4种牧草不同生长期C、N生态化学计量特征

摘要：在甘肃庆阳（降水量517 mm）和榆中（降水量350 mm）的大田栽培条件下,研究了3种豆科牧草陇东苜蓿（Medicago sativa cv. Longdong）、红豆草（Onobrychis viciaefolia）和箭筈豌豆（Vicia sativa）以及1种禾本科牧草一年生黑麦草（Lolium multiflorum）主要生长期的C、N含量及计量比变化。结果表明,不同生长期牧草有机碳含量差异不大;全氮含量随生长期呈降低趋势或在孕穗（蕾）期较低,叶全氮含量高于茎和根;C/N随生长期呈增加趋势或在孕穗（蕾）期较高,叶C/N低于茎和根,禾本科牧草C/N高于豆科牧草。榆中一年生黑麦草C/N高于庆阳,而豆科则相反。牧草C/N随生长期的变化与不同植物不同阶段C同化和N吸收有关。     

秦岭山地松栎混交林优势草本N,P化学计量特征

氮(N)和磷(P)是影响陆地生态系统生产力的重要元素,而植物氮磷(N-P)生态化学计量特征为研究植物的养分利用状况提供了有效途径.研究林下草本优势种叶片N,P元素含量,可为判断其生长限制性元素及探索提高其生产力的途径提供参考依据.以秦岭松栎混交林内优势草本为研究对象,在群落调查的基础上,确定秦岭山地松栎混交林内草本优势种,分析优势草本叶片N,P化学计量特征.结果表明:林内草本偶见种较多;优势草本叶中N,P含量和N∶P比的均值分别为(17.51±3.01) mg·g-1,(1.74士0.79)mg·g-1和(11.67士4.01);优势草本叶片中N与P的含量间存在线性关系;随着草本叶片中P含量增加,N∶P比总体呈下降趋势;研究区松栎混交林内草本优势种披针叶苔草(Carex lanceolata)和野青茅(Deyeuxia sylvatica)生长受土壤中可利用的N限制,升麻(Astilbe chinensis)不受土壤中可利用的N,P含量限制;开展森林抚育,促进凋落物分解有利于提高松栎混交林内草本生产力.     

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。     

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。     

宁夏草原植物叶片氮磷化学计量特征及其驱动因素

N、P循环控制着草地生态系统植物生长发育及群落结构和功能。为揭示宁夏草原植物N、P化学计量变化规律及其主要驱动因素,测定111个样地中的优势种植物409个样本叶片N、P含量,分析N、P化学计量特征、空间格局及其与气候因子(年均温度、年均降水量)的关系。结果表明,宁夏草原植物N、P含量的算数平均值分别为22.47和1.83 mg·g^-1,N/P为14.24,宁夏天然草地生长同时受N、P的限制;宁夏天然草地植物叶片N含量和N/P随纬度、年均温升高而增大,随海拔、年均降水量降低而增大,而叶片P含量随年均降水量升高而升高,N、P含量随经度升高而增大;空间分布和水热条件能够解释N、P含量及N/P方差的70.83%,这表明水热是宁夏天然草地植物叶片N、P化学计量特征的主要驱动因素,研究结果可为宁夏草原的管理和生产力的提升提供理论依据。     

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。     

不同放牧率对草原植物与土壤C、N、P含量的影响

本文研究不同放牧率对草原植物土灌系统中C、N、P含量的影响。结果表明,对照区地上生物量和0～60m土层的总根量显著大于各放牧处理(P＜0.01),而放牧处理间差异不显著(P＞0.05)。对照区和1.33只羊/hm²处理植物的C含量显著大于4只羊/hm²和6.67只羊/hm²,而后两个处理的N、P含量较高。4只羊/hm²处理的C/N和C/P最小。6.67只羊/hm²处理已使根系和根系中的N素明显向表层聚集。对照区0～10cm土层土壤有机C含量显著大于各放牧处理,而各放牧处理间差异则不显著。土壤有机C,N含量与报系生物量成显著正相关。0～10cm土层中无机N在4只羊/hm²处理中最大。土壤微生物量C、P含量在6.67只羊/hm²处理中显著降低,其它处理间差异不显著。其中4只羊和6.67只羊/hm²处理的微生物N含量较高。     

