黄土高原刺槐叶片生态化学计量学特征

对黄土高原区域尺度特定物种叶片生态化学计量的研究,有助于解释环境因素对植物元素及其化学计量学特征的影响。对我国黄土高原中部从南到北分布的14个样点的刺槐（Robinia pseudoacacia）叶片C、N、P的含量、地理分布格局及其与土壤含量的相关关系进行了研究。叶片C、N、P含量的算数平均数分别为454.63,21.38,2.09 mg/g;叶片C/P、C/N、N/P的算数平均值分别为226.51,21.61,10.73。阴坡和阳坡的刺槐叶片三种元素含量差异性均不显著。阳坡和阴坡刺槐叶片C、N、P含量地理分布格局是基本一致的,C随着纬度升高呈现先增加再减小的趋势,N和P的含量均随纬度升高而增加,但只有阴坡刺槐叶片的C含量随着纬度的升高呈现显著的先增加再减小的趋势（0.01 < P < 0.05）,其他均未达到显著水平。刺槐叶片C含量与土壤C含量、土壤N含量之间有显著的负相关关系,而叶片N、P含量不随土壤含量而显著变化,说明刺槐叶片N、P元素含量具有保守性,受环境因素影响较小。     

黄河三角洲废弃盐田复垦土壤碳氮磷生态化学计量学特征

选取黄河三角洲废弃盐田复垦1,2,3,4,7,8,9年7个复垦年限及农田（非复垦形成）0—100 cm土层土壤为研究对象,通过测定复垦土壤有机碳（SOC）、总氮（TN）、总磷（TP）含量,分析不同复垦年限及农田土壤养分时空变异格局及化学计量学特征,并同步测定土壤理化性状、酶活性,计算土壤C、N、P储量。结果表明：废弃盐田复垦1,2,3,4,7,8,9年0—100 cm土层土壤SOC、TN含量远低于全国平均水平;复垦1,2年0—100 cm土层土壤TP含量低于全国平均水平,复垦3,4,7,8,9年土壤TP含量持平或略高于全国平均含量。随复垦年限的增加,土壤SOC、TN含量及N/P先降低后升高,C/N先升高后降低,C/P在复垦7年后持续升高,0—20 cm土层C、N、P储量不断增加,而TP含量则表现为波动变化的特征。随土层深度增加,土壤TP含量及除复垦1年外的土壤TN含量先升高后降低,C/N持续增加,N/P持续降低,而不同复垦年限土壤SOC含量、C/P仅在0—40 cm土层具有明显的垂直变化规律。不同复垦年限0—20,20—40 cm土层土壤SOC、TN、TP与土壤容重呈显著负相关,与脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶呈极显著或显著正相关,土壤C储量与C/N、C/P呈极显著正相关。相关性分析还表明,土壤SOC、TN含量是调控复垦土壤生态化学计量比的主要因素。     

矿区土地修复与生态恢复

本文在回顾中国矿区土地修复与恢复重建研究工作的历史基础上 ,着重从土壤科学与生态学的角度综述 (1 )矿区土地修复与生态恢复的限制因素 ;(2 )矿区退化土壤的物理和化学修复 ;(3 )矿区金属污染土壤的植物稳定和提取修复 ;(4 )矿区污染土壤的植物 -微生物及动物协同修复 ;(5 )矿区土地修复的技术要求与管理 ;(6)矿区土地修复与生态恢复的未来研究与发展。旨在推动中国矿区土地资源修复与生态环境恢复的理论研究和技术发展。     

