黄土高原森林带土壤养分和微生物量及其生态化学计量变化特征

选择黄土高原森林带自东向西8个地区优势植物的土壤作为研究对象,探究不同经度下土壤养分和土壤微生物生物量生态化学计量特征。结果表明:土壤碳、氮和微生物生物量碳、氮、磷含量随经度整体呈现出先减少后增加的变化趋势,土壤微生物生物量碳氮磷与土壤碳氮之间存在耦合关系,对环境因子的响应具有一致性。土壤磷含量空间分布比较稳定。土壤碳氮比为8左右,土壤有机碳与全氮的空间分布具有一致性。土壤微生物生物量碳氮比为9左右,微生物生物量氮磷比为5左右,反映了土壤微生物生物量碳氮、氮磷的比值较稳定,但土壤微生物生物量碳磷比呈现出先增大后减小的变化趋势。土壤养分及土壤微生物量碳氮磷与土壤水分含量相关性较强。土壤养分与土壤微生物量碳氮磷及其生态化学计量是环境因子综合作用的结果。     

封育与放牧对黄土高原天然草地土壤化学计量特征的影响

为揭示封育与放牧2种草地利用方式下土壤化学计量特征及其驱动因素,以宁夏固原云雾山封育草地和放牧草地为研究对象,定量分析了0—30 cm土壤化学计量特征及其影响因子。结果表明:(1)封育降低了土壤紧实度、容重和含水率,土壤孔隙度略有上升。(2)封育草地0—10 cm土层以0.25 mm水稳性团聚体为主,其中5 mm团聚体达到了46%,平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GWD)分别为3.78,1.70,显著高于放牧草地(P0.05),但两者分形维数并无差异,封育草地土壤团聚体稳定性有所提高。(3)封育草地0—10 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)分别为17.714,2.018,0.659 g/kg,均高于放牧草地,其中土壤TN含量达到显著水平(P0.05)。(4)封育草地0—20 cm土层碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)、氮磷比(N/P)均高于放牧草地。(5)封育草地土壤SOC、TN、C/P和N/P与土壤容重和分形维数呈显著性负相关(P0.05),并且SOC和TN与MWD和GWD呈显著性正相关(P0.05),放牧草地土壤化学计量特征与物理特性相关性低于封育草地。封育与放牧相比,改善了土壤物理特性和团聚体结构,土壤养分有所提升,土壤化学计量特征与土壤物理特性密切相关,土壤物理结构可能是影响土壤化学计量特征的主控因子。     

黄土高原西部针叶林植物器官与土壤碳氮磷化学计量特征

为了系统地比较分析黄土高原西部针叶林植物器官与土壤内碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量变化特征,选取位于黄土高原西部的甘肃省天水市、甘南州、定西市、兰州市和武威市5个地区的针叶林为研究对象,通过对乔木各器官及土壤不同深度的C、N、P元素含量及其化学计量比的分析,探讨了5个调查区针叶林生态系统化学计量特征及其相互间的相关性。结果表明:植物叶的C、N、P含量较其他器官稍高,其中C含量达到511.97~538.66g/kg;5个调查区中武威地区的植物干、枝、根的C含量显著低于其他4个地区,分别为425.0,400.58,400.55g/kg。针叶林干中C∶N在地区间差异达到显著水平(p0.05),其他各器官内差异不显著;甘南和兰州地区的针叶林各器官间C∶N差异显著;针叶林干和根中N∶P在地区之间存在显著性差异,兰州和武威地区各器官间N∶P的差异达到显著性水平。5个调查区土壤C、N、P含量及其计量特征的差异主要存在于上层土壤(0—30cm),而较深层次土壤在各地区之间的差异较小。针叶林干中C、N、P含量两两之间均存在显著相关关系,而在针叶林叶中仅N与P含量之间存在显著相关关系;土壤表层(0—20cm)中C与N含量之间存在极显著的正相关关系。     

