人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究

人工草地建植是治理三江源地区草地退化最有效的方法之一。本研究以三江源地区不同牧草播种的土壤为研究对象,通过分析土壤中关键养分元素的含量及其比例关系,揭示了土壤养分的可获得性碳、氮、磷元素循环和平衡机制。研究结果显示,人工草地土壤有机碳、全氮和全磷含量明显高于退化草地;混播人工草地对土壤养分改善效果优于单播人工草地;进一步的相关性分析表明,土壤C∶N比值受到碳素和氮素限制,土壤C∶P比值受到碳素限制,土壤N∶P比值受到碳素和氮素的限制。综上所述,碳和氮是该地区主要限制养分元素,因此可以适当添加碳氮养分来改善人工草地的土壤质量。研究结果对于三江源地区通过合理牧草混播方式改善土壤质量提供了重要参考依据。

凋落物添加对蒿类荒漠草地土壤碳氮磷含量及其化学计量特征的影响

为探究凋落物添加对土壤养分及化学计量比的影响,本研究采用梅森瓶室外培养法,探求凋落物添加种类及添加量对蒿类荒漠草地0~10 cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)及其化学计量比的影响,发现茎叶混合促进了凋落物分解,但同一添加物各添加量间分解速率无显著差异。添加5 g和7.5 g叶后土壤SOC较对照分别增加10.4%,15.2%(P<0.05)。土壤TN随叶添加量增加呈上升趋势,较CK增加11.9%~18.4%(P<0.05),而茎、茎叶混合依次仅在5 g、7.5 g添加量时显著减少7.9%、增加37.8%(P<0.05)。2.5 g茎叶、5 g茎和7.5 g叶添加后土壤TP较CK依次增加9.8%,14.4%,7.2%(P<0.05)。凋落物添加后土壤C∶N,C∶P,N∶P分别为2.46~3.63,12.40~16.17,3.47~5.60,且SOC与C∶P、TN与N∶P均呈正相关,而TN与C∶N除添加叶外均呈显著负相关。因此,凋落物分解有利于蒿类荒漠土壤养分的恢复,尤其是叶凋落物的分解是其土壤碳氮短期补充的重要来源。

水氮管理对黑土稻作土壤碳氮磷化学计量特征的影响

为阐明不同水氮管理模式对黑土稻作产量和土壤碳氮磷化学计量特征的影响,设置3种灌溉模式(常规淹灌、浅湿灌溉、控制灌溉)和4个氮肥梯度(0、85、110、135 kg/hm^(2)),探究了水稻产量、土壤碳氮磷含量及其化学计量比和层化率对不同水氮管理模式的响应规律。结果表明:与常规淹灌和浅湿灌溉相比,控制灌溉模式下,水稻通过形成足量大穗提高库容,小幅增加结实率,从而显著提高产量(P<0.05)。稻田土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)含量随土层深度增加而降低,施氮处理可显著提升SOC、STN含量并降低STP含量(P<0.05)。与浅湿灌溉和控制灌溉相比,常规淹灌模式增加SOC、STN含量,而与常规淹灌和浅湿灌溉相比,控制灌溉模式增加STP含量。土壤C/N随施氮量增加而降低,土壤C/P、N/P随施氮量增加而升高,施氮能提升不同土层平均C/N层化率,降低C/P、N/P层化率。相比常规淹灌,控制灌溉模式能提升不同土层SOC、STP含量层化率,在一定程度上说明控制灌溉模式下配施适宜氮肥可以改善土壤质量。综合考虑,本研究中控制灌溉模式配施110 kg/hm^(2)氮肥为最优水氮管理方式。

