放牧对荒漠草原土壤和优势植物生态化学计量特征的影响

以宁夏荒漠草原土壤和优势植物为研究对象,分析放牧对荒漠草原生态系统土壤和植物C、N、P化学计量学特征的影响机制。结果表明,土壤C、C∶N、C∶P随着放牧强度的增加呈下降趋势,P呈增加趋势,而N及N∶P呈先增加后下降趋势。不同优势植物N含量对放牧强度的响应存在一定的差异,中度和重度放牧区甘草、砂珍棘豆、山苦荬、牛心朴子N含量明显低于轻度和围封禁牧N含量,牛枝子、短花针茅、中亚白草、刺叶柄棘豆、虫实、猪毛菜、乳浆大戟、骆驼蓬N含量明显高于轻度和围封禁牧N含量,表明适度放牧会显著增加某些物种的N含量;13种优势植物C∶N和C∶P在不同放牧强度下均表现为与N、P的规律相反,且不同优势植物N∶P对放牧强度的响应也存在一定的分异性。优势植物P、C∶P与土壤P、C∶P呈显著正相关,而C、N、C∶N和N∶P与土壤C、N、C∶N和N∶P无显著相关性,说明植物叶片的化学计量特征并非是由土壤养分含量特征直接决定的,而更多是受植物自身遗传特性的影响,体现了荒漠草原优势植物对极端环境具有相对稳定的适应能力。     

氮、磷添加对草地不同冠层植物叶片和根系生态化学计量特征的影响

植物碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征能反映植物与环境间的相互作用关系,是评估植物对环境变化响应的重要依据。已有的相关研究多以地上器官为主,而对地下器官关注相对较少。本研究以呼伦贝尔草地不同冠层的4种植物——羊草、披针叶黄华、达乌里芯芭和星毛委陵菜为对象,分析了氮、磷添加对其叶片和根系C∶N∶P生态化学计量特征的影响。结果表明:氮、磷添加对4种植物叶片和根系C含量没有显著影响。氮添加显著提高了3种非豆科植物叶片和根系N含量(达乌里芯芭叶片接近显著)、降低了其C∶N,而磷添加显著提高了4种植物叶片和根系P含量并显著降低了C∶P。氮、磷添加对4种植物C、N、P及其化学计量比均无显著的交互作用。4种植物中,羊草叶片和根系C∶N和C∶P在所有处理中均最高,较高的养分利用效率可能是其成为建群种的重要原因。依据植物叶片N∶P情况判断,该生态系统属于N限制类型。在植物养分限制判断中,根系N∶P不应作为养分限制判断的依据。上述研究结果说明草地植物地上地下器官对氮、磷添加的响应具有协同性,而且不同冠层的植物C、N、P生态化学计量特征对氮、磷添加的响应具有一致性。     

放牧对荒漠草原优势植物叶片养分含量和化学计量特征的影响

[目的] 阐明荒漠草原优势植物叶片养分含量对不同放牧强度的响应。[方法] 在内蒙古短花针茅荒漠草原的放牧样地上设置4个不同放牧强度的处理：对照（CK）、轻度放牧（LG）、中度放牧（MG）和重度放牧（HG）,载畜率分别为0、0.91、1.82、2.71只羊/hm²。于2020年对荒漠草原优势植物短花针茅（Stipa breviflora）、无芒隐子草（Cleistogenes songorica）、银灰旋花（Convolvulus ammannii）和冷蒿（Artemisia frigida）在不同放牧强度下叶片中的C、N、P浓度进行测定,并对其化学计量特征进行计算。[结果] 与对照区（CK）相比,重度放牧显著（P<0.05）降低了短花针茅和银灰旋花叶片的C浓度;放牧对短花针茅、无芒隐子草、银灰旋花和冷蒿叶片N含量无显著（P>0.05）影响;中度放牧显著（P<0.05）增加了短花针茅和银灰旋花叶片的P浓度,并显著（P<0.05）降低了冷蒿的P浓度;重度放牧显著（P<0.05）降低了银灰旋花的C∶N,短花针茅、银灰旋花和冷蒿的C∶P,以及短花针茅的N∶P。[结论] 放牧改变植物对养分的利用状况,不同植物对相同生境有不同的适应策略。放牧降低荒漠草原优势植物固C能力。长期中度放牧有利于荒漠草原优势植物对N、P的吸收。     

