干旱区湿地芦苇各器官生态化学计量对土壤因子的响应

了解植物养分浓度及其化学计量对土壤因子的响应,对预测脆弱而敏感生态系统对环境变化的响应至关重要。以敦煌阳关湿地优势种芦苇(Phragmites australis)为对象,通过野外调查与实验分析,研究芦苇不同器官生态化学计量特征及其影响因素。结果表明:芦苇各器官C、P含量为叶>根>茎,N含量及N∶P为叶>茎>根,C∶N为根>茎>叶,C∶P则为茎>根>叶。叶、根C含量显著高于茎(P<0.05),叶、根C含量之间无显著差异(P>0.05),根、茎和叶N、P含量及C∶N、C∶P和N∶P差异显著(P<0.05);芦苇根N∶P<14,叶片N∶P>16,茎N∶P介于14~16;C含量在各器官之间均无显著相关性(P>0.05),根与茎、叶N含量之间呈极显著正相关(P<0.01),根与茎P含量呈极显著正相关(P<0.01),茎与叶N含量呈显著正相关(P<0.05);土壤盐分与芦苇根和茎N含量呈极显著正相关(P<0.01),土壤P含量与茎P含量呈极显著正相关(P<0.01),土壤有效P与根、茎N含量呈极显著正相关(P<0.01);土壤P是影响芦苇根、茎化学计量的主要因素,土壤盐分是影响叶片化学计量的主要因素,芦苇趋向提高各器官N含量来应对高盐、低P的土壤环境。     

克里雅绿洲旱生芦苇根茎叶C、N、P化学计量特征的季节变化

旱生芦苇在水分限制、元素匮乏的环境条件下,经长期进化适应形成了自身独特的生理生态特征,研究其C、N、P化学计量特征随生长季节的变化规律有助于深入了解该植物生存和适应策略。系统分析了克里雅绿洲旱生芦苇根、茎、叶的C、N、P化学计量特征及其季节动态,深入探讨了不同生长季、不同器官以及两因素的交互作用对以上特征的影响。结果表明:旱生芦苇C、N、P含量均值分别为393.36、12.43、1.25 mg/g,C∶N、N∶P、C∶P均值分别为54.55、9.96、441.27。整个生长季内芦苇各器官间C、N、P平均含量的变化规律一致,为叶茎根,C、N、P化学计量比的变化规律不一致;芦苇C含量随生长季节的变化不断增加,N、P随季节的变化逐渐减少,C、N、P化学计量比随季节的变化规律也不尽相同。对芦苇C、N、P含量及其化学计量比整体变异来源分析显示,生长季节的变化对芦苇C、P、C∶N、C∶P变化的贡献大于器官间差异,器官间差异对芦苇N、N∶P变化的贡献大于生长季节的变化;说明芦苇生长发育过程中各生长季各器官对元素的吸收利用具有特异性。结合N、P元素含量及N∶P值的大小可知,研究区芦苇生长受到N、P共同限制,且更易受N元素的限制。     

四种红树植物根茎叶的碳氮磷化学计量特征

以漳江口红树林的秋茄(Kandelia candel)、木榄(Bruguiera gymnorrhiza)、桐花树(Aegiceras corniculatum)和老鼠簕(Acanthus ilicifolius)为研究对象,对其根、茎、叶中的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量以及生态化学计量学特征进行分析。结果表明:秋茄、桐花树、老鼠簕3种植物各器官中的C含量均表现为茎、叶显著大于根,秋茄、木榄、桐花树3种植物的N、P含量均表现为叶茎根;桐花树、老鼠簕不同器官的C含量变异系数均表现为根叶茎,秋茄、木榄、老鼠簕3种植物N含量的变异系数均表现为根、茎大于叶,秋茄、木榄、桐花树3种植物P含量的变异系数均表现为根、茎大于叶;秋茄、木榄、老鼠簕C∶N的变异系数为根、茎大于叶; 4种植物中,老鼠簕根、叶的P含量显著高于其他3种植物,茎的P含量略高于其他3种植物,根C、N、P与叶C、P的变异系数均大于其他3种植物; 4种红树植物叶的C∶N∶P质量比(151∶9∶1)显著小于根(187∶4∶1)和茎(239∶5∶1),叶的C、N和P的生态化学计量特征相对稳定。分析红树植物不同器官养分元素间的分配规律,可为大尺度的红树林生态化学计量学研究提供理论基础,并为红树植物的保护与可持续经营提供科学依据。     