岩溶区不同恢复阶段檵木根际土壤生态化学计量学特征

[目的]探讨不同植被恢复阶段中檵木(Loropetalum chinense)根际土壤生态化学计量学特征,揭示岩溶石漠化区不同恢复阶段下檵木养分利用规律及限制因子,为岩溶区植被恢复与重建提供科学依据。[方法]利用生态化学计量学方法,分析桂西北岩溶区不同植被恢复阶段(灌木林、原生林)檵木根际土壤生态化学计量学特征。[结果]檵木根际土壤C、N、P含量表现为灌木林阶段高于原生林阶段,而C∶N,C∶P,N∶P比值则刚好相反;同一植被恢复阶段,不同坡位间檵木根际土壤C∶P与N∶P比值存在显著差异;相关性分析表明,土壤C含量与土壤N∶P含量存在显著正相关关系,土壤N,P均与C∶N,C∶P,N∶P存在显著正相关关系,土壤C∶P与C∶N,N∶P存在显著正相关关系。[结论]檵木根际养分供应状况与其生境密切相关,在植被恢复前期(灌木林)檵木生长容易受N素限制,到植被恢复后期檵木生长易受P素限制。     

黄土高原不同封育年限草地土壤与植物根系的生态化学计量特征

黄土高原特别是干草原地区植被演替的研究比较薄弱。当前植物生态化学计量学的研究主要集中在植物叶片方面,对根系的研究较少。选取宁夏云雾山草原植被不同封育年限的土壤和植物样品,以生态化学计量学原理为基础,测定并分析了土壤与根系的碳(C)、氮(N)、磷(P)及其生态化学计量比与相互关系。结果表明:(1)随着封育年限的增加,土壤容重逐渐减小,土壤有机碳和全氮变异性较大,全磷变异性较小,且封育初期土壤有机碳和全氮含量先降后升,至封育20、30年,保持相对平稳。0~20 cm土层土壤的碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)、氮磷比(N∶P)分别为9.04~9.63、19.62~32.27、2.14~3.37,20~40 cm土层土壤的分别为8.68~9.22、15.74~26.32、1.80~3.03。土壤有机碳与全氮、全磷之间存在极显著的正相关。(2)植物根系C、N、P含量变化范围分别为357.6~381.4 g kg-1、7.35~8.18 g kg-1、0.54~0.70 g kg-1;根系中的C元素含量随封育年限的增加逐渐升高,N、P元素含量均小于全球平均值。根系C∶N随着封育年限的增加变异性较大,C∶P、N∶P随着封育年限的增加变异性较小。(3)植物根系的C∶N∶P化学计量特征受土壤的影响调控大于其自身,且土壤磷含量对植物根系C∶N∶P生态化学计量特征影响的显著性(p0.01)大于土壤氮含量(p0.05)。此外,该地区封禁后,草地生产力易受到土壤N含量的限制。     

黑岱沟露天煤矿优势植物叶片及枯落物生态化学计量特征

以准格尔黑岱沟露天煤矿复垦区8种优势种植物的叶片及对应叶片枯落物为研究对象,通过对其碳、氮、磷、钾含量及生态化学计量学特征的研究,探讨退化生态系统植物内稳性、不同植被类型与NP限制率的关系,以期为黄土高原植被恢复与重建以及不同物种的合理配置提供合理建议,为完善生态化学计量学理论提供支撑。结果表明,不同植物叶片C、N、P、K的变化范围分别为418.2~564.1、7.19~33.21、0.82~2.37、4.98~32.77 g kg-1。不同植物叶片的生态化学计量学特征N∶P、P∶K、N∶K、C∶N、C∶P、C∶K比变化范围分别为7.16~22.45、0.036~0.23、0.70~4.55、14.92~64.44、218.54~557.36、12.78~121.14。该地区3种植被类型钾含量差异显著,草本植物叶片钾含量显著高于乔木林和灌木林。不同植被类型植物叶片N∶P比表现为灌木(18.86)草本(15.44)乔木(14.68),说明该区灌木林主要受P含量的限制,草本和乔木植物主要受N、P含量共同限制,该地区植被恢复应该以灌木为主。     