茂兰喀斯特森林林窗内土壤碳氮磷及化学计量特征的影响因素研究

为了解喀斯特森林林窗不同特征下土壤碳氮磷及化学计量特征的影响因子,以评价喀斯特森林林窗内土壤生态系统养分状况,以茂兰喀斯特森林林窗为对象,监测林窗特征(大小、年龄及形成方式),测定林窗内土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量,分析林窗特征、地形和光环境等因子对碳氮磷及化学计量特征的影响。结果显示:(1)林窗内土壤碳氮磷及化学计量特征变异为中等程度(0.10~1.00)。林窗年龄对SOC、TN及C︰P和N︰P具有显著差异,而大小和形成方式影响不显著。(2)林窗特征、光环境和地形因子的前两个轴对土壤碳氮磷含量及化学计量特征累积解释分别为75.07%和72.80%。地形因子对土壤碳氮磷的影响较大,而林窗特征对土壤化学计量特征影响较大。研究结果表明:地形和林窗特征都对林窗内土壤碳氮磷及化学计量特征影响强烈。其中林窗年龄是土壤化学计量特征的重要影响因子,可以促进SOC、TN、C︰P、N︰P增加,为研究喀斯特森林恢复和可持续发展提供数据支撑。

新疆阿勒泰湿地植物和土壤碳氮磷生态化学计量特征及其影响因素

为了揭示新疆阿勒泰湿地植物和土壤碳氮磷含量及生态化学计量关系,以阿勒泰地区高山沼泽和平原沼泽为研究对象,采用野外调查、采样与测定分析等方法研究了植物和土壤化学计量特征及其与环境因子的关系。结果表明:(1)阿勒泰山地沼泽土壤有机碳、全氮含量及C/P比、N/P比显著高于平原沼泽土壤,而植物碳氮磷含量及其化学计量比没有呈现类似的规律。(2)阿勒泰地区湿地植物生长主要受氮限制,高山沼泽土壤主要受磷限制,而平原沼泽土壤氮磷元素均较为缺乏。(3)植物磷含量、C/P比、N/P比受土壤环境因子的调控,磷含量与土壤含水量和降水量呈显著正相关,与温度呈显著负相关。(4)土壤有机碳、全氮、全磷含量及C/P比、N/P比受气温、降水、土壤容重及含水量的影响显著,各元素含量及其化学计量比与土壤容重和气温呈显著负相关,与土壤含水量和降水量呈显著正相关。(5)在阿勒泰湿地植物-土壤系统中存在碳氮磷的化学计量相互作用,且土壤各元素含量调控了植物磷含量。研究结果对明晰该地区不同类型沼泽湿地植被和土壤养分状况及限制因子具有重要意义,可为该区域沼泽湿地生态系统的养分调控提供科学依据。

鄱阳湖湿地土壤碳氮磷化学计量空间分布特征

土壤碳氮磷空间分布特征以及各生源要素间的化学计量比受到何种因子的调控,是湿地土壤研究的热点问题之一。以江西鄱阳湖洲滩湿地为研究对象,采用野外调查采样和实验室分析测定方法,阐明鄱阳湖洲滩湿地土壤碳氮磷含量与化学计量比的空间分布特征及影响因素。结果表明:(1)鄱阳湖洲滩湿地土壤有机碳、全氮、全磷含量变化范围分别为4.25~48.13、0.02~4.25、0.08~1.17 g·kg^(-1)。土壤全氮与全磷密度较高的区域分布在鄱阳湖东部,土壤有机碳密度较高的区域分布在鄱阳湖东南部以及西南部。(2)鄱阳湖洲滩湿地土壤碳氮比变化范围为1.07~27.15,平均值为7.57;土壤氮磷比变化范围为0.21~7.73,平均值为1.74;土壤碳磷比变化范围为0.78~69.71,平均值为13.61。(3)鄱阳湖洲滩湿地土壤碳氮磷含量及化学计量比均表现为表层土壤显著高于深层土壤。(4)鄱阳湖洲滩湿地土壤化学计量比均与土壤pH值和容重呈极显著负相关,与电导率呈极显著正相关。研究结果可为鄱阳湖洲滩湿地土壤质量评价及功能提升提供科学参考以及数据支持。