崇明东滩湿地芦苇和互花米草N、P利用策略的生态化学计量学分析

测定了崇明东滩湿地典型植物群落内芦苇和互花米草各器官及土壤中的N、P含量和N∶P,揭示了它们的季节性动态,并对其N、P利用对策进行了生态化学计量学分析.结果表明:两种植物的N、P含量差异显著且芦苇＞互花米草;不同植物以及同一植物不同器官的N、P含量随生长节律发生明显变化;N、P含量的器官分配模式对于芦苇和互花米草均是叶＞茎＞根;两种植物地上部分和地下部分N、P含量5月＞9月＞7月;芦苇N、P积累量＞互花米草;2种植物地上部分N、P含量差异显著;互花米草生境土壤各月份N含量均高于芦苇生境土壤;P含量仅在5月份高于芦苇生境土壤,其它月份均低于芦苇生境土壤.芦苇叶片N含量与生境土壤N含量相关不显著,叶片P含量与土壤P含量显著正相关;互花米草叶片N含量与土壤N含量极显著正相关,叶片P含量与土壤P含量相关不显著.芦苇和互花米草叶片N∶P与土壤N、P含量及N∶P间相关均不显著.芦苇在生长初期和生长末期的N∶P＜14,表明其生长受到N限制;处于生长旺季时,14＜N∶P＜16,表明其受到N、P共同限制.互花米草在各月份的N∶P＜14,说明其主要受到N限制.总体而言,N素是芦苇和互花米草净初级生产力的主要而经常性的限制因子.     

干旱胁迫对3种灌木不同器官化学计量特征的影响

采用盆栽控水试验,研究了3个水分处理,即田间持水量(FC)的(75±5)%、(55±5)%和(35±5)%,对丁香、黄刺梅、连翘的叶、茎、极细根(0～1 mm)、细根(1～2 mm)和粗根(>2 mm)化学计量特征的影响。结果表明: 3种灌木相同器官间氮(N)和磷(P)含量以及C∶N、C∶P、N∶P均存在显著差异。随着干旱胁迫的加剧,3种灌木各器官C含量总体上无显著变化;叶片N含量呈增加趋势,茎N含量逐渐下降,极细根和细根N含量均呈先上升后下降的趋势;叶片、茎P 含量呈降低趋势,极细根和细根P含量呈先增加后下降的趋势。3种灌木在干旱胁迫下叶C∶N呈降低趋势,叶和茎C∶P、N∶P均呈增加趋势。干旱胁迫对极细根C∶N和叶C∶P、N∶P影响最大,而对粗根C∶N、N∶P以及极细根C∶P的影响最小。土壤C、N含量与灌木各器官中C、N、P含量无显著相关性,但土壤P含量与叶和根系C、N、P含量均显著相关。土壤中相对缺乏的P是影响灌木器官化学计量特征的最重要因素。干旱对不同灌木不同器官化学计量的影响不同,叶和极细根的化学计量较其他器官对干旱胁迫更加敏感。干旱可能主要通过影响灌木对土壤中养分P的吸收和在不同器官中的分配,进而影响灌木不同器官的化学计量特征,尤其是与P相关的化学计量特征。     