贵州月亮山5个优势树种叶片与土壤生态化学计量特征

生态化学计量学是研究生态过程和生态作用中化学元素平衡的科学,对于揭示植物对营养元素的需要和土壤的养分供给能力具有十分重要的意义。以贵州省月亮山优势树种麻栎、枫香、木荷、马尾松、杉木为研究对象,对上层、中层及下层叶片以及群落土壤进行取样,测定C,N,P含量并分析生态化学计量学特征。结果表明:(1)贵州月亮山优势树种叶片C,N,P平均含量分别为(530.06±34.12)mg/g,(14.80±2.35)mg/g,(0.98±0.14)mg/g,叶片C∶N,C∶P,N∶P平均含量分别为(37.95±2.74),(572.9±34.5),(15.93±2.11)。0—30cm土壤C,N,P平均含量分别为(33.53±3.22)mg/g,(10.92±1.52)mg/g,(0.44±0.08)mg/g。(2)贵州月亮山5个优势树种上层、中层及下层叶片的碳、氮、磷及化学计量均不存在显著差异,表明叶位对叶片C,N,P含量未产生影响。(3)贵州月亮山落叶树种C,C∶N,C∶P显著小于常绿树种,N,P含量则显著大于常绿树种。(4)贵州月亮山非喀斯特森林群落0—20cm土层C含量远低于同一纬度带的喀斯特森林,N含量远高于同一纬度带的喀斯特森林,而叶片C,N含量则相反。(5)本研究土壤C,N,P之间均表现出极显著正相关(p0.01),叶片C与土壤P表现出显著负相关(p0.05),其余均无相关关系。研究结果可为同纬度带喀斯特森林与非喀斯特森林对比研究提供科学基础。     

不同恢复年限侵蚀红壤生态化学计量特征

为了解侵蚀红壤碳、氮、磷分配格局及化学计量特征,本文在长汀县侵蚀红壤区选取不同恢复年限(2、13、30、33年)、立地条件相近、样地情况基本一致的马尾松林作为研究对象,以未治理侵蚀地(CKl)和次生林(CK2)为对照,对其土壤总有机碳、全氮和全磷质量分数及其化学计量比的特征进行测定和分析.结果表明:1)随恢复年限的增加,土壤总有机碳和全氮质量分数呈线性增加,土壤全磷质量分数无显著变化,恢复2 ～33 a的马尾松林土壤总有机碳、全氮和全磷质量分数仍显著低于CK2土壤,表明土壤肥力的恢复是一个漫长的过程.2)土壤C∶N、C∶P、N∶P随恢复年限的增加呈上升趋势,恢复2～33 a的马尾松林土壤C∶N逐渐趋向CK2.3)土壤C∶N和C∶P与土壤总有机碳质量分数呈正显著相关,土壤N∶P与全氮质量分数呈显著正相关,土壤N∶P与全磷质量分数相关性不显著,表明侵蚀退化红壤恢复过程中,土壤化学计量比主要受土壤碳和氮质量分数的控制,暗示着侵蚀红壤现阶段的植被恢复对N素的响应比对P素的响应更敏感.     

神东矿区典型植被不同恢复年限对土壤质量的影响

为揭示矿区土壤质量在植被恢复过程中的变化,采用野外调查和室内分析相结合的方法,以神东矿区中心10个矿区不同恢复年限典型植被种植区土壤为研究对象,测定了土壤容重和全氮、碱解氮、有机质、有效磷、速效钾含量等6项理化指标,通过主成分分析确定了各评价指标权重值,并运用土壤质量指数法对土壤质量进行了评价。结果表明:各指标按权重值排序为全氮(0.198)>速效钾(0.187)>碱解氮(0.182)>有机质(0.177)>容重(0.172)>有效磷(0.084);樟子松、山杏和柠条种植区的土壤质量指数与恢复年限呈线性变化关系,油松和小叶杨种植区的土壤质量指数与恢复年限呈对数变化关系,沙棘、沙柳和黑沙蒿种植区的土壤质量指数与恢复年限呈抛物线关系。总体来说,矿区典型植被恢复对土壤质量有较好的改良效果,在今后的生态治理过程中,需要对恢复年限较长的植被类型加强人工管护,防止土壤质量退化。     