大兴安岭寒温带森林演替过程中土壤碳氮磷含量及生态化学计量特征

通过研究森林演替过程中土壤碳氮磷含量的变化特征及其化学计量比,分析在0~200 cm土层中,不同演替阶段土壤有机碳氮磷含量的变化情况。选择黑龙江漠河森林生态系统国家级定位观测研究站森林演替过程中3个典型阶段的代表群落,即兴安落叶松林、落叶松-白桦混交林和白桦林为研究对象,分别对其碳氮磷含量分析。结果表明,在演替前期(白桦林)的土壤中,C含量范围为5.78~28.29 g/kg,N含量为0.243~1.232 g/kg,P含量为0.243~1.232 g/kg。演替中期(落叶松-白桦混交林)C含量为6.39~29.41g/kg,N含量为0.077~1.472 g/kg,P含量为0.41~1.374 g/kg。而在演替后期(兴安落叶松林)的土壤中,C含量范围为6.36~34.61g/kg,N含量范围为0.353~1.463 g/kg,P含量范围为0.353~1.463 g/kg。不同林型的土壤C、N、P化学计量比也存在差异。在0~90 cm土层中,前期的C∶N范围为4.15~11.13,后期为5.92~21.85,中期为5.58~23.24。在90~200 cm土层中,前期的C∶N范围为7.46~19.8,后期为4.56~13.09,中期为5.88~18.07。在50~200 cm土层中,前期的C∶P为4.02~9.11,后期为2.24~10.51,中期为3.32~10.76。在0~200 cm土层中,前期的N∶P范围为0.51~2.95,后期为0.28~1.61,中期为0.36~2.13。通过分析显示,森林演替过程中土壤碳氮磷含量及其化学计量比存在一定的变化规律,了解这些变化规律有助于更好地评估森林生态系统营养循环和土壤质量的变化,为森林管理和保护提供科学依据。

云南松幼龄林和中龄林针叶非结构性碳水化合物与碳氮磷化学计量特征分析

【目的】了解亚热带地区云南松(Pinus yunnanensis)幼龄林和中龄林针叶非结构性碳水化合物(NSC)及碳(C)、氮(N)、磷(P)含量的四季动态平衡变化,以促进对不同林龄植物养分利用策略的理解。【方法】通过比较云南宜良地区云南松幼龄林(15年)和中龄林(25年)针叶NSC(可溶性糖和淀粉)含量和C、N、P含量的季节变化特征,探讨云南松幼龄林和中龄林针叶NSC含量和C、N、P化学计量特征的差异原因,以及它们之间的相关性。【结果】(1)随四季变化,云南松幼龄林和中龄林针叶可溶性糖、淀粉和NSC含量表现出不同程度的降低,可溶性糖/淀粉值先升后降,在8月最高(幼龄林为1.41,中龄林为1.85),1月最低(幼龄林为0.93,中龄林为0.88)。(2)云南松幼龄林和中龄林针叶C含量8月最低(幼龄林为389.77 g/kg,中龄林为386.10 g/kg),N含量和P含量表现为先下降后上升,且在8月份最低,1月份最高。云南松幼龄林和中龄林针叶C/N、C/P值在8月最高(幼龄林为900.25和2 624.83,中龄林为1 143.65和2 200.80),而N/P值在5月最高(幼龄林为3.38,幼龄林为2.46)。(3)云南松2个林龄林木针叶C、N、P含量与NSC含量之间呈极显著正相关;而C/N、C/P与NSC含量之间表现为极显著负相关关系,N/P与NSC含量间相关性不显著。【结论】云南松幼龄林和中龄林均通过调整其针叶NSC和C、N、P的分配应对四季气候的变化,且2个林龄间分配方式相似。在生长旺盛期(8月),云南松幼龄林和中龄林均通过增加针叶可溶性糖与淀粉之间的转化,来增强云南松针叶的生理活动;但云南松幼龄林和中龄林针叶C、N、P含量变化在生长旺盛期表现出不同的变化规律。

