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。     

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。     

高寒草甸植物叶片生态化学计量特征对长期氮肥添加的响应

氮(N)是植物生长发育所需的基本元素,人为N添加已成为陆地生态系统N输入的主要形式。施N作为改善土壤养分条件的重要途径,可改变土壤理化性质,也会对植物叶片生态化学计量特征产生影响。本研究在2012年5月设置0(CK)、10(N₁₀)、20(N₂₀)、30(N₃₀)g·m^-2·a^-1的N添加试验,并于2018年8月采集禾本科、莎草科、豆科和杂类草叶片,测定其碳(C)、N、磷(P)含量,分析不同水平N添加下植物叶片生态化学计量特征的差异,探索长期N添加下植物叶片生态化学计量特征变化的影响因素。结果表明:1)N添加显著提高了禾本科叶片碳(LC)含量而显著降低了豆科LC含量(P<0.05),莎草科和杂类草LC含量变化不显著(P>0.05)。随施N量增加,4种功能群叶片氮(LN)含量均显著增加(P<0.05),而叶片磷(LP)含量变化趋势不一致。2)N添加下4种功能群植物叶片碳氮比(LC/N)整体呈下降趋势,叶片氮磷比(LN/P)和叶片碳磷比(LC/P)呈上升趋势。3)...     

不同利用方式下草地优势植物的生态化学计量特征

在内蒙古温带草原围封、放牧和割草3种不同利用方式下,测定了大针茅、冷蒿和羊草3种优势种植物的化学计量元素,探讨了草地不同利用方式下优势种植物的化学计量特征响应机制。结果表明,3种优势种植物的C、N、P含量及其计量比在不同利用方式下均有明显的季节变化;不同利用方式、不同物种以及二者的交互作用均对N、P含量及C∶N、C∶P和N∶P有显著的影响,其中,C含量比较稳定,不同的利用方式对其无显著影响,N含量在整个生长季内总体呈下降趋势,放牧样地3种植物叶片的N、P含量均高于割草和围封样地,说明放牧增加了植物N、P的含量。植物生长普遍受到N的限制,土壤养分特征在不同利用方式间也存在一定的差异,围封样地表现为更加缺N,而放牧样地更加缺P。放牧样地有机质、C、N和P含量均高于割草和围封样地,说明适度放牧能提高土壤养分的含量,有利于植物的生长。     

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。     

呼伦贝尔草甸草原主要功能群植物碳、氮、磷化学计量特征对氮磷添加的响应

刈割是呼伦贝尔草甸草原的主要利用方式,连年打草导致草地养分不断输出,植物生长受到氮磷养分的共同限制。碳、氮、磷是生态化学计量学关注的重点,然而,草甸草原不同功能群植物C∶N∶P化学计量特征对氮磷养分输入的响应规律尚不明确。本研究于2018～2020年在呼伦贝尔草甸草原打草场采用裂区试验设计研究了氮磷添加对土壤和植物碳氮磷含量的影响。结果表明,氮添加显著增加了禾本科植物C含量,对豆科和菊科植物C含量影响较小。氮添加显著增加了各功能群植物N含量并降低了其C∶N,磷添加显著增加各功能群植物P含量并降低其C∶P。氮添加降低了菊科植物P含量,禾本科和豆科植物P含量不受氮添加的调控。氮添加显著提高了各功能群植物N∶P,禾本科植物的响应更敏感,在低氮(N1)处理下即可表现出磷限制。豆科植物在对照处理下的N∶P大于16,生长受到磷限制。磷添加显著降低了各功能群植物N∶P,使得禾本科植物生长氮限制加剧,而豆科植物生长由磷限制转为氮限制。各功能群植物的C∶P和N∶P均与土壤全磷含量显著负相关,与土壤全碳和全氮含量无显著相关性。综上,呼伦贝尔草甸草原植物生长受到氮磷养分的共同限制,建议在打草场养分管理中,氮...     

