苜蓿地撂荒过程中土壤-微生物-胞外酶及化学计量的变化

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)作为优良修复草种在黄土高原广泛种植,然而随着农村人口迁移及土地利用变化,苜蓿人工草地大量弃置的问题已引起广泛关注。为研究苜蓿弃置草地土壤质量变化规律,本研究分析了不同弃置年限(0年、5年和10年)苜蓿草地土壤养分、微生物量、参与土壤碳氮磷(C,N,P)循环的胞外酶活性及其化学计量变化。结果表明：总体上,土壤和微生物C,N含量随弃置年限呈增加趋势,而C,N相关胞外酶活性和化学计量变化幅度较小;土壤和微生物P含量随弃置年限增加而显著降低,但P相关胞外酶活性及化学计量均有不同程度的增加。进一步分析发现：相较于其他土层,表层(0～20 cm)土壤C,N,P含量及其酶活性较高,其变化趋势与总体结果相似;亚表层土壤(20～40 cm)和(80～100 cm)深层土壤C,N,P含量及其酶活性呈先增后减趋势,且各指标较于表层土壤均降低40%～80%。相关分析表明弃置草地土壤由于P匮乏而逐步退化,可通过补施磷肥改善。     

祁连山草地生态系统优势物种生长季的生态化学计量特征

植物生态化学计量是许多过程模型的重要参数,为了解高海拔地区优势物种的生态化学计量特征及其与土壤养分的关系,本文测定祁连山高寒草地生态系统5种优势物种叶片和根系的生态化学计量,分析了其与根际土壤养分的关系.结果表明:随着生长季推移,优势物种叶片总有机碳(Total organic carbon,TOC)含量相对稳定,全氮(Total nitrogen,TN)含量下降,而C∶N和C∶P则增加;大部分物候期下,青藏大戟(Euphorbia altotibetica Paulsen)的TN和全磷(Total phosphorus,TP)含量高于其他优势物种,且C∶N和C∶P低于其他优势物种,而垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)的TN含量低于其他优势物种,且N∶P和C∶P高于其他优势物种;祁连山地区植物生态化学计量受到土壤化学计量的影响,植物生长主要受到N元素的限制.研究结果为相关植被模型和陆面过程模型的参数化提供了重要的基础数据.     

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。     

青海省冬虫夏草采挖区与非采挖区土壤生态化学计量特征

为研究冬虫夏草采挖区与非采挖区的土壤生态化学计量学特征,本研究以青海省7个地区冬虫夏草生长地土壤样本为试验材料,分别采用重铬酸钾-外加热法、凯氏定氮法、碱熔法、碳酸氢钠浸提-比色法、酸溶法、1 mol·L^-1乙酸铵浸提-火焰光度计法、碱解-扩散法、邻菲啰啉比色法、火焰原子吸收分光光度法对土壤样本的养分与理化指标进行了测定,并对其化学计量特征进行了分析。结果表明,除XH(青海省海南藏族自治州兴海县)地区采挖区与非采挖区在全氮含量上存在显著性差异(P<0.05),其他各地区采挖区与非采挖区在土壤各指标含量上均无显著性差异,不同地区采挖区与非采挖区C∶N的范围是18.24~32.79,C∶P是155.53~562.78,N∶P是4.85~24.00,C∶K是4.51~11.52,K∶N是2.55~7.17,K∶P是31.44~81.86;采挖区与非采挖区的C∶P与N∶P之间均具有极显著相关性(P<0.01)。因此,本研究发现采挖冬虫夏草对其生长环境的土壤化学性质无显著性影响,为冬虫夏草采挖对生态环境的影响评估提供数据支撑。     

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)...     