湿地退化条件下土壤碳氮磷储量与生态化学计量变化特征

为了研究湿地退化过程中土壤碳氮磷储量与生态化学计量变化,明确碳氮汇功能的变化和土壤碳、氮、磷的平衡关系,采用实地采样调查、室内分析与数理统计法,研究了若尔盖自然湿地保护区内未退化湿地沼泽(MA)、沼泽化草甸(MM)、草甸(ME)3种不同退化程度湿地的典型样地在碳氮磷含量、储量以及生态化学计量的变化特征。结果表明,草甸化沼泽土与草甸土全剖面总有机碳、全氮含量较沼泽土分别降低了29.55%,6.52%和67.53%,40.04%,碳氮储量分别降低了67.49%,60.10%和85.14%,54.47%;3种土壤全磷剖面含量大小顺序为MMMEMA,其储量高低顺序是MEMAMM。随着土层深度的增加,沼泽土的总有机碳、全氮含量明显升高,全磷含量与草甸化沼泽土、草甸土的总有机碳、全氮、全磷含量均呈现降低趋势;3种土壤碳氮磷储量40—100cm土层高于0—40cm土层。沼泽土、草甸化沼泽土、草甸土3种不同类型土壤C/N分别为40.38,31.70,23.26,C/P分别为409.52,247.46,113.07,N/P分别为10.43,7.90,5.02,土壤C/N、C/P、N/P均随湿地退化而减小,较高的C/P与N/P14揭示氮磷元素均是影响植物生长的限制性因素,且受氮素限制高于磷素。因此,若尔盖湿地退化导致土壤碳氮含量与储量降低,碳氮汇功能减弱,尤其是碳汇。     

云雾山草地植物地上部分和枯落物的碳、氮、磷生态化学计量特征

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量比是生态系统过程和功能的重要特征。为探究云雾山天然草地30年恢复演替过程中不同封育年限植物和枯落物的全碳、全氮和全磷含量及其生态化学计量特征变化规律,以云雾山封育1、12、20、30年的天然草地为研究对象,通过典型样方调査研究了黄土高原不同封育年限植物和枯落物养分变异特征。结果表明:不同封育年限间,植物地上部分C∶N、C∶P、N∶P比变化范围分别为24.91~37.37、380.1~562.1、12.14~15.86,均值分别为32.51、473.6和14.64;枯落物C∶N、C∶P、N∶P比变化范围分别为37.18~47.11、755.5~885.9、16.41~22.31,均值分别为40.71、819.9、20.30。植物地上部分C、N、P含量间呈极显著相关(p0.01);植物地上部分P含量与C∶N、C∶P、N∶P呈极显著负相关(p0.01),与枯落物C、P、C∶P、N∶P呈极显著相关(p0.01)。云雾山植物N∶P比介于14~16之间,植物生长受氮磷共同限制,建议增加草地氮、磷肥的使用量。该研究结果有助于进一步了解云雾山草地C、N、P在不同组分间的相互作用规律与机制。     

不同封育年限草地土壤有机质组分及其碳库管理指数

土壤有机质对草地封育的生态效应具有重要指示作用,本文结合野外调查和室内分析,研究了半干旱区不同封育年限草地土壤有机质组分及其碳库管理指数变化,以分析土壤有机质对草地封育的响应特征,从而为该区土壤质量的改善和植被建设的生态效应评价提供依据。研究结果表明,土壤有机质及不同活性有机质含量均随土层加深而降低,且在各土层基本表现出封育18年、封育23年封育13年未封育封育3年的趋势。除封育3年土壤的3种活性有机质碳库管理指数在090cm土壤剖面均低于100外,封育13年草地060cm土层、封育18和23年草地090cm土层的3种活性有机质碳库管理指数均高于100,表明随年限的延长,封育对土壤有机质的改善深度也在加深。土壤3种活性有机质与有机质及多数土壤性质呈极显著正相关,能更为灵敏和直观地表征土壤管理的长期效应和土壤质量变化。     

黄土高原不同纬度下刺槐林土壤生态化学计量学特征研究

为了阐明黄土高原不同纬度地区刺槐林土壤的生态化学计量学特征,对黄土高原由南向北13个县区刺槐林下的土壤碳、氮、磷化学计量学特征进行了测定与分析.结果表明:(1)阳坡0 ～ 10 cm土壤C∶N比、C∶P比、N∶P比的变化范围分别为9.48～15.33、8.93～ 59.79、0.77～5.11,10 ～ 20 cm土壤分别为9.13 ～13.57、7.85～ 37.69、0.44 ～ 3.19;阴坡0～ 10 cm土壤C∶N比、C∶P比、N∶P比分别为8.58 ～13.75、9.46 ～ 47.71、0.76～ 3.63,10～20 cm土壤分别为7.60～13.41、5.99 ～31.28、0.54～2.65.(2)土壤全氮的空间分布与有机碳具有一致性,均随纬度的升高呈指数减小的趋势,表层大于表下层,且随着纬度的升高该差异逐渐减小;全磷的空间变异性低于有机碳和全氮,研究区内土壤全磷含量随纬度的升高呈先增加后减小的趋势.(3)土壤C∶N比随纬度的升高无明显的变化趋势,而C∶P比和N∶P比随纬度的升高显著减小;土壤C∶N∶P比均随着土层增加而减小,但差异不显著.     

