西藏地区C·N·P生态化学计量学研究进展

生态化学计量学是从生态系统能量和元素平衡的角度,揭示元素在生物地球化学循环以及生态系统对环境变化的调控机制。总结近年来在我国西藏地区针对植物、凋落物、土壤和土壤微生物量C、N、P生态化学计量及其对环境变化的响应方面的研究成果,并对未来的研究方向进行展望。相关研究表明,植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统C、N、P化学计量具有较强相关性,并受生物因子、非生物因子和人类活动的显著影响。植物生长主要受N元素的限制,C、P极度下降时N含量升高,植物通过自我调节能力表现出较强的竞争力和较高的内稳性;土壤养分表现出一定的“表聚性”效应;受海拔高度和温度的影响,微生物对凋落物的分解速率下降,可在一定程度上解释高海拔地区土壤肥力较贫瘠的原因。关于植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统生态化学计量学的研究,今后可在多尺度、不同生态系统下进行长期的、多因子交互控制试验的研究。

喀斯特区不同岩性发育的土壤上植物-枯落物-土壤系统δ13C值变化特征

为了解喀斯特区不同岩性发育的土壤上林分碳元素循环特征,采用稳定碳同位素技术,研究贵州省喀斯特区白云岩、白云质砂岩、石灰岩3种岩性发育的土壤上猴樟(Cinnamomum bodinieri)、柏木(Cupressus funebris)、马桑(Coriaria nepalensis)、光皮桦(Betula luminifera)、桤木(Alnus cremastogyne)和圆果化香(Platycarya longipes)6种树种为优势种构建的林分的优势种植物-枯落物-土壤系统δ13C值的变化和土壤有机质更新。结果表明:(1)部分树种在不同岩性上的δ13C存在差异,石灰岩上柏木δ13C值与其他岩性呈极显著性差异(P<0.001),桤木在石灰岩与白云岩上呈显著性差异(P=0.024);不同树种表现为猴樟、柏木、马桑3个树种相互间或与其他树种多表现出显著性或极显著差异(P<0.05或P=0.001);树种各器官δ13C值呈叶片<枝杆<根的分配格局。(2)3种岩性上,各树种林分变化规律基本一致,均为植物叶片(新鲜枯落物)<枯落物分解层<枝杆<根<上层土壤<下层土壤。土壤层与植物体、枯落物之间的δ13C值存在极显著差异(P<0.001),土壤层与枯落物层比较,增幅较大的是白云质砂岩上的猴樟林和柏木林,分别为11.68‰,11.10‰,增幅较小的是白云岩上的马桑林和石灰岩上的桤木林,分别为1.07‰,2.73‰。(3)土壤有机质更新率最大为白云岩上马桑林43.84%,其次为石灰岩上桤木林34.17%,最低为石灰岩上的圆果化香林1.15%。白云岩上植物群落的有机碳周转率回归方程斜率K值为3.15,石灰岩上为0.85。白云质砂岩上林分的有机碳含量与δ13C值无相关性。研究结果对揭示喀斯特地区C元素循环及迁移特征和养分迁移特征具有重要意义。

中国典型生态脆弱区生态化学计量学研究进展

在人类活动和自然环境变化的相互作用下,生态脆弱区生态系统随之变迁,荒漠化、盐碱化、水土流失、植被生产力下降等是生态脆弱区面临的重要问题。生态化学计量学作为当前多学科交叉研究的热点领域,强调从生态系统能量与元素平衡角度,揭示元素生物地球化学循环和生态系统对环境变化的调控机制。为了促进对生态脆弱区碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量的深入理解,本文重点总结了近年来有关我国典型生态脆弱区植物、凋落物、土壤和土壤微生物量C、N、P生态化学计量及其对环境变化响应的研究成果,并展望未来研究方向,以期促进生态化学计量学的发展和生态脆弱区生态保护与恢复研究。研究表明,植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统C、N、P化学计量具有较强相关性,并受土壤因子、气候因子、生物因子和人类活动的显著影响。在生态脆弱区,我国北方荒漠及荒漠化地区由于较高的N∶P比值易受P限制,而青藏高原脆弱区、西南岩溶石漠化地区和黄土高原脆弱区等生态脆弱区更易受N限制;随着植被恢复,养分限制逐渐由N限制向P限制转变。生态脆弱区相对较低的养分含量和C∶N∶P比值或许可在一定程度上解释植被生产力较低的原因,而具有较高N、P化学计量内稳性的植物在贫瘠环境中具有较强竞争力和更高稳定性。今后可加强多尺度、不同生态系统植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统生态化学计量和长期、多因子交互控制实验的研究。