永利煤矿复垦区植物叶片和枯落物生态化学计量学特征

为了明确煤矿复垦区植被恢复与重建以及不同物种的合理配置,以内蒙古永利露天煤矿复垦区不同植物群落叶片和枯落物为研究对象,通过对其碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)含量(质量含量)及生态化学计量学特征的研究,探讨煤矿复垦区植物养分状况及限制因子,同时研究叶片和枯落物之间的养分循环状况。结果表明:(1)不同植物类型叶片C含量变化较大,表现为乔木(侧柏537.96 g/kg)最大,草本(沙打旺423.73 g/kg)最小;N、P、K含量变化较小。枯落物中沙棘C含量(417.84 g/kg)显著高于沙打旺、柠条;N、P含量差异显著,氮含量表现为沙打旺(20.30 g/kg)最大,柠条最小,磷含量表现为沙打旺(1.57 g/kg)最大,沙棘最小;沙打旺K含量(6.31 g/kg)显著高于沙棘、柠条。叶片C、N、P、K含量高于枯落物。N、P、K的回收率分别为5.17%—50.16%、4.19%—6.41%、11.27%—23.24%,其中P回流率表现为沙打旺(6.41%)最大,柠条最小;K回流率表现为沙棘(23.24%)最大,柠条最小。(2)灌木、草本植物N/P16,乔木类N/P14,灌木类、草本类生长受制于P,乔木类生长受制于N。结合土壤C、N、P含量,建议在植被恢复初期种植豆科等先锋植物,随着土壤肥力的提高再逐步种植灌木、乔木。     

黄土高原不同林龄刺槐林碳、氮、磷化学计量特征

以黄土高原幼龄林、中龄林、成熟林(分别为5～10、11～15、21～30年生)刺槐人工林为对象,研究刺槐根、茎、叶、枯落物的碳、氮、磷化学计量学特征及其相互关系.结果表明: 不同林龄刺槐林各组分的碳、氮、磷含量分别为376.74～486.67、8.66～29.70和0.79～1.95g·kg^-1,刺槐各组分碳含量变异较小,磷含量变异较大.中龄林碳含量较高,成熟林氮、磷含量较高.不同组分间叶碳、氮、磷含量较高,茎的氮含量较低.不同林龄刺槐林各组分的C/N、C/P和N/P分别为15.74～53.40、242.47～606.39和8.10～20.57;中龄林和幼龄林中茎C/N、C/P和N/P显著高于成熟林,不同组分间茎C/N、C/P较高,叶C/N、C/P较低.刺槐叶片和根的碳氮磷含量间不存在相关关系,枯落物与茎的氮含量和磷含量间存在显著相关关系,反映出枯落物和茎的建成过程中对氮磷按比例投入的依赖.与全球尺度相比,黄土高原人工刺槐林具有较高的储碳能力,氮含量丰富,而磷相对缺乏,成为刺槐人工林生长的主要限制因子.     

土壤表面电场对黑土团聚体破碎和侵蚀的影响

通过定量调控土粒表面电场强度,采用湿筛法和模拟降雨试验,研究了土壤表面电场对东北黑土团聚体稳定性和土壤侵蚀的影响。结果表明: 1)随着土壤本体溶液电解质浓度的降低,土壤颗粒表面电位绝对值和电场强度均不断增加,宾县黑土和克山黑土表面电场强度均可达10⁸ V·m^-1数量级;2)随着土粒表面电场增强,土壤团聚体的破碎程度增大,平均重量直径表现为先急剧减小而后保持不变;3)通过人工模拟降雨试验可知,随本体溶液电解质浓度降低,颗粒表面电场增强,土壤流失强度增大。当电解质浓度＜0.01 mol·L^-1,对应宾县黑土和克山黑土的表面电位绝对值分别大于210和209 mV时,土壤累积流失量随时间的分布曲线较为接近,表明0.01 mol·L^-1是影响土壤侵蚀强度的电解质临界浓度值;4)土壤累积流失量与团聚体平均重量直径之间表现出良好的线性关系。综上,当雨水进入土壤,土粒表面电场增强,引发土壤团聚体破碎并释放大量细颗粒,最后在雨水冲刷作用下发生侵蚀。该研究结果可为深入理解东北黑土区土壤水蚀机理提供新的思路。     

云雾山不同恢复方式下草地植物与土壤的化学计量学特征

研究云雾山天然草地、灌草地、禁牧地、撂荒地4种恢复方式下草地各植物组分(植物地上部分、枯落物、根系)与土壤C、N、P化学计量特征及其相互关系.结果表明: 土壤与植物地上部分和根系的化学计量学特征显著相关,并且植物地上部分与根系之间P的联系比N紧密,土壤与植物地上部分和根系之间N的联系比P紧密,而土壤与枯落物、根系与枯落物的化学计量学特征相关性不显著.不同恢复方式间植物地上部分和根系总体的C、N储量无显著差异,P储量差异显著且以撂荒地最大(0.49 g·m^-2),禁牧地最小(0.29 g·m^-2).禁牧年限对植物和土壤的化学计量学特征影响较小;耕地撂荒恢复12年后土壤C、N(分别为9.98和1.07 g·kg^-1)仍显著低于天然草地(分别为14.27和1.55 g·kg^-1),两者植物化学计量特征的差异由撂荒地各植物组分P浓度高引起;由于根系生物量的稀释作用,天然草地根系N、P浓度最低(分别为6.25和0.57 g·kg^-1);灌草地地上部分N、P浓度偏低(分别为12.77和 0.98 g·kg^-1),但根系N、P浓度偏高(分别为9.30和0.77 g·kg^-1).物种组成是影响植物生态化学计量学特征变化的主要因素,不同恢复方式间群落相似度高则整体化学计量特征差异小.