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。     

氮添加对科尔沁人工草地羊草碳氮磷化学计量和土壤特性的影响

【目的】探究科尔沁沙地羊草（Leymus chinensis）碳氮磷化学计量特征和土壤中酶活性及土壤化学性质对氮素添加的响应。【方法】以科尔沁沙地人工建植的羊草为研究对象,对不同施氮水平下 （施肥量分别为 0、50、100、150、200 kg/hm² ）羊草的化学计量特征和土壤特性进行研究。【结果】随施氮水平的提高,羊草有机碳、全氮含量呈增加趋势,全磷含量呈降低趋势;氮肥添加可有效增加土壤中有机碳、全氮含量,降低土壤电导率和 pH 值,并提高土壤中脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶的活性;在 150 kg/ hm² 施氮水平下土壤酶活性达到最高,分别为 17. 78 mg/g、60. 21 mg/g、0. 62 mg/g。【结论】追施氮肥可提高土壤中酶的活性,从而促进土壤中营养元素的转化,有利于羊草对土壤中养分和元素的吸收利用, 综合分析得出科尔沁沙地羊草草地推荐施氮量为 200 kg/hm² 。     

氮、磷添加对青藏高寒草甸土壤碳氮磷化学计量特征影响的Meta分析

为了解青藏高原高寒草甸土壤碳(Carbon,C)、氮(Nitrogen,N)、磷(Phosphorus,P)化学计量特征对氮、磷添加的响应,提高养分管理水平及草地生态系统的养分平衡。本研究严格筛选出21篇文章(612项数据)进行Meta分析,通过亚组分析分析了不同施肥方式(氮添加、磷添加、氮磷添加)、不同施肥强度(轻度、中度、重度)对青藏高原草地土壤C,N,P化学计量特征的影响。研究结果表明：养分添加显著增加了青藏高原草地土壤C,N,P含量;氮添加对土壤的增加效应随施肥强度增加而增加,磷轻度施肥(20g·m^-2以下)处理、氮磷添加轻度施肥处理下的土壤C,N,P含量及化学计量比增加效果最好。本研究结果总体反映出氮、磷添加对青藏高原高寒草甸土壤产生积极影响,研究结果可为青藏高原草地生态系统的保护提供科学依据。     

甘南尕海湿地不同退化程度植物碳、氮、磷的化学计量特征及动态变化

以甘南尕海沼泽化草甸湿地为研究对象,测定3种退化程度（未退化、轻度退化、中度退化）植物根系和植物地上部分的化学计量特征。结果表明,植物根系与地上部分P含量呈显著的负相关性,而植物根系与地上部分N含量呈现极显著的正相关性。3种不同退化程度下植物根系C、N含量在整个生长季内的变化较为平缓,而根系P含量在整个生长季内呈下降的趋势;植物根系C：N随着月份的推移基本持平,而根系C：P和N：P呈逐渐上升的变化趋势。湿地植物C含量与N含量之间存在极显著的正相关关系,与P含量呈现负相关关系;而N与P含量之间呈现出负相关性;同时发现P元素已经成为尕海湿地沼泽化草甸植物生长发育过程中的主要限制性因子。因此,在对尕海沼泽化草甸湿地种群进行保护和开发中适量增施P肥,将会促进湿地植被的恢复。     

不同放牧方式对高寒草地功能群生态化学计量特征的影响

本研究基于青藏高原东北部高寒草甸化草原设置的控制放牧试验,测定牦牛单牧(YG)、藏羊单牧(SG)、牦牛藏羊1∶6混牧(MG1∶6)、牦牛藏羊1∶4混牧(MG1∶4)、牦牛藏羊1∶2混牧(MG1∶2)和禁牧对照(NG)下禾本科、莎草科、豆科和杂类草的C,N,P含量并计算分析其计量特征。结果表明：各放牧处理增加了禾本科和莎草科的N含量,降低了杂类草的C含量,此外仅YG处理增加了莎草科的P含量;各放牧处理降低了禾本科和莎草科牧草的C∶N,除YG降低了莎草科的C∶P和N∶P以外,其他放牧处理增加了C∶P和N∶P;不同放牧方式下各功能群C∶N,C∶P,N∶P与N,P具有显著的负相关性(P<0.05)。依据中度放牧干扰下植物超补偿性生长的机制和植被生长速率假说,YG促进了莎草科物种的生长,同时也表明N、P在促进植被更新方面起到了重要的作用,是高寒草地植被生长重要的限制性元素。     

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N_0(0 kg N·hm~(-2)·yr~(-1))、N_(15)(15 kg N·hm~(-2)·yr~(-1))、N_(30)(30 kg N·hm~(-2)·yr~(-1))、N_(50)(50 kg N·hm~(-2)·yr~(-1))、N_(100)(100 kg N·hm~(-2)·yr~(-1))、N_(150)(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(P0.01);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(P0.05),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(P0.05),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(P0.05)。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。     