不同入侵程度的微甘菊及本土种豨莶碳氮磷化学计量特征与营养策略

对3种入侵程度(重度、中度、轻度)的微甘菊(Mikania micrantha)各器官(根、茎、叶)和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量进行了测定,并对微甘菊和同科本土种豨莶(Siegesbeckia orientalis)的碳氮磷化学计量特征进行比较,以探查不同入侵程度的微甘菊各器官C、N、P化学计量动态变化,剖析其资源分配特征与营养对策。结果表明:1)微甘菊入侵地为高N、高P生境,轻度入侵地土壤C、N、AN和AP含量均大于其他2个生境,即随入侵程度的增加,土壤C、N、P含量有所下降; 2) 3种入侵程度微甘菊叶N含量显著大于根和茎,重度入侵和轻度入侵的茎P含量显著高于根和叶,入侵过程中P元素更多地分配至茎,N元素更多地分配至叶; 3) 3种入侵程度的微甘菊根和茎N∶P值小于叶N∶P,轻度入侵的微甘菊茎N∶P显著小于重度和中度入侵,显示微甘菊在入侵过程中茎、根具有快速生长特性; 4)微甘菊根、茎N∶P和C∶P值显著小于本土种豨莶,微甘菊在高N、高P生境中采取了"生长竞争策略"战胜本土种; 5)微甘菊根C∶N值与根N∶P之间、茎C∶N值与茎N∶P之间均呈极显著负相关,即存在生长与贮存之间的能量分配权衡策略; 6)微甘菊茎P含量与0～10 cm土壤C、N含量呈显著正相关,微甘菊根P含量与10～20 cm土壤AP含量呈显著正相关,即随土壤营养水平的升高,植物增大了对P元素的吸收和利用率,增加了成功入侵的几率。微甘菊通过对土壤营养(尤其是P)的快速吸收、利用和分配,使茎和根的生长速率加快,采取"生长竞争策略"成功入侵。     

干旱胁迫下接种丛枝菌根真菌对七子花非结构性碳水化合物积累及C、N、P化学计量特征的影响

以濒危植物七子花二年生幼苗为研究材料,采用盆栽试验方法,研究干旱胁迫和接种丛枝菌根真菌(AMF)处理对幼苗不同器官C、N、P化学计量关系和非结构性碳水化合物(NSC)含量的影响。试验共设计4个处理:对照(CK)、干旱胁迫(D)、接种AMF(AMF)、干旱胁迫和接种AMF(D+AMF)。结果表明: 在干旱胁迫下七子花根系AMF的侵染率显著下降,但接种AMF处理植株的株高、叶片数显著高于未接种处理。接种AMF显著提高了干旱胁迫下植株根、叶可溶性糖和NSC含量及茎、叶淀粉含量,且茎和叶可溶性糖与淀粉比显著下降。干旱胁迫导致植株C含量在根和叶中显著增加,P含量在茎中显著减少;与干旱胁迫相比,胁迫下接种AMF植株根、茎、叶P含量及叶C含量显著提高,而根C、N含量及茎C含量显著降低。胁迫下接种AMF植株根、茎C∶N、C∶P、N∶P和叶N∶P均显著低于单一胁迫处理。NSC与C∶N∶P计量比的相关性分析表明,根、叶P含量与可溶性糖和NSC含量呈显著正相关,茎P含量与淀粉和NSC含量呈显著正相关,各器官N∶P与NSC含量呈显著负相关。综上,干旱胁迫显著抑制了七子花幼苗的生长,接种AMF通过提高植株根和叶的可溶性糖含量、根的可溶性糖/淀粉,增加地上部分淀粉含量,促进P元素吸收和降低各器官N∶P来增强植株耐旱性,从而提高七子花幼苗在干旱环境中的存活率。     

干旱胁迫对科尔沁沙地榆树幼苗C、N、P化学计量特征的影响

设置适宜水分、轻度、中度和重度干旱胁迫处理(即80%、65%、50%和35%田间持水量),研究干旱胁迫对榆树幼苗不同器官C、N、P化学计量的影响.结果表明:与适宜水分处理相比,干旱胁迫导致C含量在叶、茎、粗根和细根中增加,N含量在叶、茎和粗根中增加,P含量在叶、茎和粗根中下降,在细根中增加,C:N在叶和茎中下降,C:P及N:P在叶、茎和粗根中增加,在细根中下降.各器官间C含量呈显著正相关,而各器官间N与P相关性均不显著.土壤含水量与各器官C含量,叶N含量,细根P含量及C:N,叶、茎和粗根C:P及N:P呈显著负相关,而与细根N含量,叶、茎和粗根P含量,细根C:P及N:P呈显著正相关.因此,干旱胁迫影响榆树幼苗对N、P的吸收及向上运输,幼苗生长主要受N限制;随着干旱胁迫的加剧,叶、茎和粗根生长受P限制作用增强.     

