云南松形态和叶片碳氮磷化学计量及其海拔变化特征

云南松(Pinus yunnanensis Franch.)是我国西南地区特有的物种,在当地的经济、生态和水土保持功能方面占有重要地位。本研究以云南东北部不同海拔的云南松天然次生林为对象,测定了成年植株的胸径、株高、叶片长度、干重、比叶长及叶片碳、氮、磷含量,分析了不同海拔下叶片碳氮磷化学计量特征。结果表明:随海拔升高,胸径、株高、叶P含量和叶C∶N呈现"中间高,两头低"的趋势,而叶C∶P和N∶P呈现的趋势与叶P和叶C∶N的相反;云南松叶片单束松针长、比叶长、叶C、N随海拔升高呈明显降低的趋势,而单束松针重呈增加的趋势;各海拔的N∶P值(平均值为5.82±0.10)均小于14,且与植株胸径、株高呈显著负相关;该地区云南松对海拔具有较强的适应性,植株生长主要受N元素的营养限制,该结果支持生长速率假说。本研究揭示了云南松化学计量特征的空间格局变化规律,为云南松林的经营管理提供科学依据。     

不同海拔云南松林土壤养分及其生态化学计量特征

以云南东北部不同海拔云南松天然次生林为研究对象,比较不同海拔土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)及其化学计量特征。结果表明:海拔间土壤C、N、P、K、AN、AP、AK的值分别为7.85~31.61 g·kg^-1、1.08~2.11 g·kg^-1、0.19~1.41 g·kg^-1、3.65~15.10 g·kg^-1、51.33~144.35 mg·kg^-1、0.56~2.42 mg·kg^-1、0.03~0.35 g·kg^-1;随海拔的升高,土壤C、N、P、P∶K、C∶N均主要呈现先升高后降低的趋势,而C∶P、N∶P呈现的趋势与C∶N相反;土壤C与N、AN、AP、AK、C∶N、C∶P、C∶K、N∶K、P∶K均呈显著正相关,而与K含量呈显著负相关。研究表明,该地区云南松林土壤主要养分及其化学计量特征随海拔变异明显,总体上表现为少氮低磷。土壤养分在中海拔处偏高,这与中海拔地段云南松较好的生长表现相符。这些结果可为解析云南松的生长和分布提供一定的基础。     

苦竹叶片碳氮磷化学计量特征的海拔梯度效应

为揭示海拔梯度对苦竹林立竹叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的影响,该文以3个海拔梯度[低海拔,(200±10) m;中海拔,(400±10) m;高海拔,(800±10) m]苦竹林为研究对象,测定1至3年生立竹叶片C、N、P含量,分析其化学计量特征和异速增长关系。结果表明:(1)立竹年龄对苦竹叶片C、N、P含量及其化学计量特征影响明显,随立竹年龄的增大,苦竹叶片C、N、P含量和N∶P总体上均呈降低趋势,而C∶N、C∶P总体上呈升高趋势。(2)海拔对苦竹叶片C、N、P含量及其化学计量特征有重要影响,随海拔梯度升高,不同年龄立竹叶片C含量呈先升高后下降变化趋势,N、P含量总体上呈降低趋势,而C∶N、C∶P和N∶P均呈升高趋势。(3)不同海拔梯度苦竹林立竹叶片C、N、P含量和C∶N、C∶P差异显著,中、高海拔苦竹林立竹叶片N∶P无显著差异,均显著高于低海拔苦竹林;不同海拔梯度苦竹林立竹叶片C、N、P间呈显著的正异速增长关系,随海拔梯度的升高,C-N、C-P异速增长指数显著升高,而N-P异速增长指数显著下降。综上结果表明,高海拔苦竹林虽然N、P利用效率提高,但立竹叶片C含量较低,P限制性作用增强;中海拔苦竹林不但具有较高的N、P利用效率,而且立竹叶片C含量高,说明中海拔是苦竹林丰产培育的适宜海拔。     