民勤荒漠区不同植物群落土壤微生物生物量碳氮及生态化学计量特征

以甘肃民勤连古城荒漠区5种典型植物群落为对象,测定了土壤微生物生物量碳(MBC)和土壤微生物生物量氮(MBN)及其影响因素,分析土壤MBC、MBN的空间变化特征。结果表明:(1)不同植物群落间,土壤MBC的最大值出现在红砂群落(282.90 mg/kg),土壤MBN最大值出现在膜果麻黄群落(28.27 mg/kg)。(2)不同植物群落间,白刺群落的微生物量熵(qMB)最大,最小值出现在人工梭梭群落,5种植物群落间土壤qMB差异不显著。土壤微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)的最大值出现在白刺群落,显著高于膜果麻黄群落和人工梭梭群落。(3)土壤MBC、MBN与生态化学计量之间存在相关关系。其中,土壤MBC与土壤全氮(TN)和有效磷(EP)呈显著正相关(P<0.05),与土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)和含水率(WC)呈极显著正相关(P<0.01)。土壤MBN与土壤WC显著正相关(P<0.05),与土壤EP和速效钾(AK)呈极显著正相关(P<0.01),与土壤TN、NO_(3)^(-)-N呈正相关,且相关性达到极显著水平(P<0.001)。冗余分析进一步显示,NO_(3)^(-)-N和TN是影响土壤MBC、MBN的主要因子。综上所述,不同植物群落间土壤MBC、MBN不同,以红砂群落和膜果麻黄群落最为显著;土壤TN、EP、土壤NO_(3)^(-)-N和WC是影响土壤MBC的主要因子,土壤WC、土壤EP、AK、土壤TN和NO_(3)^(-)-N是影响土壤MBN的主要因子。

不同温度下杉木凋落叶分解过程中碳氮磷释放及其化学计量比变化

[目的]研究升温对不同发育阶段杉木凋落叶分解过程中碳(C)、氮(N)、磷(P)释放规律及其生态化学计量特征的影响,揭示气候变暖背景下杉木人工林凋落叶分解过程中养分释放特征。[方法]收集中龄林(18年生)、成熟林(30年生)和过熟林(42年生)3个发育阶段的杉木凋落叶,设置25、30和35℃3个温度梯度进行室内模拟分解试验。[结果](1)在264 d的分解周期内,各发育阶段杉木凋落叶C、N、P残留率总体表现为随分解时间的增加而减小,但不同元素残留率变化模式不同,C残留率表现为释放—富集—释放模式,N残留率表现为富集—释放模式,P残留率表现为释放—富集模式。(2)拟合模型结果表明,成熟林与过熟林凋落叶分解过程中N周转期在35℃处理下比25℃处理分别缩短了34.4%和16.9%,P周转期分别缩短了38.4%和43.8%。(3)不同发育阶段杉木凋落叶分解过程中C:N、N:P比总体呈波动变化,C:P比呈先增大后减小的变化趋势,杉木凋落叶C:N、C:P、N:P比变幅分别为9.32~39.0、949~2194、32.7~153,升温处理在凋落叶分解过程总体上增大了C:P、N:P,降低了C:N比。[结论]温度升高能够缩短成熟林、过熟林凋落叶分解过程中N、P的周转期,提高各发育阶段杉木凋落叶分解过程中的C:P、N:P,说明杉木凋落叶分解明显受P限制,建议根据不同发育阶段杉木的生长需求,适当增加磷肥的施用。

土壤碳氮磷生态化学计量比对针阔人工混交林及其纯林的差异响应

为了阐明针阔人工混交林及其纯林对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量比的影响,以我国南亚热带地区针叶马尾松、阔叶格木人工纯林及二者的混交林为研究对象,依据各林分土壤表层(0~20 cm)、中层(20~40 cm)和底层(40~60 cm)土壤碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)和氮磷比(N/P),利用方差分析检验土壤C/N、C/P、N/P在不同林分不同土层间的差异特征,进而采用直线回归分析法探究C/N、C/P、N/P与土壤理化性质因子的相关关系。结果显示:(1)土壤C、N、P生态化学计量比在不同林分间的差异依土层而异。土壤C/N在各土层的林分间无显著差异(P>0.05),而马尾松-格木混交林土壤表层的C/P显著高于马尾松林(P<0.05),土壤N/P在格木林和混交林表层和底层均显著高于马尾松林。(2)随土壤深度增加土壤C、N、P生态化学计量比变化趋势依林分而异。马尾松林土壤C/N在土壤表层显著高于中层和底层(P<0.05),而其C/P则是土壤中层显著高于表层和底层;马尾松林和混交林的土壤N/P均随土壤深度增加而降低。(3)研究区样地林分土壤C/N、C/P与SOC显著正相关(P<0.05),而土壤N/P与TN极显著正相关(P<0.01)。研究结果表明,在南亚热带地区营建格木林及马尾松-格木混交林对平衡土壤碳氮磷养分的效果优于马尾松纯林。

