增温与氮添加对杉木幼苗细根化学计量学的影响

全球气候变暖与氮沉降是两个同时存在的全球变化主要因素,但目前关于二者的研究多以单因子为主。细根碳(C)、氮(N)、磷(P)浓度影响着森林生态系统生产力与碳汇,然而目前关于气候变暖与N沉降对细根化学组成元素的影响尚不清楚。本研究在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点开展增温(W,+4℃)与N添加(N,+40 kg N·hm^-2·a^-1)双因子试验,探讨增温与N添加对杉木细根C、N、P化学计量学的影响。结果表明:(1)增温提高了春季细根N浓度,对细根C与P浓度则无显著影响;增温降低了春季细根C∶N,对细根N∶P无显著影响。(2)N添加提高了细根C浓度与春季细根N浓度,对细根P浓度则无显著影响;N添加降低了春季细根C∶N,提高了春季细根N∶P。(3)增温与N添加的交互作用对春季1~2 mm径级细根C浓度有显著影响,但对0~1 mm径级细根C浓度无显著影响,并且增温与N添加的交互作用对细根N与P浓度均无显著影响。本研究表明,增温与N添加会促进亚热带森林生态系统养分循环,N添加并未改变亚热带杉木人工林N限制现状;增温与N添加的交互作用对细根C、N、P元素的影响并不一致,受苗木C投资权衡与生长稀释效应所调节。     

模拟氮沉降对杉木幼苗细根的生理生态影响

细根对氮沉降的生理生态响应将显著影响森林生态系统的生产力和碳吸存。为了揭示氮沉降对杉木细根的生理生态影响,对一年生杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗进行了模拟氮沉降试验,并测定施氮1年后杉木幼苗细根生物量、细根形态学特征(比根长、比表面积)、元素化学计量学指标(C、N、P、C/N、C/P、N/P)、细根代谢特征(细根比呼吸速率、非结构性碳水化合物)。结果表明:(1)杉木细根生物量随氮添加水平的升高而显著降低,尤其是0—1 mm细根生物量;细根比根长和比表面积随氮添加水平升高而显著增大。(2)氮添加后杉木细根C含量、C/N、C/P显著降低,高氮添加导致1—2 mm细根N含量和N/P显著升高,而低氮添加导致1—2 mm细根P含量显著升高、N/P显著降低,而0—1 mm细根的N、P含量则保持相对稳定。(3)氮添加后杉木细根比呼吸速率无显著变化,细根可溶性糖含量随氮添加增加而显著增加,而淀粉含量和NSC显著降低。综合以上结果表明:氮添加后用于细根形态构建的碳分配减少,这可能会减少土壤中有机碳的保留,0—1 mm细根的形态更易发生变化,但是其内部N、P养分含量相对更稳定以维持生理活动,细根NSC对氮添加的响应表明施氮可能导致细根受光合产物的限制。     

增温与氮添加对杉木幼苗细根化学计量学的影响

全球气候变暖与氮沉降是两个同时存在的全球变化主要因素,但目前关于二者的研究多以单因子为主。细根碳(C)、氮(N)、磷(P)浓度影响着森林生态系统生产力与碳汇,然而目前关于气候变暖与N沉降对细根化学组成元素的影响尚不清楚。本研究在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点开展增温(W,+4℃)与N添加(N,+40 kg N·hm-2·a-1)双因子试验,探讨增温与N添加对杉木细根C、N、P化学计量学的影响。结果表明:(1)增温提高了春季细根N浓度,对细根C与P浓度则无显著影响;增温降低了春季细根C∶N,对细根N∶P无显著影响。(2) N添加提高了细根C浓度与春季细根N浓度,对细根P浓度则无显著影响; N添加降低了春季细根C∶N,提高了春季细根N∶P。(3)增温与N添加的交互作用对春季1～2 mm径级细根C浓度有显著影响,但对0～1 mm径级细根C浓度无显著影响,并且增温与N添加的交互作用对细根N与P浓度均无显著影响。本研究表明,增温与N添加会促进亚热带森林生态系统养分循环,N添加并未改变亚热带杉木人工林N限制现状;增温与N添加的交互作用对细根C、N、P元素的影响并不一致,受苗木C投资权衡与生长稀释效应所调节。     