渭北旱塬不同年限撂荒地土壤酶活性及其化学计量变化特征

[目的]探究渭北旱塬区不同年限撂荒地的土壤养分、胞外酶活性及其化学计量的变化特征及影响因素，以期为渭北旱塬区撂荒地的改善与管理提供一定的理论依据。[方法]以渭北旱塬不同年限(5 a, 10 a, 20 a, 25 a和33 a)的撂荒地为研究对象，测定了土壤养分和参与土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)循环的5种胞外酶活性，随后利用单因素方差分析、土壤胞外酶化学计量学模型和主坐标分析(PCoA)研究不同撂荒年限下土壤养分和胞外酶活性及其生态化学计量的变化规律及影响因子。[结果]随着撂荒年限的增加，土壤C和N获取酶活性显著减小，而P获取酶活性显著增加；土壤C、N和P含量变化与酶活性变化趋势相反。随撂荒年限延长，土壤微生物的C限制得到缓解，P限制逐渐加强。PCoA拟合环境因子分析结果显示：土壤可溶性有机碳(DOC)、总磷(TP)、速效氮(AN)和速效磷(AP)含量是驱动酶活性及其计量比变化的关键因子。[结论]撂荒对土壤养分状况具有显著改善作用，但随撂荒时间延长(20 a以上)会加剧微生物P限制，因此对经过长年撂荒的土地应当适量施用磷肥，以改善其土壤状况。     

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.     

不同封育年限宁夏荒漠草原土壤种子库研究

针对宁夏天然草原实施禁牧封育的现状,采用种子萌发法对不同封育年限的荒漠草原土壤种子库进行了研究。结果表明:种子萌发主要集中在0-5 cm土层中,6-10 cm土层种子萌发较少,0-5 cm土层中,随封育年限的增加,一年生草本植物逐渐减少,多年生草本植物增加,半灌木或灌木逐渐增加;在垂直分布上,随土层深度的增加单位面积的种子数量减少;土壤种子库的密度随封育时间的增加而增加;在0-5 cm土层中,封育使土壤种子库的物种多样性和丰富度明显增加;在0-5 cm土层和6-10 cm土层中,土壤种子库和地上植被的相似性都较低,在0-5 cm土层,随封育年限的增加土壤种子库与地上植被的相似性程度逐渐增加。     

Effects of Stoichiometric Traits of Nitrogen and Phosphorus in Soil on Photosynthetic Characteristics of Wheat

ABSTRACT

To improve the use efficiency of fertilizer in agricultural production, effects of stoichiometric traits of soil available nitrogen (N) and phosphorus (P) on photosynthetic gas exchange parameters and fluorescence parameters of wheat were revealed in a full factorial pot experiment with our N and P fertilizer rates each. Results showed that at the same level of soil available N, the net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (Cond), photochemical quenching (qP), the quantum yield of PSII photochemistry (ΦPSII), and apparent electron transport rate (ETR) of wheat generally increased with a decline of soil N/P ecological stoichiometric ratio (by increasing soil available P), whereas the intercellular CO₂ concentration (Ci) and nonphotochemical quenching (NPQ) of wheat decreased with a decline of soil N/P. At the same level of soil available P, Pn, Cond, qP, ΦPSII, and ETR of wheat initially increased and then decreased with an increase of soil N/P ecological stoichiometric ratio (by increasing soil available N), whereas the dynamics of Ci and NPQ of wheat were exactly opposite to those of the above parameters. A limiting effect of soil available P on the photosynthesis of wheat occurred during the entire experiment. It was deduced that the cultivated soil, with the available N of 258.4 mg·kg^?1, available P of 89.6 mg·kg^?1, and stoichiometric N/P of 2.88, was suitable for weak gluten wheat cultivar Yangmai15. Therefore, another approach to improves nutrient use efficiency was provided on the basis of ecological stoichiometry theory.     

黄土高原退耕还草土壤水分对植物地上部化学计量特征的影响

揭示土壤水分含量变化对植物养分吸收的影响,对阐明草本植被对环境变化的响应和适应性具有重要意义,可为黄土高原区生态治理提供理论依据。研究以安塞纸坊沟流域不同退耕还草年限(6 a, 15 a, 25 a和45 a)的草本植物和0—50 cm深度土壤样品为研究对象,测定了植物地上部C,N,P,K,Ca和Mg含量及土壤含水率,并分析了植物养分含量及其生态化学计量与土壤含水率的关系。结果表明:土壤含水率随退耕还草过程呈先增加后降低趋势。植物体中C,N,K,Ca和Mg含量整体上随着退耕年限延长先降低后升高,植物P含量在退耕还草初期下降,中后期保持稳定。植物C/N,C/P和N/P比值随退耕年限呈先升高后降低的趋势,并且在退耕还草过程中植物生长主要受到N限制。植物Ca和Mg含量与土壤含水率呈显著负相关。另外,退耕45 a含水率最低,植物C/Ca, C/Mg, N/Ca, N/Mg, P/K,P/Ca, P/Mg比值也是最低的,表明植物可以增加吸收K,Ca和Mg以应对水分胁迫。研究表明土壤含水率随退耕还草过程降低,土壤水分降低促进干旱半干旱地区植被对环境的适应。研究结果为改善干旱半干旱区植被生态稳定性提...     