荒漠绿洲农田盐渍化过程中的土壤碳、氮、磷生态化学计量特征

【目的】研究荒漠绿洲农田盐渍化生态系统土壤C、N、P含量生态化学计量学特征,为盐渍化治理提供参考。【方法】以空间代替时间的方法,选取干旱绿洲区紫花苜蓿和大麦2种作物不同盐渍化农田为对象,以未盐渍化农田为对照,研究农田盐渍化过程中土壤(0~40 cm)C、N、P生态化学计量特征。【结果】(1)在0~40 cm土层,随盐渍化程度的加剧,紫花苜蓿地土壤SOC和TN含量表现为先增后减的变化,全磷(TP)含量表现为波动式降低;大麦地土壤SOC、TN和TP含量表现为波动式降低的变化。2种作物地,不同盐渍化阶段农田土壤养分含量垂直分布上表现出明显的“表聚性”特征。(2)在农田盐渍化过程中,随盐渍化的加剧,在紫花苜蓿地,C/N呈“V”型变化;在中度盐渍化阶段C/N比值最低;C/P和N/P值表现为先增后减的变化趋势,在中度盐渍化阶段C/P和N/P值比值最高;在大麦地,C/N值表现为波动式增加,C/P值和N/P值表现为降低趋势。在紫花苜蓿地,0~10、10~20、20~40 cm土层土壤C/N在不同盐渍化阶段间无显著性差异;2种作物地,在各盐渍化阶段土壤C/N、C/P及N/P在不同土层间也无显著性差异。(3)2种作物地,土壤SOC与土壤TN、土壤TP、C/P、N/P有显著的正相关关系;TN与C/N呈显著负相关关系(P<0.05),与C/P、N/P呈极显著正相关关系(P<0.01);土壤C/N与N/P有极显著负相关关系,C/P与N/P有极显著正相关关系(P<0.01)。在2种作物地,TP与C/N、C/P、N/P没有显著相关性。(4)土壤养分化学计量特征,在紫花苜蓿地,与土壤含水量、土壤电导率和土壤黏粉粒含量有显著相关关系(P<0.05);在大麦地,与土壤含水量、土壤电导率、土壤容重和土壤温度有显著相关关系。【结论】在农田盐渍化过程中土壤SOC与TN是影响土壤养分生态化学计量比的主要因素,TP不是土壤养分限制的主要因素。

盐胁迫对嫁接西瓜幼苗生长及碳、氮、磷、钾化学计量特征的影响

为探究抗枯萎病嫁接西瓜的盐适应性,获得抗枯萎病的耐盐组合,本研究基于1个自根苗京欣二号和2个嫁接苗[(Bj-6×893)+京欣二号]、[(Bj-9×341)+京欣二号],分析盐分胁迫对西瓜幼苗期叶片C、N、P、K含量及其元素计量比特征、光合特性和生物量累积的影响。结果表明:自根苗的根冠比、净光合速率和C∶N显著低于嫁接苗[(Bj-6×893)+京欣二号](9.6%、44.2%和15.5%)和[(Bj-9×341)+京欣二号](21.1%、30.1%和23.0%),而嫁接苗[(Bj-9×341)+京欣二号]的单株生物量、净光合速率、K含量和C∶P分别比嫁接苗[(Bj-6×893)+京欣二号]显著低9.7%、20.2%、70.3%和24.9%。与对照相比,盐胁迫分别使自根苗京欣二号和2个嫁接苗[(Bj-6×893)+京欣二号]、[(Bj-9×341)+京欣二号]的净光合速率显著下降60.3%、45.8%和41.9%,其C∶K显著下降48.2%、35.2%和59.4%,使叶片K含量显著增加44.8%、27.8%和56.8%;嫁接苗[(Bj-6×893)+京欣二号]、[(Bj-9×341)+京欣二号]的水分利用效率(WUE)在盐胁迫下显著提高33.5%和14.3%;盐分胁迫仅使嫁接苗[(Bj-9×341)+京欣二号]的C∶N和C∶P分别显著提高18.7%和15.5%,而对嫁接苗[(Bj-6×893)+京欣二号]影响不显著。基于以上结果和RDA分析表明自根苗京欣二号可能主要通过调节叶片K含量来缓解盐分胁迫,嫁接苗[(Bj-9×341)+京欣二号]和[(Bj-6×893)+京欣二号]可能通过提高叶片K含量和WUE来增强耐盐性,且嫁接苗[(Bj-6×893)+京欣二号]的耐盐性强于[(Bj-9×341)+京欣二号]。