新疆67种荒漠植物叶碳氮磷计量特征及其与气候的关系

荒漠生态系统具有独特的耐旱植物种类和植物化学计量特征.本研究通过系统采集全疆63个荒漠地点的67种植物,探索荒漠植物叶碳、氮、磷(C、N、P)的计量特征及其与气候因子的关系.结果表明:荒漠植物叶C、N和P的平均含量分别为394、18.4和1.14 mg·g-1,C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为28、419和18.灌木的N含量高于乔木和草本,灌木P含量比草本(乔木)低(高);C3植物叶的C、N、C∶P、N∶P高于C4植物.随年均降水量增加,叶C有先降低后升高的趋势,叶N、P先升高、后降低,叶C∶N、C∶P与叶N、P变化趋势相反,N∶P变化不显著;随年均温升高,叶C先降低后升高,叶N、P降低,C∶N变化不显著,C∶P、N∶P升高.年均降水量对叶片化学计量特征的影响大于年均温度和植物类型.本研究结果将有助于预测全球气候变化背景下的C、N、P元素循环规律的变化,并为干旱区生物地球化学建模提供参考和基础数据.     

不同海拔花椒叶片-凋落物养分化学计量与重吸收的关系

阐明贵州喀斯特高原峡谷区不同海拔顶坛花椒叶片和凋落物化学计量特征与养分重吸收率,有助于掌握养分保存与利用机制。选取531、640、780、871和1097 m共5个海拔的顶坛花椒为对象,采集叶片和凋落物数据,分析其养分含量、化学计量和养分重吸收率随海拔增加的分异规律,阐明叶片养分重吸收与化学计量之间的内在关联。结果表明：叶片和凋落物有机碳(OC)、全磷(TP)和全铁(TFe)均以海拔780 m为最高,叶片全锰(TMn)、全镁(TMg)和凋落物TMg含量表现出随海拔升高而增加的趋势,叶片和凋落物全氮(TN)、全钾(TK)、全钙(TCa)未随海拔发生显著分异。叶片和凋落物C∶P、Fe∶Mn、C∶Ca随海拔升高表现出先增加后降低的变化趋势,而叶片和凋落物Ca∶Mg则呈现随海拔升高而降低。叶片养分重吸收率随海拔的分异规律不完全一致,叶片P和K重吸收率以海拔780 m为最高,N、Fe和Mn重吸收率以海拔871 m为最高,海拔1097 m的Ca和Mg重吸收率显著高于其他海拔,而海拔1097 m的P、N和Fe重吸收率则均为负值。冗余分析结果表明,叶片养分重吸收率与化学计量之间具有很强的相关性。     

刨花楠叶片碳氮磷化学计量比与个体大小的关系

以9和13年生刨花楠为对象,分析叶片碳氮磷含量与林木胸径的关系,研究林木叶片碳氮磷化学计量特征在个体大小及林龄间的变化规律.结果表明： 利用实生苗所营造的刨花楠人工林,个体分化随年龄增大而明显;两刨花楠人工林林木叶片C、N、P含量及C∶N均存在显著差异,但二者叶片C∶P及N∶P差异不显著;9 年生林木叶片平均C、N、P含量及N∶P均低于13年生林木,但叶片C∶N、C∶P高于13年生林木;同一林龄中,不同个体大小之间叶片的N、P含量及化学计量特征均存在显著差异;9年生刨花楠不同个体叶片N、P含量及其化学计量特征与胸径呈显著线性相关,13年生不同个体林木叶片N、P含量及C∶P、N∶P与胸径呈显著抛物线关系,而C∶N与胸径呈显著线性相关;9年生刨花楠叶片N、P转移率高于13年生,叶片N、P在生长季与非生长季的养分转移策略因不同生长阶段和生长环境而产生差异.     