山西西山煤矿矿区不同类型植被修复土壤的生态化学计量特征

分析矿区人工重建生态系统土壤有机碳(SOC)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征,旨在揭示不同植被修复土壤养分恢复、循环与运转规律,为矿区生态系统的修复与管理提供理论依据。以山西省太原市西山煤矿废弃区2006年复垦栽植的火炬树(Rhus typhina)、松树(Pinus tabuliformis)和栎树(Quercus liaotungensis)三种典型植被修复区为研究对象,分析比较了不同植被修复区土壤生态化学计量特征。结果表明:(1)矿区内植被修复区0～30 cm土层土壤SOC、N、P含量均显著高于自然恢复区。栎树修复区0～30 cm土层土壤SOC、N含量显著高于松树和火炬树修复区(P <0.05),而P含量在三种植被修复区土壤中差异不显著(P> 0.05);(2)矿区内植被修复区0～30 cm土层土壤C/N、C/P、N/P均显著高于自然恢复区(P <0.05)。火炬树修复区0～30 cm土层土壤C/N平均值为18.17,显著高于松树和栎树修复区的11.51和13.34(P <0.05);栎树修复区0～30cm土层土壤N/P、C/P平均值为1.23、16....     

黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤养分及生态化学计量特征

[目的]探究黄土丘陵区土地利用方式变化前后土壤养分及生态化学计量比的变化特征,为该区农业生产以及生态恢复工作提供科学依据。[方法]选取山西省永和县岔口小流域因生态工程的实施而改变土地利用方式的坡改梯地(梯田)、退耕还林地(林地)、地埂核桃园地(园地)3种样地为研究对象,以现有坡耕地为对照,利用时空互代法,比较不同土地利用方式变化前后0—20 cm,20—40 cm土壤C,N,P,K含量以及生态化学计量比的差异。[结果]①流域各种生态恢复措施实施后,土壤C,N元素含量明显增加,梯田、林地、园地0—40 cm土壤有机C含量分别是坡耕地的1.38,2.44和1.09倍,全N含量分别是坡耕地的1.76,2.66,1.68倍。P,K元素增加量不明显,林地相比其他2种土地利用方式对C,N元素的固持更加明显;②通过分析土壤养分化学计量比的关系,发现流域土壤的限制性元素为C,N元素;③流域土壤养分及计量比之间存在着稳定的耦合关系,C-N之间的耦合关系最为显著且在各元素和生态化学计量比稳定方面发挥着重要作用。[结论]流域3种土地利用方式有效地改变了土壤全量养分含量和元素的生态化学计量比,有利于流域的生态保护和植被修复。     

福州不同农田土地利用类型土壤碳氮磷生态化学计量学特征

为阐明不同土地利用类型土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量学特征,对福州农田不同土地利用类型(水稻田、菜地和茉莉园)下的土壤全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其生态化学计量学特征进行测定和分析。结果表明:土壤TC含量均值基本表现为水稻田菜地茉莉园(P0.05);在春、秋季节土壤TN含量均值表现为水稻田菜地茉莉园(P0.05),在夏、冬节季表现为菜地水稻田茉莉园(P0.05);在各个季节菜地土壤TP含量均值均为最大(P0.05),在冬季土壤TP含量均值达到最大(P0.05)。土壤C/N、C/P和N/P在各个土地类型下均值分别为10.17～12.89,0.46～0.86,4.76～9.61,C/N季节差异不显著,唯有夏季略高于其他季节,菜地土壤C/N在各个季节均低于水稻田和茉莉园(P0.05);C/P和N/P在全年内季节差异不显著,均表现为水稻田菜地茉莉园(P0.05)。菜地土壤C和N储量在各个季节均高于水稻田与茉莉园土壤(P0.05),各个季节里水稻田和茉莉园土壤C和N储量无明显差异,秋季各个土壤类型C和N储量基本低于其他季节(P0.05)。在各个季节P储量均值表现为菜地茉莉园水稻田(P0.05)。总体来看,与其他土壤相比,茉莉园土壤C、N、P含量最低,菜地土壤N和P含量以及储量较高,且土壤碳氮磷生态化学计量学特征在不同土地利用类型下差异显著,其生态化学计量学特征对土壤碳氮磷固持及限制性养分具有一定的指示作用。     

