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。

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。

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。

我国生态化学计量学研究综述

C、N、P的平衡关系对于认识生态系统碳汇潜力和生态系统如何响应未来气候变暖具有重要意义。主要介绍我国生态化学计量学的研究进展并提出了生态化学计量学的主要发展趋势。

高寒草甸根际土壤化学计量特征对草地退化的响应

为深入理解高寒草甸退化过程中根际和非根际土壤中碳(C)、氮(N)和磷(P)的化学计量特征和土壤养分的变化规律,并获得退化草地土壤养分和微生物养分限制的信息,本研究以祁连山东缘4个不同退化程度高寒草甸为对象,通过采集优势植物根际土(0~2 mm)和非根际土(0~10 cm)的土壤样品,分析了土壤C、N、P浓度和比例,土壤中可提取的C、N、P(Ext-C、Ext-N、Ext-P)的浓度和比例,参与C、N、P循环的胞外酶(β-1,4-葡萄糖苷酶、N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶、亮氨酸基肽酶、酸性磷酸酶)的活性和比例,以及土壤微生物生物量碳、氮、磷(MBC、MBN、MBP)的含量及比例.结果表明:高寒草甸退化过程中优势植物根际养分含量高于非根际养分.随着高寒草甸退化程度的加剧,其土壤的C∶N∶P发生重大改变,表现出C∶N的严重失调,表明草地退化程度越高受到N的限制越严重.不同退化程度的高寒草甸中,经过对数转化的根际C-、N-和P-胞外酶的比例均偏离了在全球生态系统分析中获得的1∶1∶1比例,表明高寒草甸退化主要受到强烈的N限制,P次之.高寒草甸地区土壤全量养分含量较高,土壤中的速效养分较低,成为阻碍牧草生长的限制因子.

四种红树植物根茎叶的碳氮磷化学计量特征

以漳江口红树林的秋茄(Kandelia candel)、木榄(Bruguiera gymnorrhiza)、桐花树(Aegiceras corniculatum)和老鼠簕(Acanthus ilicifolius)为研究对象,对其根、茎、叶中的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量以及生态化学计量学特征进行分析。结果表明:秋茄、桐花树、老鼠簕3种植物各器官中的C含量均表现为茎、叶显著大于根,秋茄、木榄、桐花树3种植物的N、P含量均表现为叶>茎>根;桐花树、老鼠簕不同器官的C含量变异系数均表现为根>叶>茎,秋茄、木榄、老鼠簕3种植物N含量的变异系数均表现为根、茎大于叶,秋茄、木榄、桐花树3种植物P含量的变异系数均表现为根、茎大于叶;秋茄、木榄、老鼠簕C∶N的变异系数为根、茎大于叶; 4种植物中,老鼠簕根、叶的P含量显著高于其他3种植物,茎的P含量略高于其他3种植物,根C、N、P与叶C、P的变异系数均大于其他3种植物; 4种红树植物叶的C∶N∶P质量比(151∶9∶1)显著小于根(187∶4∶1)和茎(239∶5∶1),叶的C、N和P的生态化学计量特征相对稳定。分析红树植物不同器官养分元素间的分配规律,可为大尺度的红树林生态化学计量学研究提供理论基础,并为红树植物的保护与可持续经营提供科学依据。

秦岭不同海拔森林土壤-植物-凋落物化学计量特征对土壤氮组分的影响

为探究不同海拔森林土壤氮组分对土壤-植物-凋落物化学计量特征的响应规律,选取太白山1300~2600 m海拔范围内4种典型森林--锐齿栎林(Quercus aliena var.acuteserrata)、辽东栎林(Quercus liaotungensis)、红桦林(Betula albo-sinensis)、牛皮桦林(Betula albo-sinensis var.septen-trionalis)为研究对象,测定土壤、叶片、凋落物、根的碳(C)、氮(N)、磷(P)及土壤铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮,分析不同森林土壤、植物、凋落物的化学计量比值的变化特征及其对氮组分的影响。结果表明:1)4种森林土壤C、N、P含量的变化范围分别为36.77~59.80、2.91~4.76、0.13~0.80 g·kg^-1。C、N含量在不同森林间变化趋势基本一致,均表现为牛皮桦林>红桦林>辽东栎林>锐齿栎林;P含量的变化趋势表现为辽东栎林>牛皮桦林>红桦林>锐齿栎林;2)锐齿栎林叶片N∶P<14,表明锐齿栎林生长较大程度受N限制;辽东栎林、红桦林、牛皮桦林叶片N∶P>16,表明辽东栎林、红桦林、牛皮桦林生长较大程度受P限制;3)不同森林间微生物量氮差异显著(P<0.05),铵态氮含量无显著差异,硝态氮含量表现为锐齿栎林(0.33 mg·kg^-1)>牛皮桦林(0.28 mg·kg^-1)>辽东栎林(0.27 mg·kg^-1)>红桦林(0.17 mg·kg^-1);4)冗余分析结果表明,土壤-植物-凋落物N∶P值是影响土壤微生物量氮的重要因子,土壤C∶N是影响铵态氮、硝态氮含量的重要因子。本研究结果为太白山森林生态系统的保护和氮循环研究奠定基础。

桉树人工幼龄林根区和非根区土壤属性特征分析

深刻认识桉树人工幼龄林根区和非根区土壤属性特征对优化桉树营林措施具有重要意义。本研究以桉树人工幼龄林为研究对象,分析冬季和夏季桉树人工幼龄林根区和非根区0~20 cm和20~40 cm深度土壤理化性质、C∶N∶P化学计量比和细菌数量,探讨桉树人工幼龄林根区和非根区土壤理化属性和细菌丰度特征。结果表明,非根区土壤可溶性有机碳(DOC)、有机碳(SOC)、全氮(TN)含量显著大于根区土壤,非根区0~20 cm土壤可溶性有机氮(DON)和全磷(TP)含量显著大于根区土壤。夏季根区、非根区土壤含水量、DON、SOC和非根区DOC含量显著大于冬季;夏季桉树根区和非根区0~20 cm土壤TN、TP、土壤全钾含量显著低于冬季。参照全国土壤分级标准,冬季根区土壤SOC和夏季根区土壤TN含量为四级较缺乏水平。与全球森林土壤C∶N∶P平均值相比,桉树幼龄林根区土壤C∶N夏季高、冬季低,且根区土壤N∶P和C∶P均低于平均水平,推断桉树人工幼龄林冬季根区土壤存在C限制,夏季根区土壤存在N限制。桉树非根区0~20 cm土壤细菌丰度显著大于根区0~20 cm和非根区20~40 cm土壤。夏季土壤细菌丰度较冬季显著增加。研究表明,桉树人工幼龄林非根区土壤C、N含量和细菌丰度较根区高,根区土壤可能处于C、N元素缺乏状态,根区、土壤深度和季节是影响桉树幼龄林土壤理化性质和细菌丰度的重要因素。