金沙江干热河谷地区植物叶片中各生源要素的化学计量特征以及异速增长关系

植物生源要素的化学计量比在生物地球化学循环以及植物生理代谢中具有极为重要的作用。迄今为止, 对植物叶片的N、P元素与其他生源要素含量间相关关系的研究较少, 限制了生态化学计量学的应用广度。为了解金沙江干热河谷地区植物叶片中各种生源要素间的异速增长关系, 该研究通过对当地51个样方中107个样本的测量, 探索个体水平、物种水平和样方水平上各生源要素间的异速增长关系。结果显示: 叶片中各元素的比例N:P:K:S:Fe:Ca为100.00:6.64:88.20:11.59:2.48:91.64, N、P含量分别为11.21和0.744 mg·g ^-1, 明显低于全国平均值, 而N:P与全国平均值相当, 表明植物生长受到N、P的双重限制。各种生源要素间存在正相关增长关系, 在个体水平上, 植物叶片中N-P大致呈等速增长关系, Fe与Ca元素相对于N、P、K的增长速率显著大于1, Fe的增长速率最大, 依次为Fe > Ca > P > N > S > K; 物种水平上Fe与Ca相对于N、P、K的增长速率显著大于1; 样方水平上, Fe元素相对于N、P、K的增长速率依旧显著大于1, 但Ca、S相对于N的增长速率显著大于1, 元素增长速率为Fe > Ca > P > S > K > N, 其中N相对于P的异速增长斜率与2/3极为接近, K相对于P的异速增长斜率接近3/4。个体水平和样方水平上各种元素间的相关关系以及拟合优度不一致, 表明群落构建在介导不同层次上元素关系中发挥着重要作用。     

金沙江干热河谷植物叶片元素含量在地表凋落物周转中的作用

叶片的化学计量学特征在植物响应环境变化,决定植物的生后效应中具有重要的偶联作用。为了阐明植物叶片生源要素含量对凋落物周转的影响,分析了金沙江干热河谷萨瓦纳草地生态系统植物叶片的化学计量学特征与凋落物周转时间的关系。结果显示:凋落物周转受到多重生源要素及其交互作用的影响,其中K与凋落物周转时间存在显著的正相关关系,而S、Mn、Mg元素具有负关系,表明K可能抑制凋落物的分解,而S、Mn、Mg元素可能会促进凋落物分解。在物种水平上K、S、Mn分别与凋落物周转时间存在显著的相关性, K、S组合解释了16.93%的凋落物周转时间变异;样方水平上,K、S、Mn、Mg分别与凋落物周转时间具有显著相关性,虽然N对凋落物的周转时间影响不显著,但当N与K及其交互作用对凋落物周转时间解释了37.42%的变异。其它元素组合也可在不同程度上解释了凋落物周转时间的变异。多元要素的互作效应表明元素间可能存在拮抗和协同效应,凋落物分解过程中可能受到多重分解者的共同作用,而不同分解者会受到不同的元素限制。未来的研究应当注重N、P以外的元素在生物地球化学循环中的作用。     

干热河谷植物化学计量特征与生物量之间的关系

了解植物化学计量学特征对生物量变化的响应机制对预测全球变化下植物生产力以及生态系统功能具有重要意义。为了了解干热河谷地区植物化学计量学塑性变化与植物生物量变化的关系, 该研究以当地的典型燥红土为基质, 观察水分、养分以及二者的交互作用对6种植物的生长的促进作用, 并分析这种作用与植物化学计量学特征变化的关系。研究结果显示: 水分、养分、物种及其二元交互作用对植物生长具有显著的作用。养分添加处理增加了32.55%的生物量, 高频次水分处理增加了31.35%的生物量, 水分与养分复合处理下生物量增加了110.60%。植物化学计量学特征的变化与植物生物量对处理的响应具有显著相关性。其中, 植物总体K:Ca、K:Mg、K:Mn、K:Zn、Mg:Mn的变化与植物生物量的变化呈正相关关系, 表明水分和养分处理对植物生长的促进作用影响了植物养分的平衡, 主要的变化趋势是高含量元素与低含量元素的计量比随着生物量的增加而不断增加。此外, 相对于植物生物量变化, 处理类型和物种因素对多数化学计量学特征变化无显著影响, 表明水分和养分处理对化学计量学的影响具有相同的驱动机制, 即通过生物量变化最终影响化学计量学变化。植物生物量对水分和养分的响应可对植物化学计量学特征以及生态系统功能产生深远的影响。     

生态系统恢复后干热河谷植物叶片N、P、K含量及物种优势度的变化

以金沙江干热河谷生态系统为对象,通过对比恢复区与对照区(干扰区)的植物叶片N、P、K含量、比值及其与优势度的关系,研究了生态系统恢复对植物叶片化学计量特征的影响.结果表明：生态系统恢复显著降低了植物叶片的N、P含量以及P/K,对K含量无显著影响.其中,恢复区内植物叶片N、P、K含量均值分别为10.405、0.604和9.619 g·kg^-1,比对照区分别下降了16.9%、34.9%和4.7%.恢复区中植物优势度与叶片P含量间呈极显著负相关,而对照区植物优势度与叶片K含量的负相关关系最显著.生态系统恢复改变了N、P、K之间标度关系的斜率和截距.而恢复区与对照区同一物种间叶片N、P含量差别不显著.研究区植物叶片化学计量特征的改变主要是由群落物种替代引起的.     

元谋干热河谷燥红土和变性土上植物叶片的元素含量及其重吸收效率

采用盆栽试验,研究元谋干热河谷燥红土和变性土上生长的植物叶片以及凋落叶营养元素含量,并分析养分重吸收效率对土壤类型与物种互作的响应.结果表明: 土壤类型对叶片N、P、Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、N∶P以及凋落叶N、P、Mn、N∶P均有显著影响;燥红土植物叶片与凋落叶N、Mn含量和N∶P显著高于变性土,而燥红土植物叶片P、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn和凋落叶P含量显著低于变性土.燥红土植物叶片N含量较变性土高34.8%,而P含量低40.0%;在叶片凋落时,N、P、K表现为重吸收,而其他元素呈富集状态.燥红土凋落叶Ca、Mg、Mn富集系数显著高于变性土.物种仅对叶片N含量有显著影响,物种与土壤交互作用对植物叶片和凋落叶元素含量影响不显著,表明各土壤类型对不同物种元素含量的影响方式较为一致.土壤类型对植物元素含量的影响可进一步作用于干热河谷植物凋落物分解、植物-土壤的养分反馈以及生物地球化学循环.