贵州石灰岩和砂岩地区C_4和C_3植物营养元素的化学计量对N/P比值波动的影响

陆地生态系统植物的生长受到营养元素氮(N)和磷(P)的可利用性的限制。已有的证据表明营养元素的相对丰度将控制生态系统的营养元素循环和能量流动的速度。文章提出如下假设:为了适应环境的变化,植物具有可伸缩性地调整营养元素含量的能力,也就是营养元素化学计量比值变化的能力,植物N/P比值波动的影响不仅来源于N对P的相对可利用性的变化,也来源于其他营养元素化学计量的变化,尤其是与Ca的化学计量的变化。为了验证上述假设,本研究利用3种C4植物和11种C3植物,研究了植物N/P化学计量比值的波动随N与Ca和P与Ca化学计量的变化模式:对C4植物来说,N/P比值的波动主要受生物量P与Ca化学计量变化的影响;而对C3植物来说,则同时受N与Ca和P与Ca化学计量变化的控制,它们之间的相对控制能力的大小将决定植物N/P比值波动的变化梯度,C4植物和C3植物的N/P比值的波动都要受土壤pH值的影响。本研究对了解物种丰度和N对P的相对可利用性、N与Ca,以及P与Ca的化学计量之间关系具有重要意义。

基于结构方程模型分析森林草原带草本物种丰富度对景观因子的响应

受损景观是由不同比例的植被斑块组成的镶嵌体,阐明植被斑块的景观结构特征对物种多样性的影响,有助于提高受损景观物种多样性保护。在塞罕坝自然保护区选取38个天然植被斑块,其中包括12个草地、11个灌木林和15个天然次生林。根据光合作用的不同途径将草本物种划分为C_3和C_4功能群。选取斑块面积、形状指数、隔离度指数及每个斑块500 m缓冲区内的森林和草地比例作为景观因子。通过结构方程模型探讨C_3、C_4草本物种丰富度与景观因子的相互关系。斑块面积(2.18—74.06 hm^2)与C_3、C_4草本及总物种丰富度分布格局均具有显著的正相关关系(P<0.05),且对C_3草本的影响最大;形状指数(1.06—3.11)、隔离度指数(33.51—327.65)对C_3、C_4草本及总物种丰富度影响不显著(P>0.05);C_3、C_4草本及总物种丰富度与毗邻斑块草地比例(4.20%—64.95%)呈正相关,而与森林比例(35.05%—95.80%)呈负相关。研究区斑块面积和毗邻斑块植被构成是影响C_3、C_4草本植物的主要因素。在破碎化景观中保存面积大的天然植被斑块及提高毗邻斑块草地比例是保护关键C_3、C_4草本植物物种的有效途径。

基于碳稳定同位素的滨岸草地生态系统土壤有机碳贡献研究

通过测定4种长三角地区常见的滨岸草本植物(百慕大、白花三叶草、高羊茅与白茅)所在样地中不同形态的土壤碳库含量及土壤有机碳稳定同位素丰度来探索该区域土壤碳库及碳稳定同位素分布特征,并利用稳定同位素混合模型,研究滨岸草地生态系统对土壤碳库的贡献。结果表明:(1)土壤中总碳、有机碳、溶解性有机碳含量随着深度的增加而逐渐降低。总碳、有机碳、溶解性有机碳在4种植物样带的表层土壤中,平均含量分别为22.11、11.44、53.95 mg·kg^(-1);而深层土壤中则仅为15.57、7.07、19.47 mg·kg^(-1),远低于表层土壤中的含量。且土壤总碳、有机碳及溶解性有机碳两两之间存在极显著的正线性相关;(2)土壤有机碳稳定同位素在垂直方向上表现出C_3植物δ^(13)C值随深度增大而增大、C_4植物δ^(13)C值随深度增大而减小两种特征。两类植物的平均土壤有机稳定碳同位素δ^(13)C值分别由表层土壤中的-25.24‰、-22.33‰变化为深层土壤中的-24.35‰、-23.27‰;(3)借助稳定同位素混合模型计算后发现:不同植物对土壤有机碳的贡献率及有机碳累积速率完全不同。其中百慕大贡献率为12.19%、累积速率为62.79 g·m^(-2)·a^(-1);白花三叶草贡献率14.34%、累积速率为75.34 g·m^(-2)·a^(-1);高羊茅贡献率为35.95%、累积速率为181.84 g·m^(-2)·a^(-1);白茅贡献率为18.51%、累积速率为97.70 g·m-2·a-1。

典型滨岸草地生态系统碳稳定同位素组成及分布特征

通过测定上海市青浦区东风港百慕大、白花三叶草、高羊茅和白茅等4种典型滨岸草本植物各组织以及不同垂直深度土壤有机质δ^(13)C值,对滨岸草地生态系统的植物-土壤碳稳定同位素特征进行了分析.结果表明:白花三叶草、高羊茅属于C3植物,百慕大、白茅属于C4植物,其茎叶、凋落物和根系各组织间δ^(13)C值无显著差异.C3和C4植物样带表层土壤有机质δ^(13)C值随着土壤深度递增而呈现截然不同的变化特征,这与样带本底δ^(13)C值以及碳稳定同位素分馏效应有关,同时还受植物根系分布深度的影响.植物输入是土壤有机碳(SOC)的最主要来源,植物有机体δ^(13)C组成对土壤有机质δ^(13)C值有直接影响,植物各组分δ^(13)C值与土壤有机质δ^(13)C值均存在极显著相关.4种草本植物样带SOC含量与δ^(13)C值均呈极显著相关,其中,C3植物样带SOC含量与δ^(13)C值呈线性负相关,C4植物样带SOC含量与δ^(13)C值呈线性正相关.