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)。     

川西北高寒沙地不同年限高山柳林下优势植物碳、氮、磷生态化学计量特征

通过采集川西北高寒沙地不同年限(6、18、24年)高山柳林下3种优势植被藏沙蒿、裂叶独活和镰荚棘豆,分别测定分析3种植被叶片、根部C、N、P化学计量特征变化特征。结果表明:不同年限高山柳林下植被C、N、P含量及其比值间存在显著差异且呈现出不同变化趋势。林下植被C含量整体下降;叶N含量呈上升趋势,根N含量随年限增长而下降;除藏沙蒿外,林下植被P含量变化不显著;C∶N变化范围为1.92~12.86;C∶P为29.18~196.88;不同年限高山柳林下植被N∶P间虽存在差异,但均表现出主要受到P限制,表明该区域植被生长主要受P限制,应注意P养分的适当补充。     

长芒草不同季节碳氮磷生态化学计量特征

内稳性理论和生长速率理论是生态化学计量学存在的前提和基础。为探讨高等植物不同发育阶段碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量及其计量比的内稳性特征以及与生长速率的关系,研究了黄土高原天然草地建群种植物长芒草（Stipa bungeana）地上组织C、N、P含量季节动态及其化学计量比的变化,探讨家畜采食对植物体内元素内稳性的影响。结果表明,围封样地（1）长芒草3-7月地上生物量逐步增加,且最大生长速率出现在3-5月;3-5月植物体C∶N、C∶P、N∶P显著提高,不符合生长速率理论。（2）长芒草C含量3-5月显著升高,5-9月差异不显著,而N和P含量3月含量最高,5-9月逐渐降低;3-9月,长芒草的C∶N与C∶P表现出逐渐增加的趋势,而N∶P表现出先增大后减小的趋势,不同生育时期长芒草C含量和N∶P的变异系数较小,分别为3.65%和6.60%,表现出较强的内稳性,而N、P含量及C∶N、C∶P的变异系数均大于30%。放牧样地,（1）长芒草叶片N、P含量均高于围封样地,C∶N和C∶P小于围封草地,且5、7月N∶P高于围封草地。（2）长芒草C含量和N∶P变异也较小,但N∶P变异明显大于围封草地,为21.30%。表明放牧影响长芒草C、N、P计量特征,且C、N∶P具有较强的内稳性。     

氮添加对贝加尔针茅草原植物和土壤化学计量特征的影响

以贝加尔针茅草原为研究对象,设置N₀(0 kg N·hm^-2)、N₃₀(30 kg N·hm^-2)、N₅₀(50 kg N·hm^-2)、N₁₀₀(100 kg N·hm^-2)、N₁₅₀(150 kg N·hm^-2)5个氮添加水平,研究不同氮添加水平对6种植物叶C、N、P计量特征和土壤C、N、P计量特征的影响,分析植物计量特征与土壤计量特征的相关性,为深入理解N沉降增加对草原群落结构的影响提供基础数据。结果表明,自然条件下,6种植物叶C、N、P含量和计量特征存在显著的差异,表现为扁蓿豆叶C、N、P含量和叶N∶P最高,贝加尔针茅叶N、P含量最低,线叶菊叶C含量最低。氮添加提高了除扁蓿豆以外其他5种植物叶N含量,叶C∶P和叶N∶P,降低了叶P含量和叶C∶N,而叶C含量无一致变化趋势。氮添加提高了土壤有机碳含量、土壤N∶P,对土壤全氮含量和土壤C∶N无显著性影响。羊草、羽茅、线叶菊和草地麻花头叶N含量与土壤有机碳、土壤N∶P呈显著正相关,贝加尔针茅、羊草、羽茅和草地麻花头叶N∶P与土壤有机碳、土壤C∶P呈显著正相关。综合分析表明,土壤有机碳、土壤N∶P和土壤C∶P是影响6种植物叶C、N、P含量和计量特征的主要影响因素,但不同植物对氮添加的响应不同,意味着长期氮添加可能会改变贝加尔针茅草原生态系统的结构。     

放牧强度对高寒草甸植物叶片生态化学计量特征的影响

在青藏高原高寒草甸封育、适度放牧、重度放牧3种放牧强度中,选取并测定了异针茅、麻花艽、蒲公英3种植物叶片中C、N、P的含量,探讨了植物叶片的化学计量特征对不同放牧强度的响应机制。结果表明:3种植物叶片在不同放牧强度样地中C含量无差异;3种植物叶片N、P含量在重度放牧草地中高于其他两种放牧强度,且重度放牧草地整体受N限制,其他两种草地植物受P限制;重度放牧草地的C/P、N/P比值显著低于其他两种草地放牧强度中的比值,说明重度放牧草地3种植物采取了快速生长策略,而且不同物种在不同生境中受养分限制的程度不同。以上结果说明草地的放牧强度不同,在很大程度上间接改变植物对养分的利用状况,不同植物对相同生境有不同的适应策略。     