三峡库区不同植被土壤微生物量碳氮磷生态化学计量特征

土壤微生物通过矿化和固持营养而显著影响土壤肥力。以湖北宜昌点军区三种植被类型(柏树、橘树、菜地)的土壤作为研究对象,对土壤微生物量碳氮磷及其生态化学计量进行了研究,探讨了不同植被覆盖土壤微生物量碳氮磷特征及它们之间的联系。结果表明:不同植被覆盖显著改变土壤微生物量碳氮磷含量,土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)都是柏树地显著大于柑橘地和菜地,而菜地和柑橘地之间无显著性差异。土壤微生物量磷(MBP)的大小顺序为菜地柏树地橘树地。相关性分析的结果表明土壤有机碳、全氮和微生物量碳氮互相之间具有显著的正相关性(p0.01),土壤全磷与土壤微生物量磷之间也具有显著的正相关性(p0.01),这意味着土壤微生物量可以作为土壤肥力变化的指标。三种植被类型的土壤MBC/MBN之间都无显著性差异,而土壤MBC/MBP和MBN/MBP的变化顺序是橘树地柏树地菜地。MBC/MBP和MBN/MBP与MBP之间具有显著的负相关性(p0.01),而微生物碳氮与MBC/MBN,MBN/MBP和MBC/MBP之间都无显著的相关性。这意味着土壤MBC/MBP和MBN/MBP的变化主要与微生物量磷具有显著的关系。     

海州露天煤矿排土场复垦区不同土地利用类型土壤入渗特征

为揭示排土场复垦区不同土地利用类型土壤的水源涵养功能,采用野外实地双环入渗试验和室内理化分析方法,系统地研究了海州露天煤矿排土场复垦区不同土地利用类型(乔木林地、灌木林地、农用地、荒草地)土壤入渗特性及其影响因素。结果表明:不同土地利用类型下的土壤初始入渗率、稳定入渗率和累计入渗量均表现为乔木林地灌木林地农用地荒草地;不同土地利用类型下土壤入渗过程的拟合优度存在差异,G-P综合模型、Kastiakov模型、Horton模型的平均拟合优度依次为0.926,0.908,0.905。G-P综合模型相对误差为79.21%~123.69%,更接近排土场复垦区土壤入渗的实际过程,可作为排土场复垦区土壤入渗过程的预测模型;不同土地利用类型下土壤初始入渗率与非毛管孔隙度呈显著正相关,稳定入渗率和累计入渗量与非毛管孔隙度、砾石含量和部分根系特征呈显著正相关;采用主成分分析评价的土壤入渗能力排序为乔木林地灌木林地农用地荒草地,初始入渗率、稳定入渗率、14min入渗率和累积入渗量的主成分方差累积贡献率为99.047%,较好地表达了土壤入渗能力。     

永利露天煤矿排土场不同植被类型下土壤理化性质和酶活性研究

以鄂尔多斯市准格尔旗永利露天煤矿排土场不同植被类型(苜蓿、沙打旺、沙打旺+油松)土壤为研究对象,以复垦1a土壤为对照(CK),探讨了永利煤矿排土场不同植被类型条件下土壤理化性质和酶活性变化特征,以及两者之间的相关关系,为该区露天煤矿排土场的植被恢复工作提供理论依据。结果表明:矿区复垦对土壤质量有一定的改善,表现为沙打旺苜蓿沙打旺+油松CK,土壤酶活也得到了一定改善。0—10cm土层,沙打旺的有机碳为5.18g/kg,显著高于其他植被恢复措施,沙打旺对于改良土壤有一定的优势;土壤有机碳、全氮、酶活性随着土层深度的加深而降低,土壤酶活性与土壤养分之间存在不同程度的相关性,土壤磷酸酶、蔗糖酶与土壤容重呈显著正相关关系;不同植被类型间土壤酶活性亦存在显著差异,土壤蔗糖酶表现为沙打旺苜蓿沙打旺+油松CK,沙打旺脲酶显著高于其他植被类型及CK。     