马尾松和杉木人工林细根碳氮磷化学计量特征随土层深度的变化

为探究马尾松和杉木人工林细根碳(C)、氮(N)、磷(P)浓度及其化学计量比随土层深度变化的特征,于2011年4月在福建省三明市金丝湾森林公园陈大林业采育场内测定马尾松和杉木人工林五个土层深度(0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm、40—60 cm、60—80 cm)细根的C、N、P浓度、比根长(SRL)及其土壤养分浓度,结果表明：林分类型显著影响细根C浓度,但对细根N、P浓度无显著影响,马尾松人工林细根C浓度显著大于杉木人工林。土层深度显著影响马尾松和杉木人工林细根N、P浓度,对C浓度无影响,细根N、P浓度随土壤深度的增加呈指数下降。马尾松和杉木人工林细根N、P浓度与土壤全氮(TN)、全磷(TP)浓度以及SRL均呈正相关。拟合直线表明马尾松人工林和杉木人工林细根N养分获取能力的不同,马尾松对N养分的获取能力更强,而杉木通过SRL获取养分的能力比马尾松更强,可能体现了两种人工林细根N获取策略的差异。马尾松和杉木人工林在不同土层细根N∶P比值(33.5±2.81、30.18±2.10)均大于16,表明两者均受P限制,但细根N∶P不受土壤N∶P和SRL的影响。马尾松和杉木人工林...     

氮添加和升温对杉木林凋落物分解及碳氮磷化学计量特征的影响

通过研究氮(N)添加和升温对杉木林凋落物分解过程中碳(C)、N、磷(P)化学计量特征的影响,探索杉木林养分周转规律。利用江西千烟洲亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林长期野外N添加(CK (0)、N1 (50 kg N·hm~(-2)·a~(-1))、N_2(100 kg N·hm~(-2)·a~(-1)))控制试验平台,采集不同年龄杉木凋落物(一年生叶和二年生叶),在不同温度(20、30℃)条件下进行凋落物分解培养试验。结果表明:凋落物分解过程中,N添加对杉木凋落物C含量没有影响; N添加显著提高了分解过程中不同年龄凋落物的N含量,降低了凋落物P含量。相同N添加水平下,凋落物N、P含量表现为一年生叶二年生叶。N添加对分解前期不同年龄凋落物的P含量表现为N2N1CK,分解后期凋落物P含量则与分解前期相反。N添加显著降低了凋落物C∶N,提高了凋落物C∶P、N∶P。在分解过程中,相同N水平下杉木凋落物C∶N、C∶P表现为二年生叶一年生叶,N∶P趋势相反。分解过程中,温度升高显著提高C∶N、C∶P。相同温度下,不同年龄凋落物的C∶N表现为一年生叶二年生叶。N∶P随温度升高而增大,不同年龄叶片的N∶P表现为一年生叶二年生叶。在杉木林经营管理中,应考虑不同年龄凋落物分解、N添加和温度作用对土壤碳氮循环的影响。     

土壤增温对杉木幼苗细根生理生态性质的影响

为了揭示我国最重要人工林树种杉木对全球变暖的地下响应及其适应性,通过在福建省三明市陈大国有林场设置杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗土壤增温实验(增温+5℃和不增温两个处理,各5个重复),用土钻法和内生长环法探讨土壤增温约1年后的杉木幼苗细根生物量和形态特征(比根长,SRL;比表面积,SRA),化学计量学特征(C、N、P)和代谢特征(包括呼吸和非结构性碳水化合物,NSC)的变化。结果表明:1)与对照相比,土壤增温处理0—1 mm细根生物量显著下降,1—2 mm细根生物量没有变化,细根形态亦未有显著变化;2)土壤增温处理细根N浓度显著增加,细根P浓度没有显著变化,细根C/N显著降低而N/P显著增加;3)土壤增温处理细根呼吸没有出现驯化现象,细根NSC显著下降。可见,土壤增温改变了杉木细根生物量分配格局,并引起一定的营养失衡和代谢失衡现象,从而对杉木生长和生产力产生影响。     