呼伦贝尔草甸草原主要功能群植物碳、氮、磷化学计量特征对氮磷添加的响应

刈割是呼伦贝尔草甸草原的主要利用方式,连年打草导致草地养分不断输出,植物生长受到氮磷养分的共同限制。碳、氮、磷是生态化学计量学关注的重点,然而,草甸草原不同功能群植物C∶N∶P化学计量特征对氮磷养分输入的响应规律尚不明确。本研究于2018~2020年在呼伦贝尔草甸草原打草场采用裂区试验设计研究了氮磷添加对土壤和植物碳氮磷含量的影响。结果表明,氮添加显著增加了禾本科植物C含量,对豆科和菊科植物C含量影响较小。氮添加显著增加了各功能群植物N含量并降低了其C∶N,磷添加显著增加各功能群植物P含量并降低其C∶P。氮添加降低了菊科植物P含量,禾本科和豆科植物P含量不受氮添加的调控。氮添加显著提高了各功能群植物N∶P,禾本科植物的响应更敏感,在低氮(N1)处理下即可表现出磷限制。豆科植物在对照处理下的N∶P大于16,生长受到磷限制。磷添加显著降低了各功能群植物N∶P,使得禾本科植物生长氮限制加剧,而豆科植物生长由磷限制转为氮限制。各功能群植物的C∶P和N∶P均与土壤全磷含量显著负相关,与土壤全碳和全氮含量无显著相关性。综上,呼伦贝尔草甸草原植物生长受到氮磷养分的共同限制,建议在打草场养分管理中,氮肥施入量高于1.55 g N/(m^(2)·a)时,应配施磷肥[<5.24 g P/(m^(2)·a)]以缓解禾本科牧草生长磷限制,维持打草场的可持续利用。

设施菜田土壤碳氮磷生态化学计量学特征

为探明在设施栽培条件下菜田土壤碳氮磷的生态化学计量学特征及其影响的主导因子,在调查辽宁省设施菜田栽培现状的基础上,以辽宁省东部、中部和西部共12个设施蔬菜产区165个蔬菜大棚表层土壤为研究对象,测定分析了土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及生态化学计量学比。结果表明,辽宁省设施土壤SOC、TN、TP含量平均值分别达到(26.56±7.97)、(2.67±0.79)、(3.32±0.69)g/kg,养分含量均处于相对丰富水平。辽宁省设施菜田土壤C/N、C/P、N/P频率分布相对集中,平均值分别为9.92±0.85、8.74±4.21、0.90±0.51,均低于我国农田土壤的平均水平。随着种植年限的增加,设施菜田土壤C/N变化幅度较小,N/P和C/P则略有降低。设施栽培条件下,菜田土壤C、N、P生态化学计量比频率分布较集中,存在一定的耦合关系,土壤C、N、P生态化学计量学特征受土壤中有机碳的矿化和磷素积累的影响相对较大。

