雷竹林土壤和叶片N、P化学计量特征对林地覆盖的响应

为摸清林地覆盖集约经营对雷竹林土壤和叶片氮(Nitrogen,N)、磷(Phosphorus,P)化学计量特征的影响,揭示雷竹林退化机理,为退化雷竹林恢复提供理论依据,对不同林地覆盖年限(CK,3 a和6 a)雷竹林土壤和立竹叶片的N、P含量和N∶P变化规律进行了分析。结果表明:不同林地覆盖年限雷竹林土壤N、P含量均随土层深度的增大而降低,随着林地覆盖年限的增加,各土层土壤N、P含量均提高。林地覆盖雷竹林0—20 cm土层土壤N、P累积现象明显,N∶P显著提高;林地覆盖雷竹林不同年龄立竹叶片N、P含量均较不覆盖雷竹林有显著或极显著降低,叶片N∶P随林地覆盖年限的增加总体上呈显著升高趋势;立竹叶片N∶P与土壤P含量极显著正相关,与立竹叶片P含量和土壤N∶P极显著负相关,而与土壤和立竹叶片N含量相关性不显著。随林地覆盖年限的增加,雷竹林土壤和立竹叶片N、P间相关性均减弱;研究表明林地覆盖会明显改变雷竹林土壤和立竹叶片的N、P化学计量特征,引起N、P养分失衡,P素对雷竹林生长的限制性作用增强,会导致雷竹林退化。     

地表连年覆盖雷竹林叶片养分利用特征

对连续覆盖雷竹林换叶期林地土壤和叶片养分利用效率、养分再吸收效率进行了研究,旨在阐明地表连年覆盖栽培对雷竹林养分利用特征的影响.结果表明:连续覆盖3年雷竹林土壤N养分有效性、N素利用效率以及再吸收效率均显著性提高,雷竹林表现出较高的保存N养分的能力;土壤P元素有效性水平显著升高,而叶片P养分的利用效率显著降低,反映出叶片对土壤高P含量的适应策略,N、P养分利用效率之间存在显著的负相关关系(P＜0.05);土壤K元素的有效性水平显著降低,竹林通过提高自身的K再吸收效率来维持养分的正常循环,再吸收效率高达95.8％;不同覆盖年限雷竹林Nm/Pm均＜14,连续覆盖3年雷竹林Nm/Pm比值极显著下降,经推断是此时雷竹林对土壤有效P高吸收的结果.成熟叶片的Nm/Pm与N、P的再吸收效率均无显著相关性,Nm/Pm并不能很好地反映叶片在凋落前的养分再分配格局.     

林地覆盖对雷竹林土壤碳氮磷化学计量特征的影响

林地覆盖措施可明显促进雷竹笋芽提早萌发,显著提高竹林经济效益,但长期连年覆盖会导致雷竹林退化为雷竹林。对不同覆盖年限(1、3、6 a)雷竹林和不覆盖雷竹林土壤C、N、P含量和化学计量比及相关性进行了研究。结果表明:不同覆盖年限雷竹林和不覆盖雷竹林土壤C、N、P含量均随土壤深度的增加而极显著降低。不同土层土壤C、N、P含量不同覆盖年限雷竹林极显著地高于不覆盖雷竹林。随覆盖年限的延长,雷竹林0～20 cm土壤C、N含量极显著提高。覆盖1 、3 a雷竹林和不覆盖雷竹林0～50 cm土壤P含量和20～50 cm土壤C、N含量差异均不显著,均显著地低于覆盖6 a雷竹林土壤。不同覆盖年限雷竹林各土层土壤C:N差异不显著,而C:P、N:P随覆盖年限的延长呈升高趋势。随覆盖年限的延长,土壤C、N、P间正相关关系减弱,C与N、P协同变化速率降低。研究表明:雷竹鞭根系统主要分布区0～20 cm土壤养分过量积累及引起的土壤养分失衡是林地覆盖雷竹林退化的主要原因。应实行轮闲覆盖和测土配方平衡施肥,并在雷竹自然出笋开始时(3月上旬)及时撤除有机覆盖物。为雷竹林可持续经营提供理论依据。     