不同密度下沙地樟子松碳、氮、磷化学计量及养分重吸收特征

以樟子松纯林为对象,研究了6种密度(490、750、1110、1550、1930、2560株·hm^-2)下不同器官(当年生叶、一年生叶、当年生枝、一年生枝和细根)的C、N、P化学计量特征及叶片N、P重吸收效率。结果表明:随着林分密度增加,当年生和一年生叶C含量及当年生和一年生枝P含量呈降低趋势(1550株·hm^-2除外),当年生枝、一年生枝和细根C含量、各器官N含量及当年生叶、一年生叶和细根P含量呈先升高后降低趋势,在1550株·hm^-2密度下最高;当年生叶、一年生叶和细根C∶N、当年生叶和枝C∶P以及当年生叶、当年生和一年生枝N∶P呈先降低后升高趋势,一年生叶和枝C∶P呈升高趋势;凋落叶C含量先增加后降低,N含量呈升高趋势,P含量先降低后升高;叶片N重吸收效率下降,P重吸收效率先升高后降低,N重吸收效率:P重吸收效率呈下降趋势。因此,随樟子松林分密度增加,N限制减弱,P限制增强。当林分密度为1550株·hm^-2时,养分更多分配到叶片和细根,促进高生长,为樟子松人工林适宜经营密度。     

马衔山不同海拔土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征

研究半干旱地区土壤碳、氮、磷化学计量特征,了解其空间变化规律,有助于揭示半干旱地区C、N、P循环对全球气候变化的响应。本研究以半干旱区的马衔山为对象,选择5个海拔的7个样地,采集0~15、15~30 cm层的土壤,测定其有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、pH、含水率等理化性质,分析其SOC、TN、TP化学计量与土壤理化因子之间的关系。结果表明:(1)0~15 cm土壤SOC、TN、TP含量高于15~30 cm土壤。表层土壤SOC、TN含量随海拔升高呈增加趋势,TP含量随海拔升高变化较小。(2)C∶N随海拔增加呈先增加后降低趋势,C∶P、N∶P随海拔升高均呈增加趋势。(3)在0~15 cm土壤中,pH与SOC、TN含量及C∶P呈显著负相关,在15~30 cm土层中,pH与SOC、TN、TP含量及化学计量特征关系不显著;土壤含水率与0~15、15~30 cm层土壤中SOC、TN含量均呈极显著正相关。本研究显示,在半干旱区的马衔山地区,土壤含水率随海拔增加而增加,而SOC、TN含量及C∶P、N∶P也呈增加趋势,土壤养分含量及化学计量均受土壤含水率影响。     

马衔山不同海拔土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征

研究半干旱地区土壤碳、氮、磷化学计量特征,了解其空间变化规律,有助于揭示半干旱地区C、N、P循环对全球气候变化的响应。本研究以半干旱区的马衔山为对象,选择5个海拔的7个样地,采集0～15、15～30 cm层的土壤,测定其有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、pH、含水率等理化性质,分析其SOC、TN、TP化学计量与土壤理化因子之间的关系。结果表明:(1) 0～15 cm土壤SOC、TN、TP含量高于15～30 cm土壤。表层土壤SOC、TN含量随海拔升高呈增加趋势,TP含量随海拔升高变化较小。(2) C∶N随海拔增加呈先增加后降低趋势,C∶P、N∶P随海拔升高均呈增加趋势。(3)在0～15 cm土壤中,pH与SOC、TN含量及C∶P呈显著负相关,在15～30 cm土层中,pH与SOC、TN、TP含量及化学计量特征关系不显著;土壤含水率与0～15、15～30 cm层土壤中SOC、TN含量均呈极显著正相关。本研究显示,在半干旱区的马衔山地区,土壤含水率随海拔增加而增加,而SOC、TN含量及C∶P、N∶P也呈增加趋势,土壤养分含量及化学计量均受土壤含水率影响。     