降水量及N添加对宁夏荒漠草原土壤C:N:P生态化学计量特征和植被群落组成的影响

为了解降水格局改变和大气氮(N)沉降增加背景下土壤碳(C)∶N∶磷(P)平衡关系的改变是否会影响到荒漠草原植被群落组成, 基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量(降水量减少50%、降水量减少30%、自然降水量、降水量增加30%和降水量增加50%)、N添加(0和5 g·m^-2·yr^-1)及其交互作用的野外试验, 初步分析了土壤C∶N∶P生态化学计量特征和植物群落组成的变化趋势以及二者的关系。结果表明, 增加降水量降低了土壤有机C、全N和N∶P。N添加及其与降水量的交互作用对土壤C∶N∶P生态化学计量特征的影响较小; 适量增加降水量刺激了多数植物生长, 提高了群落多样性。过量增加降水量导致猪毛蒿种群生物量急增, 且N添加对降水量效应有促进作用, 从而降低了群落多样性; 土壤含水量、全N、有机C和N∶P与种群生物量关系较为密切, 土壤含水量、有机C、C∶P和C∶N与多样性指数存在较强的相关关系。以上结果意味着降水量会通过调控土壤水分有效性, 改变土壤与植物之间N和P的满足程度, 从而对植物生长策略和群落多样性产生影响; 短期N添加对土壤养分有效性影响较小。因此, 还需通过长期的原位试验, 对N添加及其与降水量交互作用下土壤C∶N∶P计量平衡与植物群落组成的关系进行深入探讨。     

塔克拉玛干沙漠南缘荒漠绿洲过渡带不同土地利用影响下优势植物化学计量特征

荒漠绿洲过渡带天然植被对于绿洲生态环境的维护具有非常重要的意义。土地利用等绿洲化的人类活动如何影响天然植被对于评估过渡带的植被结构和功能非常重要。生态化学计量学在限制性营养判断和评估生态系统稳定性上得到了广泛利用。以塔克拉玛干沙漠南缘典型植物多枝柽柳、疏叶骆驼刺和花花柴为研究对象,研究不同土地利用方式和强度对植物碳(C)、氮(N)、磷(P)、C∶N、C∶P和N∶P的影响。研究表明,3种植物的C、N、P、C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为385.94 mg·g^-1、13.62 mg·g^-1、1.49 mg·g^-1、30.33、294.01和9.69。与干旱区以及全球其他群落类型相比,植物C和P处于中间水平,而N则普遍低于其他区域。土壤的利用方式、强度以及二者的交互作用能够显著影响大部分指标。过渡带不同利用方式外围荒漠样点C、N、P及其比值差异较大,土地利用后也具有较大的差异。土地利用后,3种植物的总C呈下降趋势,而N和P整体呈增加趋势,利用程度越高,增加越明显,但也受物种差异的影响。土壤与植物元素含量的相关关系在物种间具差异性,土壤与柽柳和花花柴两种植物营养之间相关性非常低。3种植物的N和P之间具有显著相关性。塔克拉玛干沙漠南缘区域植物普遍缺少N素,土地利用在一定程度上缓解这种N素缺乏。随着荒漠绿洲过渡带利用强度的变化,预计过渡带植被的化学计量将发生不同的改变。     

不同利用方式下贝加尔针茅草原植物和土壤的生态化学计量特征

掌握不同利用方式对草原植物和土壤碳、氮和磷生态化学计量特征的影响,可为全面分析和评估不同利用方式对草原生态系统的影响提供基础数据.以贝加尔针茅草原围封、放牧和刈割3种草地为研究对象,研究不同利用方式对贝加尔针茅、羊草和扁蓿豆3种主要植物叶片和土壤碳、氮和磷化学计量特征的影响,分析植物与土壤化学计量之间的相互关系.结果 ...     