平朔矿区露天煤矿排土场复垦类型及微地形对土壤养分的影响

研究土地复垦类型及微地形对土壤养分的影响对于指导土地复垦实践,控制复垦土地水土流失等具有重要的理论意义和实际应用价值。以平朔露天煤矿排土场为例,借助数理统计方法分析评价复垦类型与微地形因子(高程、坡度、坡向)对土壤有机碳、全氮、全磷、有效磷及速效钾含量的影响。结果表明:(1)复垦类型对各项土壤养分含量影响较为显著,不同的复垦类型中,各项土壤养分含量排序均为耕地林地草地;其中,土壤有机碳、全氮、全磷及速效钾含量,耕地分别为草地的2.15~2.68倍,林地的1.48~1.78倍,对于土壤有效磷,耕地中的含量为71.24mg/kg,为草地的11倍,林地的4倍;(2)坡度与土壤养分含量之间存在显著的相关性(p0.05),而高程、坡向与土壤养分含量的相关性较弱,表明排土场复垦区土壤养分受坡度影响较大,而受高程与坡向的影响较小;(3)复垦类型与坡度的交互作用对土壤养分含量产生一定的影响:同一复垦类型的不同坡度的土地养分含量存在差异,耕地的土壤养分含量随着坡度的增大在降低;同一坡度,不同的复垦类型条件下,土壤养分差异显著,总体趋势为耕地林地草地。     

露天煤矿排土场不同植被类型持水能力评价

采用野外调查和室内综合分析,系统研究了露天煤矿排土场不同植被类型的枯落物特征、土壤物理性质、土壤渗透性能和蓄水能力变化,并采用主成分分析对各样地持水能力进行综合评价。结果表明:不同植被类型枯落物的厚度和蓄积量均差异显著(P0.05),乔木林地、灌木林地和荒草地枯落物厚度依次为1.80,1.23,0.83cm,枯落物蓄积量为6.76,2.96,0.58t/hm~2;乔木林地枯落物的持水能力和拦蓄能力最强,显著大于灌木林地和荒草地(P0.05)。各样地土壤容重依次为荒草地灌木林地乔木林地,乔木林地和灌木林地的土壤入渗能力显著高于荒草地(P0.05),初始入渗率、稳定入渗率和渗透总量分别为1.53~4.08mm/min、0.20~1.51mm/min和28~133mL。乔木林地和灌木林地的实际库容大于荒草地,林地水库贮水效率显著高于荒草地(P0.05)。采用主成分分析法评价露天煤矿排土场不同植被类型的持水能力,15个评价指标可优化为3个主成分,累计贡献率为96.832%,各样地持水能力综合得分为乔木林地灌木林地荒草地。从排土场枯落物层和土壤层的持水能力角度,可选择乔木树种(刺槐)作为主要复垦植被。     

基于植被重建的宁东矿区煤矸石山立地类型及其特征

[目的]研究煤炭开采形成的煤矸石山占压土地并造成的地表植被破坏,正确划分煤矸石山立地类型,为矿区生态恢复与重建提供依据。[方法]以宁东矿区煤矸石山为研究对象,选取微地形、海拔、覆土厚度、土壤质地等10个立地因子进行调查分析,利用主成分分析和聚类分析等方法,划分煤矸石山立地类型。[结果]应用主成分分析法确定出主导立地因子为:微地形、覆土厚度、土壤质地;再依据主导因子对研究样地进行聚类分析划分出宁东矿区煤矸石山3个立地类型组,5个立地类型亚组,8个立地类型。煤矸石山平台面积较大,边坡坡度32°～40°之间,覆土厚度多在30 cm以上,土壤田间持水量16.82%～34.85%,全K含量34.29～46.61 g/kg,属于极高水平,全P含量0.31～0.62 g/kg,为中下或低水平,而土壤有机质、全N含量均属于极低水平,煤矸石山土壤偏碱性。[结论]在宁东矿区煤矸石山重建时应因地制宜,覆土砾石含量较少时,选择以乔木为主的乔灌型混交模式,或以灌木为主的灌木林或灌草型;砾石含量较多时,选择以草本为主的灌草型;土壤为轻砾石土时,撒播草籽。