AMF对不同水分条件下紫花苜蓿生态化学计量学特征的影响

为研究丛枝菌根真菌(AMF)对不同水分条件下紫花苜蓿(Medicago sativa)营养元素含量及生态化学计量学特征的影响,试验以紫花苜蓿阿尔冈金(M.sativa cv.Algonquin)为材料,通过温室盆栽的方法,在模拟干旱和正常供水两个水分梯度下,单接种丛枝菌根真菌AMF(Glomus constrictum,M)、单接种根瘤菌(Sinorhizobium meliloti,R)、双接种R和M(RM)以及不接种(CK),测定紫花苜蓿叶片和根系中碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)的含量并计算其生态化学计量学特征。结果显示,干旱胁迫降低了紫花苜蓿的生物量,抑制了叶片C、N、K和根系N、P和K的累积。M、R和RM处理均提高了干旱胁迫下紫花苜蓿的生物量,叶片C、N、P和K的含量,但却降低了根系N、P和K的含量。C/N对水分的响应较为不一致,但干旱胁迫提高了紫花苜蓿的叶片和根系的N/P和C/P。然而,M处理提高了干旱胁迫下紫花苜蓿叶片和根系的C/N、N/P和C/P。紫花苜蓿叶片和根系具有不同的代谢特征,所以其对AMF和水分具有不同的响应规律。此外,RM仅在对生物量和叶片N、P、K等方面具有较为明显的双接种协同增效的效益。本研究结果有助于进一步阐明共生体内C的消耗与N、P营养物质的转移之间的机制。     

N、P对裸燕麦生产性状的影响

以裸燕麦青引3号(Avena nuda L.ev.Qingyin No.3)为材料,研究了施氮和施磷对株高、生殖枝数、营养蘖数和总分蘖数、叶面积的影响.结果表明,施氮和施磷对生产性状各指标具有影响.在N135P90处理下,裸燕麦株高最高;N135P0处理下营养蘖最多,在N90P90处理下,生殖枝数和总分蘖数最多;N135P90处理下叶面积最大.     

不同泌乳阶段奶牛饲料中N、P、Ca的生物学利用率研究

试验选用体况、胎次、产奶量相近的中国荷斯坦新产牛和泌乳高峰牛各6头,分别在第0 d、5 d、10 d测定（估测）各生理阶段奶牛产奶量、饲料采食量和粪尿排放量,同时,采集其饲料、牛奶、粪便和尿样进行N、P、Ca百分含量测定,通过分析饲料、牛奶、粪便和尿中N、P、Ca含量,计算出各泌乳期奶牛N、P、Ca的生物学利用率。结果表明,新产牛对N、P、Ca的表观吸收率分别为77.21%±1.91%、56.08%±8.22%和47.62%±7.47%,表观存留率分别为15.6%±9.70%、12.38%±12.07%和32.5 2%±7.93%;泌乳高峰牛对N、P、Ca的表观吸收率分别为76.37%±3.08%、60.15%±8.54%和49.58%±9.89%,表观存留率分别为18.26%±6.35%、23.65%±9.57%和36.56%±10.96%。新产牛对N、P、Ca的表观吸收率与泌乳高峰牛对N、P、Ca的表观吸收率之间均无显著差异（P〉0.05）,而对N、P、Ca的表观存留率,泌乳高峰牛均高于新产牛。     

苜蓿草地土壤氮矿化的研究

12周温室培养条件下,研究了淋洗起始矿质氮、施N和植被覆盖对庆阳黄土高原5龄和9龄苜蓿草地土壤氮矿化的影响。结果表明,起始无机氮对土壤N矿化有一定的抑制作用,去除起始无机氮后,N净矿化率提高了0.05～0.07 mg/(kg·d)。添加外源N肥使5龄苜蓿草地NO₃^--N含量增加了56倍,N净矿化率提高了200%;9龄苜蓿草地NO₃^--N含量仅增加了2倍,N净矿化率降低了62.5%。植被覆盖对土壤N净矿化率有显著影响,N净矿化率比对照提高了12～18倍。施N肥且覆盖植被使N净矿化率提高了18～25倍。9龄苜蓿土壤的矿化能力显著高于5龄苜蓿土壤。在草田轮作系统中,苜蓿土壤翻耕后不宜休闲,应立即种植后续作物,可减少雨季土壤表层氮的淋失,提高氮素有效性。     

若尔盖高寒退化湿地土壤碳氮磷比及相关性分析

以若尔盖花湖湿地保护区高寒草甸—高寒草原空间演替为研究对象,结合草地利用现状及微地形分布,遴选出5个高寒退化湿地类型进行鼠类洞穴密度和土壤碳、氮、磷含量的调查取样并进行相关性分析。结果表明,5个样地土壤表层(0～10 cm)碳、氮平均含量分布范围分别为3.7%～4.9%和0.38%～0.56%,样地间差异不显著(P＞0.05),磷元素含量由坡地区(样地Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)向平地区(样地Ⅳ、Ⅴ)呈递增趋势,差异性显著(P＜0.05);0~40 cm土壤碳氮比(C/N)为11.01,样地间差异不显著(P＞0.05),碳磷比(C/P)为 62.3、氮磷比(N/P) 为5.69,样地间均差异显著(P＜0.05);土壤碳、氮、磷含量及碳氮比、氮磷比均随土层加深呈降低趋势,其中有机碳含量减少4.36%,0～10 cm表层土壤碳氮比显著高于深层土壤(P＜0.05);鼠类洞穴密度与碳磷比、全磷具有极显著的正相关,而土层深度与所有碳、氮、磷化学计量特征都具有极显著的负相关性。研究结果将为鼠害防控及草地营养循环、碳源/汇转化机制、退化草地植被恢复、土壤养分管理提供理论依据。     