林地覆盖经营对雷竹鞭根主要养分内循环的影响

为了给林地覆盖经营雷竹(Phyllostachys violascens)林可持续经营提供理论参考,探讨了休养式覆盖经营(覆盖3a后休养3a)、长期覆盖经营(覆盖6a)和不覆盖雷竹林(CK)2年生壮龄竹鞭及其1级、2级根N、P、K、Mg、Ca、Fe浓度和养分迁移、内循环率的差异。结果表明:不同覆盖经营年限雷竹林N、P、K、Mg、Ca和Fe浓度总体上1级根显著高于2级根。1级根和2级根中均存在N、P、K、Mg的养分内循环,且1级根养分内循环率大于2级根,Fe、Ca内循环不明显。N、P、K、Mg养分浓度与养分迁移速率随时间的推延,1级根为持续降低,2级根为先升高后降低。与不覆盖雷竹林相比,休养式林地覆盖经营总体上提高了1级、2级根的N、P、K、Ca的浓度和P、K、Mg的迁移速率、N、P、K的迁移量、P、K的养分内循环率以及1级根Mg的浓度和迁移量、2级根N的迁移速率和Mg的内循环率;长期林地覆盖经营虽提高了雷竹1级根N、K的浓度和N的迁移量及2级根N的浓度和内循环率,但总体上降低了1级根P、K、Mg和2级根N、P、Mg的迁移量与1级、2级根P、Mg的迁移速率及P、K、Mg的养分内循环率。研究表明:雷竹林鞭根中存在明显的养分内循环,且1级根对养分内循环的贡献较大。休养式林地覆盖经营利于雷竹林对养分的循环利用,而长期覆盖经营阻碍了根系对养分的平衡吸收,减弱了根系养分的内循环,不利于雷竹林的生长更新。     

林地覆盖经营对雷竹叶片营养质量及食叶害虫适口性的影响

为揭示冬季地表有机材料覆盖促进竹笋早出的林地覆盖经营措施对雷竹叶片营养质量的影响,并基于叶片的食叶害虫适口性分析林地覆盖经营对雷竹林食叶害虫发生与成灾的影响,探讨了休养式覆盖经营(覆盖3年休养3年)、长期覆盖经营(连续覆盖6年)和不覆盖雷竹林(CK)1~3年生立竹叶片C、N、P、可溶性糖、蔗糖、淀粉、纤维素、木质素、单宁、草酸和酚酸等含量的差异。结果表明:与不覆盖雷竹林相比,休养式林地覆盖经营雷竹林1~3年生立竹叶片C含量变化不明显,淀粉、纤维素、酚酸含量均显著降低。除上述指标外2、3年生立竹叶片其他指标均显著升高,1年生立竹叶片木质素、草酸含量显著升高;长期覆盖经营雷竹林1、2年生立竹叶片酚酸含量无显著变化,P、草酸、木质素含量显著升高,其他指标均显著降低;3年生立竹叶片P、蔗糖、木质素、草酸、酚酸含量显著升高,其他指标均显著降低;长期林地覆盖经营对雷竹叶片C、N、P养分平衡也产生了明显影响。林地覆盖经营对雷竹叶片的营养质量和食叶害虫适口性产生了较为明显的影响,其中,休养式覆盖经营雷竹林叶片营养质量和防御物质含量提高,叶片的食叶害虫适口性降低,抵御食叶害虫为害能力增强,而长期覆盖经营雷竹林相反,可能更易诱发食叶害虫的发生与成灾。     

林地覆盖经营对雷竹叶片非结构性碳水化合物与氮、磷关系的影响

为揭示雷竹生理生态对林地覆盖经营的响应与适应机制,测定了不同覆盖经营年限(CK、1、3和6年)雷竹林1~3年生立竹叶片可溶性糖、淀粉、氮(N)和磷(P)含量,分析了覆盖经营对雷竹林叶片非结构性碳水化合物(NSC)与N、P含量及其化学计量关系的影响.结果表明： 覆盖经营1年雷竹林叶片NSC及可溶性糖含量较CK显著升高,N/P显著降低,N限制作用增强;覆盖经营3年雷竹林叶片可溶性糖含量较CK显著降低,淀粉含量显著升高,而NSC含量变化不明显,单位质量N、P的NSC含量最高;覆盖经营6年雷竹林叶片NSC、可溶性糖含量较CK显著降低,淀粉含量和N/P显著升高,P限制作用增强.短期覆盖(≤3年)经营雷竹林叶片NSC含量与N、P含量呈显著正相关,与N/P呈显著负相关;长期覆盖(6年)经营雷竹林叶片淀粉含量与N、P含量呈显著负相关,与N/P呈显著正相关.研究表明,短期覆盖(≤3年)经营雷竹林叶片N/P的降低可促使叶片淀粉分解和可溶性糖积累,明显增强雷竹生长活性,而长期覆盖(6年)经营雷竹林叶片N/P升高则促进叶片淀粉积累,雷竹生长由N限制转变为P限制,立竹生长活性明显降低,引起雷竹林退化.因此建议雷竹林连续覆盖经营不宜超过3年.      