长白山地土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量垂直特征

碳(C)、氮(N)、磷(P)作为有机体所需的营养元素,其含量和生态化学计量特征能够影响生态系统物质循环。为探究长白山土壤C、N、P及生态化学计量的垂直分布特征,以长白山地北坡不同海拔土壤为研究对象,在600~2 200 m海拔范围内,分析了不同海拔和典型植被带不同深度土壤C、N、P含量、生态化学计量比和储量(密度)特征。结果表明:1)在不同海拔梯度下,0~15 cm土壤全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量变化范围分别是41.78~130.45 g/kg、2.76~6.32 g/kg、0.54~1.20 g/kg,土壤C/N、C/P、N/P的范围是13.01~22.33、45.47~156.82、3.51~7.63,土壤TC、TN、TP储量介于21.18~129.17 t/hm^(2)、1.19~6.26 t/hm^(2)、0.23~0.82 t/hm^(2)。TC含量、TN含量、C/N、C/P、N/P、TC储量和TN储量均随海拔升高呈现先增后减的中海拔峰值规律,而TP含量和TP储量则在总体上呈下降趋势。2)植被带变化改变土壤C、N、P含量、生态化学计量比及储量。TC含量(59.21 g/kg)和TN含量(3.27 g/kg)最大值出现在岳桦林带,TP含量(0.57 g/kg)最大值出现在针叶林带;C/N(18.19)、C/P(122.66)和N/P(6.74)均在苔原带达到最大;而TC储量(76.95 t/hm^(2))最大值出现在岳桦林带,土壤TN储量(4.57 t/hm^(2))最大值出现在针阔混交林带,TP储量(1.12 t/hm^(2))在针叶林带达到最大。除TP储量外,不同植被带C、N、P含量、生态化学计量比和储量均随土壤深度增加而降低,表现出明显的表层聚集特征。不同植被带、土壤深度及其交互作用均对C、N、P含量、生态化学计量比及其储量具有极显著影响(p<0.01)。研究结果将为全球变化下长白山森林土壤C、N、P元素含量和储量的研究提供数据积累和基础支撑,对了解陆地生态系统养分循环具有重要意义。

不同土地利用方式土壤碳、氮、磷、硫含量及其生态化学计量特征

为研究不同土地利用方式对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)、硫(S)含量及其生态化学计量学特征的影响,采集辽河三角洲碱蓬湿地、芦苇湿地、香蒲湿地、油田区芦苇湿地、水稻田、玉米地、榆树林地7种不同类型土壤,测定C、N、P、S含量及其相关理化性质。结果表明,不同土地利用方式对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量均具有显著影响(P<0.05),但对TS含量多数未产生显著影响(只有碱蓬湿地和榆树林地存在显著差异)。4种湿地类型(芦苇湿地、香蒲湿地、碱蓬湿地和水稻田)土壤SOC含量显著高于玉米地和榆树林地。芦苇湿地、香蒲湿地、水稻田、玉米地的TN含量较高,显著高于其他土壤类型,土壤TN含量与pH值呈显著负相关关系,而与Eh呈显著正相关关系。水稻田TP含量最高,芦苇湿地次之,榆树林地最低。不同土地利用方式对土壤DOC、硝态氮、铵态氮和硫酸盐含量也具有显著影响。芦苇湿地、香蒲湿地、水稻田的DOC含量显著高于其他土地利用类型;玉米地硝态氮含量显著高于其他区域,而水稻田铵态氮含量显著高于其他区域(P<0.05),这主要与土壤硝化作用与反硝化作用有关;受潮汐作用影响碱蓬湿地硫酸盐含量最高,其他区域无显著差异(P<0.05)。碱蓬湿地、油田区芦苇湿地和水稻田土壤的C∶N>20,其他区域均<20,表明前3种土壤硝化作用受有机碳可利用性控制,其他区域则受铵态氮可利用性控制;除油田区芦苇湿地以外其他区域土壤的C∶P均小于200,表明土壤磷活性较高,有利于植物生长;研究区N∶P均值为3.5,远低于全国N∶P平均值(8.0),因此N是研究区土壤的限制性营养元素;油田区芦苇湿地C∶S大于400,说明该区矿物态硫发生净固定,水稻田土壤C∶S介于200~400之间,表明土壤S既不用来合成有机硫也不从有机硫中释放,而其他区域土壤C∶S均小于200,表明这些区域目前基本处于土壤有机硫矿化过程中的净释放阶段,S不是土壤养分限制因素。总体来看,土地利用方式的改变会使土壤C、N、P、S含量及其生态化学计量特征发生变化,而这些改变是否有利于生态环境的稳定发展,还有待进一步深入研究。

