植物群落的数量分类对恢复草地生态环境有重要意义。以宁夏南部典型草原区退耕草地为对象,借助植被数量生态学方法,对退耕1、2、3、5、6、8、9、11、15、16、20和21年的草地植物进行物种多样性分析、数量分类和排序,并研究植物群落演替序列与土壤因子的关系。结果表明:1)随着退耕年限的增加,物种多样性指数、丰富度指数、地上生物量均呈增大趋势。2)应用双向指示种(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)把12个不同退耕年限的样地划分为5个群落类型,TWINSPAN分类和DCA排序结果吻合,DCA排序进一步证明了TWIINSPAN分类的合理性。3)植被的演替序列为:猪毛蒿+狗尾草+早熟禾群落→赖草+披碱草群落→长芒草+赖草群落→赖草+野豌豆群落→长芒草+赖草+披碱草群落。4)通过冗余分析(RDA)得出,退耕年限的长短对草地植物生长的土壤环境产生一定影响,退耕前期土壤全磷和土壤有机碳含量较高;退耕中期土壤速效磷和土壤全氮含量较高,退耕后期土壤速效钾和土壤有机碳含量较高;这与不同退耕年限植物群落的TWINSPAN分类有密切联系。随着草地退耕年限的增加,草地植物群落演替序列不断优化,草原结构更加合理,生态环境得到改善。

宁夏典型草原区不同退耕年限草地植物群落及优势植物C、N、P化学计量特征

植物C、N、P化学计量特征和草原生态系统功能的正常发挥有直接关系。为了研究宁夏典型草原区不同退耕年限草地植物群落和优势植物化学计量特征的变化规律,以宁夏南部典型草原区不同退耕年限(21、16、11、9、5、3、2年)草地为研究对象,分别对披碱草(Elymus dahuricus)、长芒草(Stipa bungeana)、赖草(Leymus secalinus)、早熟禾(Poa annu)等优势植物及植物群落C、N、P化学计量特征进行分析。结果表明,随着退耕年限增加,植物群落地上部C含量总体呈现下降趋势,全N含量大体呈先减少后增加趋势,全P含量无明显变化规律,C∶N、C∶P、N∶P整体表现为21年退耕地最大,9年退耕地最小;优势植物C含量表现为地上部大于地下部,全P含量表现为地下部大于地上部;植物群落N∶P值和全N含量呈正相关关系,优势植物N∶P值和全N含量呈正相关关系,且N∶P均小于14。典型草原区植物群落和优势植物在整体水平上均受到N素的限制,植物生态化学计量特征对草原的退化和恢复具有指示作用。

宁夏典型草原区土壤C、N、P特征对不同退耕年限的响应

采用空间梯度代替时间梯度的方法,以不同退耕年限草地为研究对象,对其土壤碳氮磷养分特征、C/N/P比值及储量进行研究,探讨不同退耕年限对土壤养分、C/N/P比值及储量的影响.结果表明:①不同退耕年限对草地0~40 cm土壤养分含量有显著影响(P<0.05).土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷与速效钾质量比整体变化呈现相似的变化趋势,均为先上升后下降,且退耕9年(2007年)达到峰值.全钾质量比在退耕0~21年中变化平稳,各退耕年份全钾质量比差异不显著(P>0.05).草地土壤养分垂直变化呈现随着土层加深养分质量比呈递减趋势,表现出一定的表层(0~5 cm)富集现象.②试验区土壤C/N变化范围为6.47~17.77,N/P变化范围为0.95~1.99,C/P变化范围为11.49~18.88,C/N、C/P均低于全国平均水平,且具有较高的C、P有效性.③试验区0~40 cm土层有机碳储量和全氮储量均呈现先上升后趋于平稳状态,在退耕9年(2007年)达到峰值.不同退耕年限0~40 cm土层全磷储量呈现较平稳的变化趋势.