常绿阔叶林外生、内生菌根树种细根化学计量学性状对N添加的响应

为揭示不同菌根类型树种细根化学计量学性状对N添加的塑性响应,在福建省建瓯市万木林自然保护区常绿阔叶林内选择外生菌根树种罗浮栲(Castanopsis faberi)和内生菌根树种木荷(Schima superba)为研究对象,采用根袋法开展N添加试验,细根在根袋内生长半年后测定化学计量学指标(C、N、P、C/N、N/P、C/P)。结果表明:根序对细根化学计量学性状有显著影响,随着根序的增加,罗浮栲与木荷细根C浓度、C/N、C/P明显增加,N浓度与P浓度明显下降。N添加对细根C、N浓度均有极显著的促进作用,但对细根P浓度影响不显著,从而导致细根C/N维持稳定,但N/P、C/P升高,细根受P限制增加。细根化学计量学性状对N添加的塑性响应在不同序级间以及在外生菌根树种罗浮栲和内生菌根树种木荷之间均无显著差异。结论表明,研究所选内生、外生菌根树种细根化学计量学性状对N添加具有基本相似的响应。     

四翅滨藜叶片C、N、P生态化学计量特征对N添加的响应

以宁夏平罗西大滩四翅滨藜人工林为研究对象,通过设置N添加的野外实验,研究四翅滨藜叶片C、N、P化学计量比的季节动态及其对N添加的响应特征。结果显示:(1)四翅滨藜叶片C、N、P化学计量比在生长季初期和末期较高,在生长季旺期(8～9月)较低。(2)N添加提高了绿叶N浓度和N∶P比,降低了绿叶C∶N、N回收度(NRP)和P回收度(PRP),对其他指标的影响无明显的规律性。(3)N回收效率(NRE)和NRP均与枯叶C∶N比显著正相关;P回收效率(PRE)与绿叶P浓度显著正相关,与枯叶P浓度显著负相关;PRP分别与绿叶P浓度和枯叶C、N、P化学计量比显著正相关,与枯叶C浓度显著负相关。研究表明,N添加促进了四翅滨藜绿叶N摄取,降低了叶片从枯叶中回收N和P的能力,改善了枯叶N分解质量;未来大气N沉降增加会改变干旱半干旱区植物N吸收、分配和回收等策略,促进枯叶中N的释放速率,直接影响N循环,进而间接影响到植被-土壤系统C和P的循环过程。     

穿透雨减少和氮添加对毛竹叶片和细根化学计量学的影响

全球气候变化导致的干旱和人类活动引起的大气氮沉降升高,将会直接影响森林生态系统的结构与功能。叶片和细根作为植物最重要的资源获取功能器官,其化学计量学特征可指示其资源利用、生存适应策略。在当前气候变化背景下,了解植物的化学计量特征和适应特征将有助于预测未来森林生态系统功能的变化。通过为期1年的双因素交互实验,探讨了穿透雨减少和氮添加影响下,我国亚热带重要森林类型毛竹林的叶片及细根碳（C）、氮（N）、磷（P）元素化学计量比的响应特征,对于认识毛竹林生态系统对全球变化的适应和养分利用策略具有重要意义。研究表明：（1）穿透雨减少处理显著降低叶片N、P含量,显著增加细根N含量,对叶片C含量和细根C、P含量无显著影响;氮添加处理显著增加土壤N含量和叶片N含量,对叶片C、P含量及细根C、N、P含量无显著影响。（2）穿透雨减少、氮添加处理及两者交互作用对土壤C：N：P均无显著影响。（3）穿透雨减少处理显著增加叶片C：N、C：P和N：P;氮添加处理显著降低叶片C：N,对叶片C：P、N：P无显著影响;穿透雨减少、氮添加交互作用显著降低叶片C：N和C：P,对叶片N：P无显著影响。（4）穿透雨减少处理显著降低细根C：N,对细根C：P及N：P无显著影响;氮添加处理及穿透雨减少、氮添加交互作用对细根C：N：P无影响。综上短期处理的研究结果,穿透雨减少处理产生的水分胁迫对毛竹产生了关键限制作用,毛竹采取了降低叶片N和P含量、增加细根N含量,提高叶片的N和P利用效率、保持细根稳定的P利用效率的策略。氮添加未能缓解穿透雨减少对毛竹产生的干旱胁迫,毛竹通过改变地上部分叶片和地下部分细根之间的N素分配格局和N、P利用效率以应对水分胁迫。氮添加处理下叶片N含量显著增加,C：N显著降低,而细根C、N、P含量及化学计量比没有显著变化。由此可知毛竹地上部分叶片和地下部分细根对穿透雨减少、氮添加及两者交互作用表现出不同的响应策略。本研究可为全球变化背景下毛竹人工林可持续经营提供理论依据。     