秦岭中段太白山以北不同海拔土壤碳·氮·磷生态化学计量特征

[目的]探究秦岭中段太白山以北土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征。[方法]在秦岭中段太白山以北选取4个不同海拔梯度(1500、1800、2100、2400 m)的0~20、20~40、40~60 cm土层取样,测定分析土壤有机碳、总氮、总磷含量及变化特征,并计算分析生态化学计量特征。[结果]土壤有机碳、总氮和总磷的平均含量分别为31.72、3.36、0.29 g/kg,随着海拔增加,土壤整体的有机碳、总氮和总磷均呈先升后降趋势;土壤C/N、C/P、N/P的均值分别为9.58、94.45和10.02,随着海拔增加,土壤整体的C/N呈下降趋势,N/P呈上升趋势,C/P无明显变化;0~20 cm土层的C/P、N/P均显著高于20~40和40~60 cm土层,而海拔2100~2400 m处不同土层的C/N之间无显著差异,且土壤C、N之间具有较高的耦合性;在20~40和40~60 cm土层中,海拔2100~2400 m处的土壤C/P、N/P均高于1500~1800 m,1500~1800 m处C/N高于其他海拔。[结论]该地区土壤养分及其化学计量特征随海拔有明显变异,总体表现为碳、氮含量丰富,磷缺乏,应适量增施磷肥,重视土壤保育工作。

人工修复边坡植被演替初期有机碳组分及土壤生态化学计量特征

[目的]研究人工修复边坡演替初期土壤有机碳组分、碳氮磷含量及其化学计量比,揭示气候因子对人工修复边坡演替初期土壤有机碳组分、碳氮磷含量及其化学计量比的影响,以期为后期人工修复边坡的养护提供指导和建议,确保人工修复边坡的正向演替。[方法]在湛江、梧州、宜昌、南阳、焦作、潍坊、加查采集了初期基材配制相同、植物配制相近,修复年限为2~4年的植被混凝土人工修复边坡土样,通过实验获得土样有机碳组分、碳、氮、磷的数据,采用冗余分析,开展气候因子对人工修复边坡演替初期土壤有机碳组分、碳氮磷含量及其化学计量比的影响研究。[结果]人工修复边坡演替初期F_(1)含量的变化范围为1.10~3.64 g/kg;F_(2)含量的变化范围为1.33~3.04 g/kg;F_(3)含量的变化范围为2.02~3.34 g/kg;F_(4)含量的变化范围为10.86~15.24 g/kg;TOC含量变化范围为15.52~24.71 g/kg;TN含量变化范围为0.61~0.93 g/kg;TP含量的变化范围为0.81~1.22 g/kg;C∶N变化范围为23.55~27.95;C∶P变化范围为17.26~23.09;N∶P的变化范围为0.72~0.98;C∶N∶P的变化范围为17.26∶0.75∶1~24.81∶0.95∶1。[结论]演替初期人工修复边坡碳磷表现为中等及以上,氮表现为缺乏;有机碳组分以惰性有机碳为主且有机碳稳定性较强。有机碳组分的主要影响因子为年平均温度、物种丰富度和年平均降水;土壤碳氮磷含量及其化学计量比主要影响因子为年平均温度、物种丰富度、pH和容重。

杉木林土壤碳氮磷储量及化学计量特征对氮添加的响应

以亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象,设计对照(N0,0 kg·hm^(−2)·a^(−1))、低氮(N1,60 kg·hm^(−2)·a^(−1))、中氮(N2,120 kg·hm^(−2)·a^(−1))和高氮(N3,240 kg·hm^(−2)·a^(−1))4种模拟氮沉降处理,探究长期(10 a)氮添加处理后土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)质量比、储量及化学计量特征的变化.结果表明氮添加(N1、N2和N3)显著提高了TN质量比和储量,与N0相比TN质量比分别增加17.31%、21.59%和25.01%;TN储量分别增加22.16%、31.64%和39.47%.氮添加处理对TP质量比和储量影响无明显规律.氮添加处理下土壤w(C):w(N)(C:N)介于8.29~14.23,w(C):w(P)(C:P)介于54.12~95.17,w(N):w(P)(N:P)介于5.16~8.91,土壤碳、氮、磷储量与土壤化学计量特征有显著相关性,SOC储量与C:N和C:P显著正相关,与N:P显著负相关;TN储量与C:P显著负相关;TP储量与C:P和N:P显著负相关.研究结果表明长期氮添加后土壤表层碳氮磷储量受土壤化学计量特征调控.该研究可为氮沉降背景下杉木人工林的可持续经营管理提供一定的科学参考.