旅游对喀纳斯景区植被和土壤碳、氮、磷化学计量特征的影响

为了探究旅游干扰对喀纳斯景区植被和土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征的影响,根据喀纳斯景区游客活动离游道的距离远近、景点吸引游客数量、景点草地植被状况,将样地划分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区4个区域,测定4个不同旅游干扰强度区域植被和土壤的C、N、P含量。结果表明,随着旅游干扰强度的增加,植被和土壤的C、N、P含量均呈递减的趋势,植被和土壤的C∶N、C∶P、N∶P值均随旅游干扰强度的增加而增大;在旅游干扰较强的区域,植物生长易受P限制,旅游干扰弱的区域,植物的生长受N限制。对喀纳斯草地植被与土壤C、N、P含量及生态化学计量特征进行动态监测,可以减轻旅游活动造成的负面影响,有助于喀纳斯景区科学合理的管理。     

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。     

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...     

氮和磷添加对草原群落特征及有关生态过程的影响

该文系统综述了氮、磷添加对天然草原生产力、植物多样性以及氮利用策略、根系周转等有关生态过程的影响。多数研究表明氮添加提高了温性草原的生产力、降低了其物种多样性,但氮添加对高寒草甸生产力的影响不尽相同。单独磷添加对物种生产力和丰富度无显著性影响;氮、磷同时添加对于提高生产力存在互作效应。另外,同一功能群植物在不同生态系统中对氮、磷添加响应也不同。当土壤氮含量发生变化时,不同植物对氮的利用形态存在明显的生态位分离,进而影响生产力和物种组成。典型草原和高寒草甸植物叶片氮、磷含量以及回收量对氮、磷添加的响应结果并不一致。氮添加能够提高细根的寿命,磷添加能够提高地下根系的生物量,而氮、磷同时添加对生产力尤其是细根形态的变化和周转产生显著影响。但目前的研究多以野外观测为主,缺乏长期生态过程和机理的研究,尤其是关于地下生态过程的研究。另外磷添加如何影响主要植物和群落对氮利用形态的生态位分离等过程和机理的研究有待进一步加强。     

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)。     

不同形式氮添加对草甸草原土壤磷素含量和碳氮磷化学计量特征的影响

由无机氮和有机氮沉降共同构成的大气氮沉降已成为全球变化的重要现象之一,影响着草原土壤磷循环过程。以内蒙古额尔古纳草甸草原为研究对象,进行了5年不同形式氮添加试验,设置的无机氮和有机氮比例分别为10:0 (N₁)、7:3 (N₂)、5:5 (N₃)、3:7 (N₄)、0:10 (N₅)和对照处理0:0 (CK)。通过测定土壤有效磷含量、全磷含量及酸性磷酸酶活性,结合生态化学计量学来探究不同形式氮添加对草甸草原不同土层磷素含量和碳氮磷化学计量特征的影响。结果表明,不同形式氮添加对土壤全磷含量和酸性磷酸酶活性无显著影响(P> 0.05);0-10 cm表层土壤有效磷含量在N₂处理下显著高于对照和其他氮添加处理(P <0.05)。土壤碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)、氮磷比(N/P)均不受氮添加形式的影响;0-10 cm表层土壤C/N、C/P、N/P均值低于全国平均水平。因此,有必要在更长的时间尺度上继续跟进不同形式氮添加对草原土壤磷循环的影响。     

磷添加对青海扁茎早熟禾各器官生物量及生态化学计量特征的影响

磷对植物体内氮代谢和氮效率均有促进作用,添加适量的磷肥有助于提高牧草产量和抗逆性。为探究不同磷添加下牧草不同器官生物量及元素浓度的变化规律,本研究设置7个磷添加梯度(0、30、60、90、120、150、180 kg/hm²),分析了5龄青海扁茎早熟禾各器官(根、茎、叶)生物量的分配、生态化学计量特征及二者的相互关系。结果表明：(1)施磷量的增加能够显著影响青海扁茎早熟禾生物量,呈先增加后降低变化趋势：其中90 kg/hm²施磷水平下地上和地下生物量最高,分别比对照增加73.99%、7.31%;(2)随施磷量增加,青海扁茎早熟禾各器官碳、氮、磷含量呈先增加后降低的变化趋势：其中150 kg/hm²施磷水平下,根系氮和磷含量最高,较对照组增加37.05%和34.63%,而90 kg/hm²水平下,叶片氮和磷含量最高,分别比对照增加11.60%和37.66%;(3)不同器官碳、氮、磷含量存在较大差异：其中,叶片碳、氮含量高于根系,而根系磷含量却高于叶片;(4)各器官生物量与碳、氮、磷含量呈显著正相关性(...