武功山山地草甸不同海拔凋落物-土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征

以江西省武功山海拔1500~1900 m山地草甸为研究对象,研究不同海拔凋落物-土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及生态化学计量特征,并对其相关性进行分析.结果表明:不同海拔下凋落物C、N、P含量分别为397.5~458.24、11.59~17.12、1.05~2.19 mg·g^-1,凋落物C含量随海拔升高不断减小,凋落物N、P含量随海拔升高先下降后升高.土壤C、N、P含量分别为51.64~80.01、3.30~4.77、0.44~1.09 mg·g^-1,土壤C、N、P含量随海拔升高先增加后降低,土壤全P含量变异较小.不同海拔凋落物C∶N、C∶P、N∶P分别为24.73~40.36、203.65~463.08、7.16~13.80,并随海拔升高先升高后下降.不同海拔土壤C∶N、C∶P、N∶P分别为14.95~16.95、56.87~162.52、3.69~10.58,土壤C∶N随海拔升高没有显著变化,土壤C∶P、N∶P随海拔升高先升高后下降,在海拔1600~1700 m处达到最大.武功山山地草甸凋落物与土壤C、N、P含量随海拔升高的变化规律不同,不同海拔凋落物C、N、P均值,以及C∶N、C∶P和N∶P大于土壤.     

生物量分配影响三种不同海拔起源的松树生长

松属的思茅松（Pinus kesiya var. langbianensis）、云南松（P. yunnanensis）和高山松（P. densata）是组成中国西南不同海拔针叶森林的主要树种,然而这三个树种在发育速度尤其是高生长方面表现出明显的差异。为了弄清引起这些变异的生理和形态学原因,本文将三种松树种植于同一环境下,对其光合作用、生物量分配、生长速率和叶片性状进行了研究。研究发现,与来源于高海拔的树种相比,低海拔的树种有更高的株高、以及更大的干物质重量、相对生长速率、叶质比、茎质比和比叶面积,但叶片氮含量、碳含量和根质比较低。高海拔树种的光合速率并不明显低于低海拔树种。相对生长速率和树高均与叶质比呈显著正相关,与根质比负相关,但与最大光合速率没有显著关系。这些结果表明,生物量的分配式样和长期的形态特性能够更好地预测不同海拔松树的生长表现。     

生物量分配影响三种不同海拔起源的松树生长

松属的思茅松（Pinus kesiya var．1angbianensis）、云南松（P．yunnanensis）和高山松（P．densata）是组成中国西南不同海拔针叶森林的主要树种,然而这三个树种在发育速度尤其是高生长方面表现出明显的差异。为了弄清引起这些变异的生理和形态学原因．本文将三种松树种植于同一环境下,对其光合作用、生物量分配、生长速率和叶片性状进行了研究。研究发现,与来源于高海拔的树种相比,低海拔的树种有更高的株高、以及更大的干物质重量、相对生长速率、叶质比、茎质比和比叶面积,但叶片氮含量、碳含量和根质比较低。高海拔树种的光合速率并不明显低于低海拔树种。相对生长速率和树高均与叶质比呈显著正相关,与根质比负相关,但与最大光合速率没有显著关系。这些结果表明,生物量的分配式样和长期的形态特性能够更好地预测不同海拔松树的生长表现。     

泥石流频发区山地不同海拔土壤化学计量特征——以云南省小江流域为例

为了探究泥石流频发区不同海拔梯度土壤的化学计量特征,阐明土壤性质对海拔变化的响应规律,进而有效指导受限性生态脆弱区生态系统的保护和恢复,在云南省小江流域支流阿旺小河西北侧山地选取了1500—2000m、2000—2500m、2500—3000m 3个海拔梯度,测定各海拔梯度范围内0—10cm、10—20cm、20—30cm土壤的有机碳、全氮、全磷、全钾含量及其机械组成,分析了不同海拔梯度土壤化学计量比的垂直分布特征及其与植被区、土壤物理结构的关系。结果表明:随着海拔梯度的升高,土壤有机碳和全氮含量以及碳磷比、碳钾比、氮磷比和氮钾比均呈升高趋势,全磷和全钾含量以及磷钾比呈降低趋势,且有机碳、全氮、全磷和全钾对海拔的敏感程度依次降低;不同海拔梯度之间,土壤有机碳、全氮、全磷、全钾及其化学计量比的垂直分布存在显著差异性,即随着土壤深度的增加,有机碳和全氮含量呈降低趋势,而全磷和全钾含量以及各化学计量比变化规律不明显;同一海拔梯度内,森林植被区和灌草丛群落植被区土壤生态化学计量比差异性不大,且随海拔梯度变化一致,灌草丛群落中,土壤碳氮比与地上植被盖度具有极显著正相关性,森林群落植被区,土壤磷钾比与优势乔木种平均高度具有极显著负相关性,而与平均胸径呈显著负相关性;土壤物理结构的分异是造成土壤化学计量特征发生变化的主要内在原因,土壤碳磷比、碳钾比、氮磷比、氮钾比随着含水率和砂粒的增加呈指数型上升而随着粘粒的增加呈指数型下降的趋势。     