氮沉降和经营强度对毛竹林凋落叶生态化学计量特征的影响

为探讨氮沉降和经营强度对毛竹凋落叶化学计量特征的影响,研究了不同强度模拟氮沉降(低氮: 30 kg N·hm^-2·a^-1;中氮: 60 kg N·hm^-2·a^-1;高氮: 90 kg N·hm^-2·a^-1)对两种经营强度(粗放经营和集约经营)毛竹林凋落叶生态化学计量特征的影响.结果表明: 相比于粗放经营,集约经营使毛竹凋落叶C、N、P含量分别显著提高9.3%、32.4%和22.7%, 而C∶N、C∶P和N∶P分别显著降低17.4%、54.3%和44.6%.粗放经营条件下,低、中氮沉降显著提高了毛竹凋落叶C、N、P含量,但显著降低了C∶N、C∶P和N∶P;高氮沉降显著提高了C、N含量及C∶P、N∶P,但显著降低了P含量.集约经营条件下,低氮沉降显著提高了毛竹凋落叶P含量,降低了C含量及C∶P、N∶P;中氮沉降显著提高了N、P含量,降低了C含量及C∶N、C∶P和N∶P;高氮沉降显著提高了C∶N、C∶P和N∶P,降低了P含量.经营方式和氮沉降的交互作用显著影响了凋落叶除C∶N以外的生态化学计量特征.毛竹凋落叶P与土壤P含量呈显著相关.     

喀斯特区不同退化程度植被群落植物-凋落物-土壤-微生物生态化学计量特征

为摸清喀斯特植被退化对群落各组分C、N、P生态化学计量特征及内稳态特征的影响,为喀斯特退化生态系统植被恢复与重建提供科学依据,以桂西北喀斯特地区5种退化程度植被群落为研究对象,测定了不同退化程度植被群落植物叶片、凋落物、土壤和微生物生物量的C、N、P含量,分析其化学计量比特征、相互关系及植物内稳性特征。结果表明：(1)随着退化程度加剧,叶片C、N、P含量、N∶P和凋落物N∶P、微生物量C显著下降,而叶片C∶N、C∶P则显著增加,且植物叶片N∶P<14;随退化程度加剧,凋落物N、P含量、土壤C、N、P含量、微生物量N、P呈先略有增后显著降低的趋势,且不同退化程度群落土壤N∶P和微生物量C∶N无显著差异。(2)叶片N、P含量与土壤N、P含量,叶片C∶P与土壤C∶N、C∶P、N∶P,叶片N∶P与凋落物N、N∶P,叶片C、N、P含量与微生物量C呈显著或极显著正相关关系;叶片C∶N与土壤C、N,叶片C∶P与土壤N、P,叶片N∶P与土壤P呈显著或极显著负相关关系。(3)喀斯特地区植物叶片N、P元素的内稳性指数(H)平均值分别为2.74和2.31,属于弱稳态型,叶片N∶P的H值为5.14,为稳...     