地表覆盖栽培对雷竹林凋落物养分及其化学计量特征的影响

为了解不同覆盖栽培年限雷竹林凋落物养分及其化学计量特征,分析了换叶期雷竹林凋落物的凋落量,C、N、P、K养分含量,养分季节归还量以及养分元素生态化学计量比值在不同覆盖年限之间的差异。结果表明:(1)雷竹林在连续覆盖3a后,叶凋落量极显著性提高(P＜0.01),在总凋落量中比例增加,但枝凋落量变化不明显。(2)连续3a覆盖对雷竹林凋落物中的养分含量影响极显著(P＜0.01),C、N养分含量极显著降低,P含量极显著升高,而K养分含量在覆盖2a时就出现了显著增加的变化响应;林地凋落物的养分归还量同时还受凋落量的影响,其伴随覆盖年限增长的变化趋势与养分含量并不一致。(3)覆盖2a内的雷竹林地凋落物表现出稳定的高N∶P以及低P含量,表明凋落物分解速率较低;连续覆盖3a的林地凋落物P含量极显著升高,N∶P极显著下降(P＜0.01),表明此时凋落物分解速率加快。(4)线性回归分析表明,凋落物中K元素随覆盖年限增长而消耗的规律与N、P元素无显著相关关系。     

黄土高原子午岭林区典型树种叶片N、P再吸收特征

为揭示黄土高原子午岭林区不同演替阶段和植被类型主要树种养分再吸收特征,研究选取4种次生植被树种(白桦、山杨、辽东栎和油松)和2种人工植被树种(刺槐和侧柏),测定其成熟叶、凋落叶和林下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,研究了叶片N、P再吸收率及其与养分指标的关系。结果表明:(1)不同树种叶片养分和林下土壤养分含量存在显著差异,土壤C、N含量和C∶N∶P计量比均表现为演替后期林地(辽东栎和油松)演替前期林地(山杨和白桦)人工林(侧柏和刺槐);(2)不同树种叶片N、P再吸收率分别为17.18%—43.34%和27.13%—58.12%,均表现为演替后期林地人工林演替前期林地,且P的再吸收率总体高于N的再吸收率;(3)不同树种叶片N、P再吸收率与叶片养分指标的关系强于土壤,与养分计量比的相关性大于养分含量的相关性。说明子午岭典型植被会通过叶片N、P再吸收来适应养分限制环境,尤其是演替后期植被再吸收能力更强,研究可为黄土高原植被恢复提供理论依据。     

覆盖对雷竹细根碳氮磷化学计量特征的影响

为了探讨不同覆盖年限下雷竹(Phyllostachys praecox)细根碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征,明确雷竹细根养分动态对覆盖经营措施的响应,为实现雷竹笋用林地养分平衡和高效经济效益提供理论依据。该研究以雅安市雨城区草坝镇已开展连续4年覆盖(LM)、连续2年覆盖(SM)、不覆盖(CK)3种不同覆盖年限下的笋用雷竹林为研究对象,覆盖材料为谷壳(上层保温层)和稻草(下层增温层),在每个标准地内"S"形布设采样点并使用根系取样器对0～30 cm土层细根于各季节取样,分析计算不同覆盖年限下雷竹细根C、N、P的化学计量特征。结果显示:(1)覆盖年限和季节均能显著影响雷竹细根C、N、P含量及其化学计量比,与季节相比覆盖年限是影响雷竹细根C、N、P含量及其化学计量比的更关键因素。(2)SM能增高细根养分含量,而LM会降低细根养分含量,覆盖影响细根C、N养分含量的季节变化规律,而不影响P的季节变化规律。(3)3种处理的C/N、C/P、N/P均分别具有相同的季节变化规律,SM降低雷竹细根各季节和年平均C/N,而LM增加雷竹细根各季节和年平均C/N,SM和LM均能降低雷竹细根各季节和年平均C/P和N/P,LM较SM各季节和年平均C/P增大,但两者各季节N/P差异均不显著(P 0.05)。(4)相关性分析显示,覆盖年限增长会使雷竹细根C、N、P及其化学计量比之间形成更为复杂的显著相关关系。研究表明,长期连续覆盖会降低雷竹细根C、N、P含量,同时造成细根养分失衡,雷竹林的覆盖经营需降低连续覆盖时间,采取短期覆盖经营措施,给细根休养恢复的时间,从而达到雷竹笋用林可持续经营目的。     