黄土丘陵区生态治理对土壤碳氮磷及其化学计量特征的影响

为了探究不同生态治理措施对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征的影响,为黄土丘陵区的生态治理与植被恢复提供科学依据,以黄土丘陵区典型小流域王茂沟为例,通过野外采样与室内分析相结合的方法,对研究区坡耕地、林地、草地、灌木地及梯田等5个样地0—100cm土壤样品的C、N、P及其化学计量比进行了分析研究。结果表明:(1)坡耕地经过生态治理转变为林地、草地、灌木地及梯田等生态用地,土壤C、N含量分别提高了1.27,1.18,1.24,1.14倍及1.64,1.64,1.76,1.57倍;土壤C和N呈极显著的正相关关系;在0—100cm土层,林地、草地、灌木地及梯田的土壤C、N分布规律一致,均随土壤深度增加而减小,且在0—20cm土层出现了富集现象,而土壤P含量分布比较均匀;(2)坡耕地C∶N均值显著大于其他样地(P0.05),在0—20cm土层,土壤C∶P与N∶P表现为林地、草地、灌木地及梯田显著高于坡耕地(P0.05);土壤C∶N随着土层深度的变化不显著,C∶P与N∶P随土层加深呈减小的趋势;(3)土壤C、N、P化学计量比的分布主要由土壤C、N决定;土壤C∶P、N∶P与土壤中铵态氮、粘粒、砂粒、水稳性大团聚体含量之间的相关性均通过了显著性检验(P0.05)。土壤C、N、P及其化学计量比不仅受生态治理和土层深度的影响,还与土壤理化性质相关,土壤C∶N、C∶P、N∶P可以指示土壤的肥力状况。     

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。     

祁连山青海云杉林叶片—枯落物—土壤的碳氮磷生态化学计量特征

以祁连山排露沟流域青海云杉(Picea crassifolia)林为研究对象,研究其不同海拔梯度叶片—枯落物—土壤间的碳、氮、磷生态化学计量学特征,并对其相关性进行分析。结果表明,在不同海拔梯度上,叶片、枯落物和土壤C∶N比的变化范围分别为22.95~36.72、21.41~41.61、12.41~20.70,均值大小依次为枯落物叶片土壤,C∶P和N∶P比的变化范围分别为510.2~739.8、398.6~698.1、134.1~219.7和18.13~26.86、6.71~26.28、7.96~16.56,均值大小依次均为叶片枯落物土壤。随海拔梯度的增加,除土壤C∶N比差异性不显著外(p0.05),叶片和枯落物的碳、氮、磷化学计量比在不同海拔间的差异显著性各不相同。叶片、枯落物和土壤C∶N比两两均具有显著正相关(p0.05),叶片与枯落物及土壤与枯落物C∶P比均具有显著负相关(p0.05),叶片与土壤C∶P比及不同组分N∶P比之间相关性均不显著(p0.05)。该研究结果有助于进一步了解青海云杉林碳、氮、磷在不同组分间的相互作用规律与机制。     

长期施肥对西南黄壤碳氮磷生态化学计量学特征的影响

为了解长期不同施肥措施下黄壤碳、氮、磷生态化学计量学特征,研究以贵州黄壤长期定位试验2003~2013共11年土样为研究对象,测定分析土壤碳、氮、磷养分及生态化学计量指标变化特征,旨为黄壤培肥、增加土壤碳汇提供重要理论依据。结果表明:(1)长期不同施肥措施下,有机碳、全氮、全磷含量变化较一致,均以有机肥处理较高,且随有机肥施用量增加而增加;(2)不同处理土壤C/N、C/P、N/P比变化范围为13.49~15.58、13.72~17.86、0.99~1.28,通过各处理变异系数和碳、氮、磷两两相关分析可知,黄壤C/N比较稳定,碳氮变化一致,而C/P、N/P比变化较大;(3)C/N、C/P比与有机碳呈极显著正相关关系,N/P比与全氮呈极显著正相关关系,但相关系数各不同;(4)与中国和世界土壤C/N/P比平均水平相比,黄壤碳、氮、磷比例失衡。