模拟酸雨对福州沿江稻田水稻叶片碳氮磷含量及其生态化学计量学特征的影响

为阐明酸雨对早、晚稻叶片不同时期碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量学特征的影响,设置对照(Control,CK)、pH4.5、pH3.5酸雨处理,对福州沿江稻田早、晚稻叶片不同时期C、N、P含量及其生态化学计量学特征进行测定和分析。研究结果表明:早稻叶片C、N、P含量在拔节期和成熟期分别为(401.08±1.83)、(37.01±2.54)、(1.01±0.05) g/kg和(349.08±4.52)、(15.52±0.05)、(0.48±0.01) g/kg,晚稻C、N、P含量在拔节期和成熟期分别为(389.00±2.82)、(28.52±0.31)、(0.74±0.01) g/kg和(317.25±1.65)、(8.18±0.51)、(0.29±0.03) g/kg,早稻叶片养分含量整体显著高于晚稻(P0.05),且各处理拔节期养分含量均显著高于成熟期含量(P0.05),整体上,酸雨处理可显著降低早稻叶片在拔节期的C、N、P含量(P0.05)。早稻叶片C/N、C/P、N/P在拔节期和成熟期分别为(10.94±0.77)、(400.13±18.91)、(36.77±2.07)和(23.19±0.63)、(737.04±30.47)、(32.08±1.03),晚稻叶片C/N、C/P、N/P在拔节期和成熟期分别为(13.74±0.26)、(528.10±0.26)、(38.70±0.74)和(39.61±2.11)、(1148.97±103.82)、(28.90±1.27),整体上,晚稻叶片各项比值高于早稻,根据各处理之间叶片的N/P值发现,模拟酸雨并未改变水稻P限制现状,在水稻生长的过程中,尤其是在拔节期需要追施适量的磷肥。     

不同杉木林分类型土壤团聚体生态化学计量特征

在野外调查的基础上,选择成土母质相同、坡向坡度相似、海拔基本一致的杉木-米老排、杉木-火力楠和杉木纯林3种杉木人工林采集土壤样品,通过干筛法分离2 mm、2～0.25 mm和0.25 mm 3个团聚体组分,研究其土壤团聚体有机碳、全氮、全磷的含量及其生态化学计量特征,以阐明不同杉木林分类型土壤团聚体碳氮磷生态化学计量特征的指示意义。结果表明:(1)0～10 cm和10～20 cm土层有机碳、全氮和全磷含量的变异系数分别为21.37%、21.00%、21.46%和20.35%、16.51%、17.82%;全氮的变异系数低于有机碳和全磷,但三者含量呈极显著正相关关系。(2)有机碳和全氮含量集中分布于小粒径团聚体(0.25 mm)中,全磷含量在各粒径团聚体中分布较为均匀;在不同林分类型中土壤有机碳、全氮和全磷含量均表现为杉木-火力楠杉木-米老排杉木纯林;在0～10 cm和10～20 cm土层的C/N、C/P和N/P的变异系数分别为14.09%、19.75%、22.24%和19.56%、21.28%、24.49%;土壤C/N的变异性较低,土壤C/P和N/P均在大粒径团聚体(0.25 mm)中较高,土壤C/N、C/P和N/P对土壤有机碳储量具有良好的指示作用。研究表明,在杉木与火力楠混交林中,缺乏磷元素,建议及时补充P元素,避免土壤持续利用受到磷的限制。     

