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。     

三江源区高寒草地根系-土壤C、N、P生态化学计量特征

植物生态化学计量学及内稳性特征对于研究C、N、P元素与植物生长之间的关系、限制性养分的判断、生态系统的稳定性等方面有重要意义,但对高寒草地生态系统的相关研究报道较少,鉴于此,以三江源区4类高寒草地为研究对象,测定并分析了根系与土壤C、N、P生态化学计量关系特征以及根系生态化学内稳性特征。结果表明,不同类型高寒草地0～20 cm植物根系C含量平均为27.42%～44.8%;0～20cm根系全N含量平均为1%～1.68%;0～20cm根系全P含量平均为0.07%～0.16%。高寒草原植物根系各指标均具有内稳性特征;高寒草甸植物根系C∶N属于弱内稳态;沼泽草甸植物根系P属于敏感态,N∶P是弱内稳态;人工草地植物根系N是弱敏感态,根系P是敏感态。说明高寒草原植物根系具有相对较高的内稳性,可能是其能适应极端环境胁迫的原因;高寒草甸植物根系C、N含量受土壤环境的影响较大,沼泽草甸和人工草地植物根系N、P含量受土壤环境影响较大。高寒草原、高寒草甸、沼泽草甸、人工草地根系C∶N分别为19.35、20.68、19.7、46.02;根系C∶P分别为443.03、208.08、183.71、360.29,根...     

封育对沙质荒漠草地植被特征及稳定性影响

以脆弱沙质荒漠草地为对象,研究封育年限(封育3年、封育5年、封育8年及对照)对沙质荒漠草地群落植被特征、物种多样性、主要物种重要值及草地群落稳定性的影响,为沙质荒漠草地恢复,寻找合理封育年限提供依据。结果表明:封育后沙质荒漠草地物种丰富度、Simpson指数、Shannon-wiener指数均显著增长,至封育8年分别从2.8、0.53、0.88增加到4.2、0.65、1.21,Pielou均匀度指数降低;群落生物量、高度和密度均显著增加,分别增加了31.50%~155.03%、25.42%~54.24%、34.91%~66.40%;封育后建群种沙漠绢蒿始终占优势,重要值最大达到0.57,角果藜重要值下降,猪毛菜重要值升高;群落稳定性表现为:封育8年封育5年封育3年对照。因此,封育提高了沙质荒漠草地群落多样性,增加了群落的稳定性。     

降水量对荒漠草原植物群落多样性和C:N:P生态化学计量特征的影响

基于2014年在宁夏荒漠草原设立的降水量变化的野外模拟试验平台(年均降水量减少50%、减少30%、增加30%、增加50%以及对照),研究了植物群落多样性和C:N:P生态化学计量特征的变化,并分析了二者间的关系。结果表明,减少降水量降低了白草(Pennisetum centrasiaticum)种群生物量,但对其他物种种群生物量和群落生物量无明显影响。适量增加降水量促进了多数植物生长,提高了Shannon-Wiener多样性指数和Patrick丰富度指数。但过量增加降水量抑制了苦豆子(Sophora alopecuroides)和猪毛蒿(Artemisia scoparia)生长、降低了Shannon-Wiener多样性指数;减少降水量对植物群落C:N:P生态化学计量特征影响较小。增加降水量降低了植物群落全碳、全氮和N:P;植物种群生物量与植物群落C:N以及土壤含水量存在较强的正相关关系,与植物群落全氮和全磷存在较强的负相关关系。植物群落多样性指数与土壤含水量、植物群落C:N以及土壤C:N存在较强的正相关关系,与植物群落全氮、全磷以及N:P存在较强的负相关关系。以上结果表明改变短期降水量荒漠草原植物群落组成不仅与土壤水分有效性密切相关,而且受植物N和P摄取能力的调控。     