Nutrient limitation in rainforests and cloud forests along a 3,000-m elevation gradient in the Peruvian Andes

We report results from a large-scale nutrient fertilization experiment along a “megadiverse” (154 unique species were included in the study) 3,000-m elevation transect in the Peruvian Andes and adjacent lowland Amazonia. Our objectives were to test if nitrogen (N) and phosphorus (P) limitation shift along this elevation gradient, and to determine how an alleviation of nutrient limitation would manifest in ecosystem changes. Tree height decreased with increasing elevation, but leaf area index (LAI) and diameter at breast height (DBH) did not vary with elevation. Leaf N:P decreased with increasing elevation (from 24 at 200 m to 11 at 3,000 m), suggesting increased N limitation and decreased P limitation with increasing elevation. After 4 years of fertilization (N, P, N + P), plots at the lowland site (200 m) fertilized with N + P showed greater relative growth rates in DBH than did the control plots; no significant differences were evident at the 1,000 m site, and plots fertilized with N at the highest elevation sites (1,500, 3,000 m) showed greater relative growth rates in DBH than did the control plots, again suggesting increased N constraint with elevation. Across elevations in general N fertilization led to an increase in microbial respiration, while P and N + P addition led to an increase in root respiration and corresponding decrease in hyphal respiration. There was no significant canopy response (LAI, leaf nutrients) to fertilization, suggesting that photosynthetic capacity was not N or P limited in these ecosystems. In sum, our study significantly advances ecological understanding of nutrient cycling and ecosystem response in a region where our collective knowledge and data are sparse: we demonstrate N limitation in high elevation tropical montane forests, N and P co-limitation in lowland Amazonia, and a nutrient limitation response manifested not in canopy changes, but rather in stem and belowground changes.     

黑木相思优良无性系叶片数量性状与生长评价

为合理利用种质资源,对5年生黑木相思(Acacia melanoxylon)无性系试验林中9个优良无性系(F1、SR3、SR9、SR14、SR17、SR18、SR25、SR38、SR41)开展叶片和生长性状的遗传变异研究,采用模糊数学隶属函数值法进行综合评价。结果表明,9个无性系叶片在形态、结构、化学性状都存在显著差异,以形态性状变异系数最大,其中叶面积(LA)和叶宽(LW)可作为直观区别无性系的可靠指标。SR18、SR17和SR14号无性系的树高(H)和胸径(DBH)生长具有显著优势。相关性分析表明,LW与H,LW、LA、比叶面积(SLA)与DBH呈显著线性关系,而叶长(LL)、干物质量(LDMC)、C、N、P、C/N和N/P与H和DBH相关性弱。隶属函数综合评价排名前4位的是SR17、SR18、SR41、SR14,可作为直接生产和后续育种工作的有效资源加以应用。     