上海金泽水库典型挺水植物碳、氮、磷化学计量特征的季节变化

为探究不同水生植物碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量比随季节的变化特征,本研究以上海金泽水库库区四种典型挺水植物旱伞草(Cyperus alternifolius),芦苇(Phragmites australis),千屈菜(Lythrum salicaria),水葱(Scirpus validus)为例,开展了季节性取样及室内分析,结果显示:(1)四种植物碳氮磷含量的变化规律不同。其中,对于植物碳含量,旱伞草和芦苇均无显著差异,千屈菜和水葱仅在冬季显著降低。对于植物氮含量,除旱伞草外,其他植物均在春季生长初期显著降低,在夏季生长旺盛时期显著升高,而旱伞草四季无显著差异。对于植物磷含量,水葱在四季均无显著差异,芦苇和千屈菜在冬季植物休眠期显著降低,旱伞草和芦苇磷含量在夏季显著降低。(2)四种植物C/N/P的季节性变化特征不同。其中,旱伞草C/N四季间无显著差异,其他3种植物C/N在春季生长初期显著升高;在C/P方面,水葱四季间无显著差异,芦苇和千屈菜在春季显著降低,旱伞草和芦苇C/P在夏季显著升高;常绿植物旱伞草N/P在四季无显著差异,其他3种植物N/P均在冬季生物量低时显著升高,春季N/P显著降低,而夏季生物量增长时N/P显著升高。(3)季节变化对四种植物C、P、N/P的影响远大于物种差异的影响,而植物N、C/N、C/P受物种差异的影响程度略大于季节变化。(4)四种植物C/N和C/P分别与N和P呈显著负相关,表明植物C/N和C/P分别受N和P主导;植物C与N、P二者在夏、秋季均无显著相关性,表明起支撑作用的C元素在夏、秋季独立于起生化作用的N、P元素;而营养元素N、P二者含量仅在植物生长的春、夏季显著相关。综上所述,不同植物碳氮磷含量及其化学计量比的季节变化特征不尽相同。今后的研究,可结合相关的生境因子,更好地探究其变化的内在机理。     

Redfield revisited: variability of C:N:P in marine microalgae and its biochemical basis

Cytological events immediately following plasmogamy in Durvillaea potatorum are described. Eggs contain several types of cytoplasmic vesicle differing in size and appearance. Histochemical tests and measurements are used to characterise and distinguish different types of vesicle containing phenolic compounds, lipids and polysaccharides. Within 2 min of plasmogamy, small phenolic vesicles located just below the egg membrane undergo mass synchronised exocytosis. The contents of these vesicles are discharged as phenolic bodies on the outside of the membrane. Secretion of phenolic bodies precedes secretion of the primary zygote wall by several minutes. Limited secretion of phenolics also occurs in unfertilised eggs. Peripheral phenolic vesicles are distinguishable from physodes, which also contain phenolic compounds but which are significantly larger and tend to be localised around the egg nucleus. The possible functional significance of the phenolic bodies is discussed. Coated pits and vesicles are common in zygotes, and their presence is evidence for endocytosis.     

东北东部山区11种温带树种粗木质残体分解与碳氮释放

采用长期定位跟踪实测方法,比较分析了我国东北温带森林4个水热状况不同的立地条件(红松(Pinus koraiensis)人工林、硬阔叶林、蒙古栎(Quercus mongolica)林和林外空旷地)下11个温带树种粗木质残体(CWD)分解初期3年中的碳氮动态及其影响因子。测定树种包括:白桦(Betula platyphylla)、山杨(Populus davidiana)、紫椴(Tilia amurensis)、胡桃楸(Juglans mandshurica)、蒙古栎、色木槭(Acer mono)、春榆(Ulmus japonica)、红松、黄檗(Phellodendron amurense)、兴安落叶松(Larix gmelinii)和水曲柳(Fraxinus mandshurica)。结果表明:在分解过程中,所有树种CWD的碳浓度没有明显变化(p0.05),但其干重、碳密度、氮浓度和氮密度均随分解进程不同程度地减小,碳氮比(C/N)则增大,而且树种间差异显著(p0.001)。针叶树种的CWD分解速率显著地低于阔叶树种,其中白桦的3年CWD干重损失率(65%)约为兴安落叶松(22%)的3倍。径级大的CWD分解较慢。CWD分解与碳氮释放均与CWD的初始N含量呈正相关,而与初始C/N呈负相关。4个立地条件下CWD的干重和碳氮含量的变化差异不显著,均表现出一致的变化趋势。该研究指出,在分解初期的前3年中,CWD基本上是一个碳源和氮源。     

茯苓碳氮磷化学计量学特征

为探明茯苓的碳、氮、磷生态化学计量学特征,采集了云南省11个州、市42个居群的茯苓样本,分析了其菌核与表皮中碳(C)、氮(N)、磷(P)的化学计量特征.结果 表明:茯苓菌核中C、N、P的含量分别为40.24％-43.58％、0.176％-0.532％和0.020％-0.077％;C∶N、C∶P和N∶P的范围分别为93....     