不同干扰方式下温性草甸草原土壤碳氮磷化学计量特征及其储量研究

为阐明不同干扰方式对呼伦贝尔温性草甸草原土壤碳氮磷化学计量特征及储量分布的影响,本研究于2021年8月末在多年围封、刈割和放牧草地进行样品采集与分析测试。结果表明：地上生物量和凋落物生物量均以围封草地最高,放牧草地最低;3种干扰方式下,土壤容重均随土层深度的增加而增大,土壤含水率均随土层深度的增加而减小,在相同土层,放牧干扰下土壤容重最大,土壤含水率最低;3种干扰方式下,土壤碳氮磷含量均随土层深度的增加而降低,放牧干扰草地中三者含量最低;围封和刈割干扰草地土壤C/N高于放牧干扰草地,而C/P和N/P均以放牧干扰草地最高;放牧干扰草地碳氮磷储量在0~30cm土层的分布占比最高,呈现表层聚集;干扰方式和土层深度及其交互作用均能显著影响土壤理化性质及计量特征。综上,适度干扰更有利于温性草甸草原的可持续发展。     

封育措施下荒漠草原针茅植物-土壤C、N、P化学计量特征

以内蒙古希拉穆仁典型荒漠草原封育措施(完全封育、季节封育)下优势植物短花针茅及克氏针茅为研究对象,通过测定其叶片、枯落物和土壤C、N、P 含量及化学计量特征,分析封育措施下两种针茅养分变化特征及养分限制因素。结果表明:1)两种针茅叶片及枯落物C、N、P含量均表现为完全封育>季节封育,土壤N含量为完全封育(2.54 g·kg^-1)<季节封育(2.75 g·kg^-1);2)两种针茅植物叶片C/N、C/ P表现为季节封育>完全封育(P<0.05),说明完全封育降低了两种植物的固碳能力,土壤C/N与C/P均表现为完全封育(6.03、39.80)>季节封育(4.92、36.58)且差异显著(P<0.05);3)不同封育措施两种针茅叶片N/P>16,说明封育下两种针茅植物在研究区内主要受P的限制。研究结果进一步为荒漠草原可持续恢复管理提供科学指导。     

青海森林凋落物生态化学计量特征及其影响因子

凋落物在调节植物-土壤间养分循环和维持森林生态系统物质平衡中具有重要作用。为阐明青海省不同林型(针叶林、阔叶林)森林生态系统凋落物养分含量以及影响凋落物养分变化的环境因子,本研究以青海21个地区的针叶林、阔叶林地表凋落物为研究对象,分析不同林型和海拔上凋落物养分、生态化学计量特征变化规律及其影响因子。结果表明:1)不同海拔分区上,针叶林凋落物碳(C)、氮(N)含量、C∶P、N∶P高于阔叶林,而磷(P)含量低于阔叶林;2)针叶林凋落物N、P含量、C∶N、C∶P、N∶P均与海拔呈线性关系(P<0.001),即N含量、C∶P、N∶P随海拔升高递增,P含量、C∶N随海拔升高递减;3)两种林型(针叶林、阔叶林)凋落物现存量、养分含量及生态化学计量特征与经纬度、坡度、郁闭度、群落高度、样地投影面积均存在显著相关性(除阔叶林P和C∶P外);4)两种林型(针叶林、阔叶林)凋落物C、N、P含量较低;针叶林、阔叶林普遍受到N限制(N∶P<14),其中针叶林在高海拔地区又受到P限制(14相似文献   

氮素添加对贝加尔针茅草原土壤团聚体碳、氮和磷生态化学计量学特征的影响

大气氮沉降增加作为全球气候变化的重要现象, 其对草原生态系统的影响成为生态学研究热点之一。掌握氮沉降对草原土壤团聚体碳(C)、氮(N)和磷(P)生态化学计量学特征的影响,可为全面分析和评估氮沉降对草原生态系统的影响提供基础资料。自2010年起,在内蒙古贝加尔针茅草原典型地段设置N₀ (0 kg N·hm^-2·yr^-1)、N₁₅ (15 kg N·hm^-2·yr^-1)、N₃₀ (30 kg N·hm^-2·yr^-1)、N₅₀ (50 kg N·hm^-2·yr^-1)、N₁₀₀ (100 kg N·hm^-2·yr^-1)、N₁₅₀ (150 kg N·hm^-2·yr^-1) 6个氮素添加处理模拟氮沉降野外控制试验。结果表明:氮素添加极显著提高了土壤团聚体的稳定性和>2 mm团聚体比例(P<0.01);各氮素添加处理中0.25~2 mm团聚体有机碳、全氮含量均显著高于其他粒径(P<0.05),全磷含量在各粒径团聚体中差异不显著;与对照相比,氮素添加显著提高了>0.25 mm土壤大团聚体有机碳和全氮含量(P<0.05),对全磷无显著影响;氮素添加导致>0.25 mm土壤大团聚体C/N降低,0.25~2 mm土壤团聚体 C/P、N/P升高(P<0.05)。综合分析,氮添加在一定程度上促进了土壤的固碳潜力,提高了土壤团聚体有机质的矿化速率,随着氮素添加水平的提高,土壤团聚体中P元素成为限制草原植物生长的主要限制因子。