林地覆盖对雷竹林土壤微生物特征及其与土壤养分制约性关系的影响

为了探讨林地覆盖雷竹林退化机理,给退化雷竹林恢复提供理论参考,对不同覆盖年限(CK、1、3 a 和6 a) 雷竹林土壤微生物区系组成和生物量碳(C_mic)、氮(N_mic)、磷(P_mic)等特征因子进行了测定,并分析了其与土壤养分的制约性关系。结果表明:(1) 雷竹林土壤微生物以细菌为主,真菌次之,放线菌最少,分别占土壤微生物总量的90.11%-98.03%、1.04%-9.22%和0.67%-1.37%。随覆盖年限增加,细菌、放线菌比率呈下降趋势,真菌比率呈上升趋势;土壤微生物总数、细菌和放线菌数量及C_mic、N_mic、P_mic均呈先升高后降低的变化趋势,试验雷竹林间差异极显著,真菌数量总体呈极显著升高趋势。(2)雷竹林土壤微生物特征因子与土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、碱解氮(Available nitrogen, AN)和pH均呈显著或极显著相关,其中,CK和覆盖1 a、3 a雷竹林土壤微生物特征因子与土壤养分主要呈正相关,与pH呈负相关,而覆盖6 a雷竹林则相反。(3)不同覆盖年限雷竹林土壤养分与土壤微生物的制约性关系存在一定的差异,CK雷竹林土壤SOM、TN、AN、速效钾(AK)和pH主要影响土壤C_mic、N_mic和细菌,覆盖1 a雷竹林土壤SOM、TN、TP和AK主要影响土壤P_mic、放线菌和细菌,覆盖3 a雷竹林土壤SOM、TN、速效磷(AP)和AN主要影响土壤N_mic、放线菌和真菌,覆盖6 a雷竹林土壤SOM、TN和pH主要影响土壤N_mic、真菌。研究表明:长期覆盖雷竹林土壤细菌、放线菌数量与比例明显降低,真菌数量与比例明显提高,土壤养分与土壤微生物的制约性作用关系会发生较为明显变化,产生土壤障害,这是覆盖雷竹林退化的主要原因之一。     

Constructing nutrient budgets

We present a formalised, yet flexible, scheme for classifying and symbolising the components of nutrient budgets. The scheme distinguishes hierarchically both among components of the ingesta and among the various sinks to which they are allocated. The primary terms in the budget are distinguished according to either methodological criteria (whether in a given time period they are retained by the animal or dissociated from the body) or functional criteria (whether they contribute to fitness). In both methodological and functional classifications, the primary terms of the budget may be progressively expanded to represent with increasing resolution nutrient allocation. The interplay between the various components of the ingesta and their subsequent allocation may be considered simultaneously using a two-dimensional nutritional matrix.     

Ideal nutrient productivities and nutrient proportions in plant growth

Abstract I propose that one single formulation can be applied to relate growth and content of several nutrients, including the most important macronutrients, of most plant species. The plant growth rate is proportional to the nutrient content minus a given minimal concentration of the nutrient in minimum. The proportionality factor, the nutrient productivity, and the minimum concentration are species specific properties. The nutrient productivity formulation is shown to apply for very different plant species and for different nutrients.     

Optimizing nutrient management for farm systems

Increasing the inputs of nutrients has played a major role in increasing the supply of food to a continually growing world population. However, focusing attention on the most important nutrients, such as nitrogen (N), has in some cases led to nutrient imbalances, some excess applications especially of N, inefficient use and large losses to the environment with impacts on air and water quality, biodiversity and human health. In contrast, food exports from the developing to the developed world are depleting soils of nutrients in some countries. Better management of all essential nutrients is required that delivers sustainable agriculture and maintains the necessary increases in food production while minimizing waste, economic loss and environmental impacts. More extensive production systems typified by 'organic farming' may prove to be sustainable. However, for most of the developed world, and in the developing world where an ever-growing population demands more food, it will be essential to increase the efficiency of nutrient use in conventional systems. Nutrient management on farms is under the control of the land manger, the most effective of whom will already use various decision supports for calculating rates of application to achieve various production targets. Increasingly, land managers will need to conform to good practice to achieve production targets and to conform to environmental targets as well.     