黄土丘陵区植被类型对土壤微生物量碳氮磷的影响

选择黄土丘陵区延河流域4种典型植被类型下的土壤为研究对象,测定了土壤微生物量碳、氮、磷和相关基本理化性质。结果表明,在此流域的典型天然草地、人工灌木林、人工乔木林和农地中土壤微生物量碳(MBC)的含量范围分别为315.15-400.89、246.56-321.25、267.76-347.05和118.96-245.14 mg/kg,土壤微生物量氮(MBN)的含量范围分别为35.87-47.63、27.63-42.89、24.66-36.20和15.64-22.56 mg/kg,土壤微生物量磷(MBP)的含量范围分别为14.14-22.96、12.89-19.75、11.54-14.40和7.23-11.59 mg/kg;土壤微生物量总体呈现出天然草地最高、人工乔、灌木林次之,且均显著高于农地的趋势,表明退耕还林还草对土壤微生物生物量有明显的促进作用。不同植被类型下,土壤微生物量碳氮比和碳磷比的变化范围分别为7.49-10.87和16.27-24.11,土壤微生物量碳、氮、磷占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比的范围分别为2.70%-4.85%、2.56%-4.45%、2.08%-5.34%。其中天然草地、人工灌木林和农地土壤的微生物量碳氮比、碳磷比均显著小于人工乔木林(P < 0.05); MBC/SOC在不同植被类型下的差异不显著,MBN/TN和MBP/TP均呈现出天然草地>人工灌木林>人工乔木林和农地的趋势,且差异显著(P < 0.05)。微生物量碳、氮、磷与土壤有机碳、全氮和土壤含水率呈现极显著或显著相关性,与土壤pH值呈现出不同程度的负相关性,表明植被类型对这些与土壤微生物量紧密相关的理化性质也有显著影响。     

Nutrient stoichiometry of linked catchment‐lake systems along a gradient of land use

1. Catchments export nutrients to aquatic ecosystems at rates and ratios that are strongly influenced by land use practices, and within aquatic ecosystems nutrients can be processed, retained, lost to the atmosphere, or exported downstream. The stoichiometry of carbon and nutrients can influence ecosystem services such as water quality, nutrient limitation, biodiversity, eutrophication and the sequestration of nutrients and carbon in sediments. However, we know little about how nutrient stoichiometry varies along the pathway from terrestrial landscapes through aquatic systems. 2. We studied the stoichiometry of nitrogen and phosphorus exported by three catchments of contrasting land use (forest versus agriculture) and in the water column and sediments of downstream reservoirs. We also related stoichiometry to phytoplankton nutrient limitation and the abundance of heterocystous cyanobacteria. 3. The total N : P of stream exports varied greatly among catchments and was 18, 54 and 140 (molar) in the forested, mixed‐use and agricultural catchment, respectively. Total N : P in the mixed layers of the lakes was less variable but ordered similarly: 35, 52 132 in the forested, mixed‐use and agricultural lake, respectively. In contrast, there was little variation among systems in the C : N and C : P ratios of catchment exports or in reservoir seston. 4. Phytoplankton in the forested lake were consistently N limited, those in the agricultural lake were consistently P limited, and those in the mixed‐use lake shifted seasonally from P‐ to N limitation, reflecting N : P supply ratios. Total phytoplankton and cyanobacteria biomass were highest in the agricultural lake, but heterocystous (potentially N fixing) cyanobacteria were most abundant in the forested lake, corresponding to low N : P ratios. 5. Despite large differences in catchment export and water column N : P ratios, the N : P of sediment burial (integrated over several decades) was very low and remarkably similar (4.3–7.3) across reservoirs. N and P budgets constructed for the agricultural reservoir suggested that denitrification could be a major loss of N, and may help explain the relatively low N : P of buried sediment. 6. Our results show congruence between the catchment export N : P, reservoir N : P, phytoplankton N versus P limitation and the dominance of heterocystous cyanobacteria. However, the N : P stoichiometry of sediments retained in the lakes was relatively insensitive to catchment stoichiometry, suggesting that a common set of biogeochemical processes constrains sediment N : P across lakes of contrasting catchment land use.