青藏高原东北部二裂委陵菜叶片生态化学计量随海拔变化的特征

海拔对陆地生物地球化学循环过程具有重要影响。研究植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量沿海拔的变化特征,有助于深入了解植物对环境的适应策略。通过对青藏高原东北缘不同海拔(2980—3280,3281—3580,4180—4480,4481—4780 m)二裂委陵菜(Potentilla bifurca)叶片C、N、P含量及其计量比的首次研究,对其生态适应性和限制元素进行了初步探讨,结果发现:(1)二裂委陵菜叶片C、N、P平均含量分别为411.58 g/kg、22.47 g/kg和1.35 g/kg;C∶N、C∶P、N∶P的均值分别为18.51、321.81和17.33。(2)随着海拔升高,二裂委陵菜叶片C含量和N∶P呈上升趋势,分别从400.40 g/kg增加到418.08 g/kg、12.73增加到18.81;N、P含量呈先降后增趋势,其最大和最小值分别为23.88 g/kg和20.48 g/kg、1.89 g/kg和1.12 g/kg;C∶N、C∶P呈先增后降趋势,分别从20.42减少到17.79、372.18减少到334.72。(3)二裂委陵菜叶片C与N、C∶N不相关,与P显著负相关,而与C∶P、N∶P显著正相关;N与N∶P不相关,与P显著正相关,而与C∶N、C∶P显著负相关;P与C∶N、C∶P、N∶P显著负相关;C∶N与C∶P显著正相关,与N∶P不相关;C∶P与N∶P显著正相关。(4)二裂委陵菜生长主要受P限制。     

秦岭不同海拔森林土壤-植物-凋落物化学计量特征对土壤氮组分的影响

为探究不同海拔森林土壤氮组分对土壤-植物-凋落物化学计量特征的响应规律,选取太白山1300~2600 m海拔范围内4种典型森林--锐齿栎林(Quercus aliena var.acuteserrata)、辽东栎林(Quercus liaotungensis)、红桦林(Betula albo-sinensis)、牛皮桦林(Betula albo-sinensis var.septen-trionalis)为研究对象,测定土壤、叶片、凋落物、根的碳(C)、氮(N)、磷(P)及土壤铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮,分析不同森林土壤、植物、凋落物的化学计量比值的变化特征及其对氮组分的影响。结果表明:1)4种森林土壤C、N、P含量的变化范围分别为36.77~59.80、2.91~4.76、0.13~0.80 g·kg^-1。C、N含量在不同森林间变化趋势基本一致,均表现为牛皮桦林>红桦林>辽东栎林>锐齿栎林;P含量的变化趋势表现为辽东栎林>牛皮桦林>红桦林>锐齿栎林;2)锐齿栎林叶片N∶P<14,表明锐齿栎林生长较大程度受N限制;辽东栎林、红桦林、牛皮桦林叶片N∶P>16,表明辽东栎林、红桦林、牛皮桦林生长较大程度受P限制;3)不同森林间微生物量氮差异显著(P<0.05),铵态氮含量无显著差异,硝态氮含量表现为锐齿栎林(0.33 mg·kg^-1)>牛皮桦林(0.28 mg·kg^-1)>辽东栎林(0.27 mg·kg^-1)>红桦林(0.17 mg·kg^-1);4)冗余分析结果表明,土壤-植物-凋落物N∶P值是影响土壤微生物量氮的重要因子,土壤C∶N是影响铵态氮、硝态氮含量的重要因子。本研究结果为太白山森林生态系统的保护和氮循环研究奠定基础。     

滇楸种质生长性状遗传变异及表型性状遗传多样性分析

为明确滇楸种质生长和表型性状的遗传变异程度及遗传多样性大小,提出合理的杂交育种策略。本研究对滇楸20个无性系进行了连年的生长性状测定,测量了其叶长、叶宽、皮孔长、皮孔宽、皮孔密度等表型性状。研究结果表明滇楸种质1、3、4和5 a树高及1~6 a胸径在无性系间差异均达显著水平。树高遗传变异系数和重复力随年份变化波动较大,胸径遗传变异系数和重复力年份间较为稳定,且重复力较高。表明滇楸种质胸径受遗传控制程度较大,且稳定性更高。滇楸种质叶长和叶宽遗传多样性指数较高,分别为2.016和2.012。皮孔性状遗传变异系数较高,皮孔长、皮孔面积和皮孔密度表型变异系数均超过20%,遗传变异系数均超过15%。说明滇楸种质表型变异较为丰富,具有较好的遗传改良基础。相关分析结果表明皮孔密度与生长呈负相关,皮孔大小与生长呈正相关。聚类分析将滇楸种质划分为4类,第Ⅰ类皮孔面积最大,密度最小;第Ⅱ类生长最慢,叶长最大;第Ⅲ类生长最快,叶形最宽;第Ⅳ类叶柄最长。