植物碳氮磷生态化学计量对非生物因子的响应

在不同的环境条件下,植物会进行不同的生理生化反应,通过植物调节碳（C）、氮（N）、磷（P）的代谢和循环,使其具有不同的含量和分布,最终表现出特定的元素生态化学计量学特征。因此,植物主要元素的生态化学计量学特征从另一个方面体现了其对环境变化的响应和适应性。本研究对影响植物生长的主要非生物因子（包括土壤营养、CO2、水分、光照和温度）变化下植物的C、N、P生态化学计量学特征及其可能的机制进行了综合分析,并讨论了其空间和时间变异性。     

放牧强度对高寒草甸群落碳氮磷化学计量特征的影响

植被生态化学计量特征是高寒草甸生态系统稳定性的基础,但其对放牧管理的响应仍不清楚。为此,以2011年在青海海北高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸建立的不同放牧强度试验地为研究对象,于2014年植物生长季的5月-9月,通过测定禁牧(对照,CK)、轻度放牧(light grazing,LG)、中度放牧(moderate grazing,MG)和重度放牧(heavy grazing,HG)样地的地上植被生产力和植被群落结构及群落叶片碳(carbon,C)、氮(nitrogen,N)、磷(phosphorus,P)含量,研究放牧强度对高寒草甸群落生态化学计量的影响。结果表明,MG能显著提高地上生物量和优良牧草禾草类植物的生物量比例,C含量的变异均在MG处理下最大,此结果支持了中度干扰理论;重牧能显著提高群落叶片的N含量(P0.05);放牧管理对叶片P含量的影响无明显规律;禁牧有利于系统N和P的周转。本研究结果显示,适度的放牧强度有利于高寒草甸生产力的提高,而禁牧可能通过改变群落优势种增强系统的N、P循环强度。     

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)。     

氮素和水分添加对荒漠草原短花针茅氮磷特征的影响

植物氮(N),磷(P)含量特征为研究植物的养分利用状况提供了重要的手段.为判断草地生态系统植被限制性元素及对环境的适应策略,在短花针茅荒漠草原的自由放牧区进行了N和水分添加试验,研究在N和水分添加条件下优势植物短花针茅叶的N,P含量及其化学计量特征.通过对N添加,水添加和N水同时添加3个处理的测定表明,短花针茅通过提高叶N含量来增强对贫瘠生境的适应能力.N和水分是影响短花针茅N吸收的限制因子.短花针茅叶N,P含量及N:P对N添加和水添加的响应在成熟期较枯萎期敏感;N对成熟期叶的N,P含量,N:P以及枯萎期的N:P有显著影响,而水分仅对成熟期叶的N,P含量有影响.     

施用不同比例氮磷钾肥对暖地型草坪冬季质量的影响

将氮、磷、钾肥按6种不同的比例混合配置,施用在暖地型草坪台湾草和假俭草上,以观测氮、磷、钾不同比例对暖地型草坪冬季质量的影响。结果表明在本试验设计的范围内当N∶P∶K=4∶1∶2时,草坪冬季质量效果最佳。     

N、P肥对裸燕麦生产性能的影响

研究了N、P用量及其配比对裸燕麦(4600)秸秆株高、秸秆产量和种子产量,以及小穗数、单株粒重、每穗粒数和千粒重的影响.结果表明,除株高外,施肥处理对裸燕麦各生产性能指标均有显著影响(P＜0.05),在施N量0～135 kg/hm2或施P量0～90 kg/hm2下,随施肥量增加,种子产量和秸秆产量均明显提高.在N90P90和N135P90时,裸燕麦种子和秸草产量最高,分别为3 400 kg/hm2和20 700 kg/hm2.种子产量与穗数、千粒重、单株粒重和穗粒数间均呈极显著或显著正相关关系(P＜0.01或P＜0.05).裸燕麦秸秆产量yg或种子产量ys(kg/hm2)可用其与N (kg/hm2)和P (P2O5,kg/hm2)肥间的二元二次回归方程yg=16 380.76 14.811xN 32.272xP-0.015xN2-0.114xP2 0.026xNxP(R2=0.886***)和ys=2 597.605 12.369xN 4.277xP-0.067xN2-0.006xP2-0.020xNxP(R2=0.959***)很好的估测.     

中国草原生态化学计量学研究进展

中国草原生态系统是世界草原生态系统的极重要组成部分之一,生态化学计量学研究有助于从研究生命物质不同结果层次中的元素循环、平衡等角度阐明中国草原生态系统运行机制,是中国草原生态系统研究的重要内容。为增进对中国草原生态化学计量学的理解,本文综述了近几年来中国草原生态化学计量的最新研究进展,指出中国草原生态化学计量的研究主要集中在内蒙古高原和青藏高原,并按植物生长季节(物候节律)、年际演替、空间变异和对全球变化响应等角度,试图揭示中国草原植物C,N和P化学元素其可能存在的内在机理、传递与调节机制及驱动因子,提出中国草原生态化学计量学研究中存在的问题以及今后拟加强研究的重点。