封育对蒿类荒漠草地土壤有机碳及土壤微生物生物量生态化学计量特征的影响

为了厘清封育过程中退化荒漠草地土壤微生物生物量生态化学计量学特征、土壤有机碳积累特征及其关系,对天山北坡新源县、博乐市、玛纳斯县、呼图壁县、奇台县封育4～7年的蒿类荒漠草地0～50 cm土层土壤有机碳（SOC）、土壤微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）、磷（MBP）含量及其化学计量比进行了分析,并用结构方程模型解析了SOC与土壤MBC、MBN、MBP及其化学计量比间的关系。结果表明：1）封育后0～50 cm土层蒿类荒漠草地SOC含量较对照显著降低15.52%(P<0.05),而土壤MBC、MBN、MBP、MBC/MBN、MBC/MBP、MBN/MBP总体变化不显著。2)SOC与MBC、MBN、MBP均呈显著正相关（P<0.01）,与MBC/MBN、MBC/MBP呈负相关,且封育后SOC与MBN/MBP间的关系由显著正相关转为负相关（P<0.01）。3）结构方程分析表明,土壤MBC、MBN、MBP及其计量比对SOC积累的直接解释率为46%,且MBN对土壤有机碳的作用效应最强（P<0.001）,封育降低了土壤MBC、MBN对土壤有机碳积累的影响,增加了土壤MBP的...     

施氮量和密度对燕麦叶片C、N、P化学计量特征的影响

为分析科尔沁沙地燕麦养分限制状况,本研究测定了不同密度和施氮量处理条件下燕麦(Avena sativa)叶片C、N、P含量,并计算了C/N、C/P和N/P值,探讨密度和施氮量对燕麦叶片C、N、P化学计量特征的影响。结果表明:随施氮量的增加,叶片中C、N、P含量呈现不同的变化规律,其中N含量呈先降低后升高的变化趋势;随密度的增加,C、 N、 P含量总体呈逐渐降低的变化趋势。不同施氮量下,叶片C/P值在7.11～19.80, C/N值在1.95～4.13, N/P值在4.94～12.13;在不同种植密度时C/P值在7.11～17.66, C/N值在1.64～2.80, N/P值在2.56～12.18。在施氮量和密度互作时,N/P值在2.45～9.57,燕麦生长受N限制。     

宁夏典型草原区不同退耕年限草地植物群落及 优势植物C、N、P化学计量特征

植物C、N、P化学计量特征和草原生态系统功能的正常发挥有直接关系。为了研究宁夏典型草原区不同退耕年限草地植物群落和优势植物化学计量特征的变化规律,以宁夏南部典型草原区不同退耕年限(21、16、11、9、5、3、2年)草地为研究对象,分别对披碱草(Elymus dahuricus)、长芒草(Stipa bungeana)、赖草(Leymus secalinus)、早熟禾(Poa annu)等优势植物及植物群落C、N、P化学计量特征进行分析。结果表明,随着退耕年限增加,植物群落地上部C含量总体呈现下降趋势,全N含量大体呈先减少后增加趋势,全P含量无明显变化规律,C∶N、C∶P、N∶P整体表现为21年退耕地最大,9年退耕地最小;优势植物C含量表现为地上部大于地下部,全P含量表现为地下部大于地上部;植物群落N∶P值和全N含量呈正相关关系,优势植物N∶P值和全N含量呈正相关关系,且N∶P均小于14。典型草原区植物群落和优势植物在整体水平上均受到N素的限制,植物生态化学计量特征对草原的退化和恢复具有指示作用。     

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。     

科尔沁沙地两个菊芋品种叶片C、N、P化学计量特征

以不同生育期红皮和白皮菊芋叶片为研究对象,通过测定叶片中C、N、P含量,计算C/N,C/P和N/P比值,探讨菊芋叶片C、N、P化学计量特征动态变化规律。结果表明,随着生育期的进行,2种菊芋叶片中C含量和N含量都呈“降-升-降-升”的变化趋势,而不同生育时期P含量红皮菊芋波动较小,白皮菊芋呈现“降-升-降-升”的趋势;C/N白皮菊芋为17.57~42.80,红皮菊芋为11.88~88.78;C/P白皮菊芋为442.40~1567.39,红皮菊芋为521.49~1243.72;N/P白皮菊芋为10.84~61.21,红皮菊芋为14.52~46.36;说明生长在科尔沁沙地的菊芋品种生长主要受P元素限制,在田间管理中应注意磷肥的施用。     