准噶尔荒漠区域尺度浅层土壤化学计量特征及其空间分布格局

干旱荒漠生态系统具有降水稀少、土壤贫瘠、生物多样性低的特点,对荒漠土壤生态化学计量特征的研究有助于深入了解荒漠土壤养分供给能力及其对生物多样性和生态系统稳定性的影响。对准噶尔荒漠79个样点浅层(0~10cm)土壤及环境因子进行调查取样,分析了土壤有机碳(C)、全氮(N)及全磷(P)化学计量特征、空间分布及其影响因素。结果表明,准噶尔荒漠土壤C、N、P平均含量分别为(5.73±0.49),(0.207±0.009)和(0.347±0.004)g/kg,C∶N、C∶P、N∶P分别为(29.92±2.55),(15.97±1.23)和(0.498±0.024)。土壤P稳定性最高(CV=0.098),而C、C∶N和C∶P的变异性较强(CV=0.687~0.758)。C、P、C∶N及C∶P在不同生境(沙漠、戈壁和盐碱荒漠)、不同群落(白梭梭、梭梭及小灌木)间均存在差异。与全国及全球平均水平相比,准噶尔荒漠土壤C、N、P含量、C∶P及N∶P均较低而C∶N较高,养分元素缺乏程度表现为NCP。土壤养分元素及其化学计量比之间多具有显著的二次函数关系,且化学计量比主要受C和N的制约。在区域尺度上,各化学计量参数表现出明显的空间异质性,其中C、C∶N和C∶P分布格局相似,并受年降水量、纬度和经度的影响;N与N∶P分布格局相似,受经度、海拔和年均温的影响。     

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)。     

围封对晋北赖草草地土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响及其与植被多样性的关系

为了明确围封对晋北赖草（Leymus secalinus）草地植物群落及土壤因子的影响,本试验对围封5年的赖草草地植物群落生长季地上生物量和植物群落特征进行连续观测,以及对不同土层土壤理化性质进行分析,结果表明：围封后,草地地上生物量、群落盖度和群落高度显著增加（P<0.05）,Shannon-Wiener指数和Margalef物种多样性指数均高于放牧地;围封草地0~5 cm的土壤容重显著降低（P<0.05）,各土层的土壤pH均显著降低（P<0.05）,10~20 cm,20~30 cm的土层中土壤碳氮比显著高于放牧地,20~30 cm的土层中土壤氮磷比显著低于放牧地（P<0.05）。土壤碳氮比驱动围封样地植物群落的变化,土壤全氮、pH、氮磷比驱动放牧样地植物群落的变化。     

土壤微生物生物量及多样性影响因素研究进展

土壤微生物生物量作为土壤中活的有机质部分,是评价土壤有机养分循环通量和周期的重要生态指标。探究干旱半干旱山地生态系统土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的垂直分异规律及其关键影响因素,可为了解干旱半干旱山地生态系统土壤C、N、P循环过程及调控机制提供参考。本研究以宁夏贺兰山不同海拔6个典型地带性植被类型作为研究对象,分别测定土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)含量和土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量,并运用单因素方差分析、冗余分析、方差分解分析等分析方法,解析土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的垂直分异特征与气候因子和土壤理化因子之间的关系。结果表明：1)土壤微生物生物量C、N、P含量沿海拔变化差异显著(P < 0.05),MBC、MBP含量随海拔升高呈现先上升后下降的变化趋势,MBN随海拔升高呈上升趋势,三者均于亚高山灌丛处含量最高,含量分别为1 502.08、35.42和127.55 mg·kg⁻¹;2) MBC ꞉ MBP、MBN ꞉ MBP、MBC ꞉ MBN均随海拔升高呈现波动变化趋势,MBC ꞉ MBP、MBN ꞉ MBP在浅山灌丛处有最大值; 3)冗余分析与方差分解分析显示,TN、年均温度(MAT)、pH、TN ꞉ TP是显著影响土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的因子(P < 0.05),土壤理化因子较海拔、气候因子对土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的影响更大。研究结果表明,土壤理化因子的变化能够引起土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的显著变化。

     

平茬对内蒙古典型草原小叶锦鸡儿群落植物的影响

为了了解平茬对灌丛群落草本植物的影响,本文以内蒙古典型草原小叶锦鸡儿（Caragana microphylla Lam）群落为研究对象,设置了不平茬、一年平茬1次和一年平茬2次共3种处理,分析了平茬前后群落特征与植被化学计量特征的变化。结果表明：与未平茬相比,两种平茬处理下群落内禾本科植物密度均显著增加,平茬第二年禾本科生物量显著高于未平茬处理;平茬后两年内草地群落物种多样性指数随平茬次数增加均有增加趋势,且一年平茬2次处理时,Margalef丰富度指数显著高于未平茬处理;草本群落总生物量随平茬次数增加呈现先下降后增加的变化趋势;平茬后植被C、N含量、C/N比无显著变化,但植被N/P比显著增加。可见,平茬处理改变了小叶锦鸡儿群落的结构特征,提高了群落物种多样性及禾本科植物的密度,有助于典型草原的植被恢复。