模拟增雨对白刺和油蒿幼苗化学计量特征的影响

降雨是荒漠生态系统过程和功能的最重要限制因子,荒漠植物幼苗对生长季降雨的变化极端敏感。为探讨荒漠植物对未来降雨格局变化的响应,该研究选取乌兰布和沙漠2种典型荒漠植物幼苗(白刺和油蒿)为研究对象,根据生长季内(6～9月)每次降雨量,进行不同梯度的人工模拟增雨试验(CK.自然降雨;A.增雨25%;B.增雨50%;C.增雨75%;D.增雨100%),分析白刺和油蒿幼苗C、N、P含量及化学计量特征对降雨量变化的响应。结果表明:(1)从C、N、P含量在幼苗不同器官分布来看,与CK相比,增雨显著降低了白刺幼苗茎的C含量和根的C、P含量(P0.05),在一定程度上提高了叶的C、P含量和根的N含量;而增雨处理显著增加了油蒿幼苗茎和叶的C含量(P0.05),降低了叶、根的N含量和茎、叶、根的P含量。(2)从化学计量比来看,增雨对白刺幼苗茎、叶、根的N∶P影响无显著差异,比值均大于16,且在增雨的环境下白刺幼苗相对生长率较低,主要受P元素限制;油蒿幼苗根N∶P与增雨量呈极显著负相关关系,随增雨量的增加其相对生长率增大。研究认为,模拟增雨对白刺幼苗和油蒿幼苗化学计量特征均有显著影响,但二者幼苗C、N、P元素在各器官的分配格局有所不同,增雨不利于白刺幼苗的生长,而有利于油蒿幼苗的快速生长。     

半干旱黄土小流域不同植被类型植物与土壤生态化学计量特征

生态化学计量学是研究生态系统元素平衡与能量流动的有效方法,明确不同植被恢复类型下植物与土壤化学计量特征对揭示黄土高原植被恢复中生态系统养分循环具重要意义,可为黄土高原植被恢复类型的选择提供可行性依据。以典型半干旱黄土小流域3种植被恢复方式下（天然荒草、自然恢复、人工恢复）的5种植被类型（长芒草草地、赖草草地、苜蓿草地、柠条灌丛、山杏林）为研究对象,分析不同植被类型下叶、茎、根及土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）含量及化学计量特征。结果表明：1）植物不同器官和植被类型对植物生态化学计量特征都具有显著影响,C、N、P含量在5种典型植被中均表现为叶>茎>根。人工恢复植被各器官C、N含量及N ∶ P均显著高于天然荒草地,与自然恢复植被无显著差异;其中,在人工恢复植被中山杏各器官C含量最高,柠条各器官N含量最高。叶、茎、根的C ∶ N则表现为自然恢复植被显著高于人工恢复植被与天然荒草地。P含量、C ∶ P则在不同植被恢复类型间无显著差异。2）不同植被恢复类型下土壤C、N、P含量及化学计量特征具一定差异。人工恢复植被土壤C、N、P含量及C ∶ P、N ∶ P均为最高,显著高于自然恢复植被土壤;人工恢复植被中柠条土壤C、N含量及C ∶ P、N ∶ P均显著高于其他植被土壤。土壤C ∶ N在各植被类型间无显著差异。3）不同植被恢复类型下C、N、P含量在植物叶片与土壤间的相关性存在差异,说明植物自身生长特性影响着养分在植物与土壤间转化与传递。以5种典型植被整体来看,植物叶、茎、根的生态化学计量特征在彼此间均呈显著正相关。在植物与土壤间,植物各器官N含量与土壤C、N、P含量呈显著正相关,植物各器官N ∶ P与土壤N ∶ P呈显著正相关,表明该黄土小流域生态系统中植物与土壤生态化学计量特征的变化是相互制约,相互影响的。