高寒草甸冷季放牧对凋落物分解及C、N、P化学计量特征的影响

为深入理解放牧对青藏高原高寒草地冷季牧场凋落物分解及C、N、P化学计量特征的影响,本研究分析了不同放牧强度下冷季牧场凋落物现存量及C、N和P化学计量特征动态。结果表明,凋落物现存量随着放牧强度的增加而减少,轻度(22.50个羊单位·hm~(-2))、中度(26.25个羊单位·hm~(-2))、重度(32.04个羊单位·hm~(-2))放牧草地凋落物现存量依次为45.72~125.52、17.32~56.6、8.64~30.96g·m~(-2)。放牧季随时间推移各放牧强度下现存凋落物的C含量逐渐降低,同一时期现存凋落物C含量依次为轻度放牧中度放牧重度放牧。在休牧期,随时间推移,中度和重度放牧的凋落物C含量呈显著增加趋势。放牧期,凋落物N含量随时间推移呈下降趋势。放牧期,同一时期现存凋落物P含量均表现为重度放牧中度放牧轻度放牧;而休牧期,同一时期现存凋落物P含量均表现为轻度放牧重度放牧中度放牧。重度放牧下,草地现存凋落物C/N均在90以上,休牧初期(7月)草地现存凋落物C/P较高,均在1 000以上。综合得出,随着放牧强度的增加,凋落物损失率显著增大,N含量降低,C含量变化不显著,P出现富集。     

高寒草甸不同植被类型土壤C、N、P及化学计量特征

正生态化学计量学是研究生态过程中化学元素比例关系及其随生物和非生物因子变化规律的科学[1]。一切生物都是由多种化学元素组成的,生态化学计量学认为生物对各养分的需求是由自身化学元素比值决定的,即自稳性[2]。与此同时,生物体的化学元素比值也受到外界环境的影响,这主要是由于生物在生长过程中需要合成大量蛋白质、核糖体等,导致碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)、氮磷比(N/P)较     

紫花苜蓿生物量空间层次分布与叶片C、N、P化学计量特征对P添加的响应

以‘甘农3号’紫花苜蓿(Medicago satial L.‘Gannong No.3’)为材料,设计4个水平(0,80,120,160Kg·hm-2)的P添加田间试验,在种植第二年第一茬初花期留茬5cm刈割,刈割部分从下到上以植株枝条第3茎节及以下作为下层,第4茎节至第6茎节作为中层,以第7茎节及以上作为上层,研究不同空间草层苜蓿生物量分布与叶片C,N,P化学计量特征对P添加的响应。结果表明:随着施P量的增加,苜蓿上、中、下3层生物量显著增加,且以下层的增幅最大,尤以120kg·hm-2的P添加量最为明显;上、中、下3层叶片C、P含量与P添加量呈现正相关,施P增加了各层叶片C,N,P含量,且上、中、下3层叶片的C,N,P含量对P添加的敏感性由上到下依次递减;上、中、下3层叶片C:N,C:P和N:P均随着P添加量的增加呈现降低的趋势。与对照相比,各层叶片C:N在P添加120Kg·hm-2降幅最大,C:P和N:P在P添加160Kg·hm-2降幅最大;P添加不仅显著增加苜蓿叶片对P的吸收,而且能不同程度地促进苜蓿叶片对C和N的吸收;在120kg·hm-2的P处理下,苜蓿生物量和叶片N含量达到最大,叶片C,P含量也达到较高水平;根据N,P含量与化学计量比来判断,研究区苜蓿生长受N和P共同限制,但随着P添加量的增加,苜蓿逐渐受到N限制。     

封育对荒漠退化草地土壤主要养分的影响初探

以新疆天山北坡荒漠草地为研究对象,通过对两年围栏内外的0~20 cm土壤养分进行对比分析,探讨短期围栏封育对土壤的影响。结果表明,退化草地围栏后土壤有效磷含量降低;中度、重度退化草地土壤表层碱解氮含量降低,极度退化草地土壤碱解氮含量升高;中度、极度退化草地土壤有机质含量升高。由此可以看出,当地严酷的自然条件和草地退化程度的不同,使得短期围栏封育对土壤养分恢复的效果除有效磷变化一致降低外,有机质、碱解氮、速效钾变化不一致,差异不明显。因此,只有通过长期监测,才能对围栏封育的效果做出客观的评价。     

封育对伊犁绢蒿荒漠草地土壤养分的影响

以新疆伊犁绢蒿属荒漠草地为对象,研究了不同封育年限对草地土壤有机质、土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾的影响。结果表明:随封育时间的延续,土壤有机质、全氮及碱解氮在表层基本呈先降后升趋势,且在封育9年均达到最高值;速效钾与速效磷均呈先降后升再降趋势,且在封育6年达到最大值;全钾与全磷无明显变化趋势。土壤有机质、全氮及速效养分呈现表聚现象,且土壤有机质与全量及速效养分相关性显著。     

围栏封育对荒漠草地群落结构和品质的影响

为监测宁夏盐池不同地段荒漠草原围栏封育的恢复效果以及毒杂害草对封育改良的影响,在一块具有相同恢复措施和年限的围栏草地内分异出4个毒杂害草生长状况不同的典型采样小区。通过样方调查统计群落的基本特征,运用PCA排序方法、相关分析和一元线性回归模型进行数据分析,研究发现,经过9年的围栏封育,草地优势种发生明显变化,并且不同地段的优势种群不同,其恢复进程也各不相同;毒杂害草的大量生长降低了植被的总盖度、物种多度、优良牧草的相对生物量以及优势种群的优势度,使种群结构呈现简单化趋势,促进了牧草的簇状生长格局;草地系统的自然恢复过程不能明显控制老瓜头（Cynanchum komarovii）、刺叶柄棘豆（Oxytropis aciphylla）等有毒植物的生长和繁殖,应该采取适当的人为干扰措施。     

封育、灌溉、补播改良荒漠草地的效果

对柴达木盆地松叶猪毛菜砾石荒漠草地进行封育、灌溉、补播等试验表明，封育２年后草地的产量比对照提高３．９１倍，灌溉后产量比对照提高了４．２９倍，补播的产量比对照提高４．９７～６．２２倍，三种措施的改良效果均显著。     

种植密度对紫花苜蓿不同生育时期叶片C、N、P生态化学计量的影响

以紫花苜蓿甘农3号（Medicago satial L.‘Gannong No.3’）为材料,设计了210,263,315,368,420 万株·hm^-2的5个种植密度,在种植第二年第一茬的分枝期、现蕾期和初花期留茬5cm刈割,刈割部分从下到上以植株枝条第3茎节及以下作为下层,第4茎节至第6茎节作为中层,以第7茎节及以上作为上层,研究不同密度对紫花苜蓿不同生育时期群落空间各层叶片C、N、P生态化学计量的影响。结果表明,随种植密度的增大,同一生育时期各层叶片C、N、P含量均下降,而叶片C∶N和C∶P则升高,分枝期和现蕾期的叶片C含量及初花期的叶片P含量对密度处理较为敏感;随着紫花苜蓿生育期的推进,相同密度下紫花苜蓿各层叶片C、N、P含量均减小,而C∶N和C∶P则增大;同一生育时期相同种植密度下,叶片C、N、P含量及N∶P的大小顺序为上层 > 中层 > 下层,C∶N和C∶P为下层 > 中层 > 上层。分枝期和现蕾期平均叶片N∶P均处于11~12之间,这2个时期紫花苜蓿受N限制;初花期N∶P为11.63~14.48,紫花苜蓿受N、P共同限制。紫花苜蓿适宜的种植密度为368 万株·hm^-2。     

围栏封育对草地植被特征影响的研究

笔者以呼伦贝尔草甸草原为研究对象,通过野外调查资料,对比分析了围栏内外的植被特征。结果表明,围栏内的植被的高度、盖度、密度及地上生物量高于围栏外,差异显著(P0.05);围栏内物种多样性指数和丰富度指数高于围栏外,Pielou均匀度指数小于围栏外。     

东祁连山高寒草地生态系统N、P养分含量研究

对东祁连山高寒草地生态系统N、P养分在土壤和植被中含量分布规律进行了研究。结果表明（1）在东祁连山高寒草地生态系统中,两种养分的总含量分布规律为沼泽草地型（ZZ）嵩草草地型（SC）〉珠芽蓼-嵩草草地型（Z＋S）〉禾草草地型（HC）,两种养分储量分别为N497．04kg／hm^2,P31．71kg／hm^2;生物量与养分储量分布规律一致;（2）东祁连山高寒草地±0～20cm土壤中,N、P储量分别为43．03t／hm^2和2．72t／hm^2;（3）在东祁连山高寒草地生态系统中,土壤养分库是东祁连山高寒草地生态系统的主要养分储存库。     

封育对青海草地早熟禾人工草地土壤种子库特征的影响

对"黑土滩"退化草地上种植生长第5年的青海草地早熟禾(Poa pratensis cv.Qinghai)人工草地进行围栏封育,封育期为5年,以冷季放牧利用的青海草地早熟禾人工草地为对照,分析土壤种子库特征。结果表明:禁牧封育使5龄青海草地早熟禾人工草地土壤种子库的物种数、密度、土壤种子库潜存群落的稳定性和放牧利用价值均有所降低,而土壤种子库潜存群落的物种多样性相对提高。