不同林龄刺槐叶片养分重吸收特征及其对土壤养分有效性的响应

为揭示丘陵沟壑区刺槐的养分重吸收特征及其驱动因素,研究该区不同林龄刺槐叶片全氮和全磷的浓度,以及土壤有机碳、全氮、全磷、铵态氮、硝态氮和速效磷浓度及其化学计量,分析了叶片氮磷重吸收效率与土壤养分特性之间的关系。结果表明: 植物和土壤的养分随林龄增长发生显著变化,而土壤总磷和速效磷浓度较低。氮重吸收效率随林分生长先增加后降低,范围为48.2%～54.0%,平均为48.5%;磷重吸收效率则显著增加,范围为45.2%～49.4%,平均为46.9%。氮重吸收效率与土壤氮素和氮磷比呈负向响应,而磷重吸收效率与氮磷比呈显著正相关,与土壤速效磷呈负相关。表明土壤养分有效性的变化负向驱动养分重吸收效率。由于该生境中刺槐林的固氮效应及磷限制,叶片养分重吸收策略对土壤氮磷比响应强烈。     

Dynamics of concentrations and nutrient fluxes in the xylem of Ricinus communis– diurnal course, impact of nutrient availability and nutrient uptake

Diurnal courses of nutrient transport in the xylem and their response to external availability of nutrients were studied. In soil culture, maximal concentrations in all analysed substances were observed during night‐time. Over experimental periods of up to 20 d, concentrations of some ions increased, most by accumulation in the soil. Stringent nutrient conditions were established in a novel pressure chamber. An aeroponic nutrient delivery system inside allows the sampling of xylem sap from intact plants under full control of the nutrient conditions at the root. Analysis of xylem transport under these highly defined conditions established that (1) diurnal variations in concentrations and fluxes in the xylem are dominated by plant‐internal processes; (2) concentrations of nutrients in the xylem sap are highly but specifically correlated with each other; (3) nitrate uptake and nitrate flux to the shoot are largely uncoupled; and (4) in continuous light, diurnal variations of xylem sap concentrations vanish. Step changes in nitrate concentrations of the nutrient solution established that (5) the concomitant increase in nitrate concentration and flux in the xylem is delayed by 2–3 h and is only transient. Diurnal variations of xylem sap composition and use of the new technique to elucidate xylem‐transport mechanisms are discussed.     

土壤养分库对缺苞箭竹叶片养分元素再分配的影响

研究了王朗自然保护区3个密度的缺苞箭竹群落的土壤养分库和叶片养分元素再分配能力的相互关系。结果表明,不同密度箭竹群落的土壤N、K贮量没有显著差异,土壤P贮量随着密度增加而显著减少（P〈0．01）,土壤Ca和Mg贮量则随着密度增加而增加。不同密度的箭竹叶片N和K的再分配能力没有显著差异,叶片P的再分配能力随着密度的增加而显著增加,Ca和Mg随着箭竹密度的增加在凋落叶中有显著积累的趋势。这表明,基于密度的箭竹叶片养分元素再分配能力与土壤养分库的大小密切相关,可能的机理过程是不同密度的箭竹在生长发育过程中改变了土壤养分库的大小,土壤养分库通过反馈机制导致箭竹叶片养分元素再分配能力的变化,体现了土壤与植被之间的互动关系。综合分析表明,P可能是限制缺苞箭竹生长发育的重要因子。     

不同施肥模式下潮棕壤稻田的速效养分状况和水稻的养分分配

研究了不同施肥模式下下辽河平原潮棕壤稻田土壤速效养分的供应能力及水稻的养分分配.结果表明:各处理0～20 cm速效养分供应能力均高于20～40 cm,其变异也大于20～40 cm(速效氮除外);有机、无机肥相结合有利于提高土壤速效养分的供应能力;水稻氮和磷的分配主要集中在籽实中,钾的分配则主要集中在秸秆中.采用秸秆还田措施有利于缓解钾肥资源的不足,保持钾素的循环再利用,维持土壤钾库,减少钾肥投入,降低农业生产成本,减轻环境污染.     

密度对缺苞箭竹凋落物养分归还及养分利用效率的影响

在缺苞箭竹-紫果云杉原始林下,选取3个密度(D1、D2、D3)的缺苞箭竹,研究了密度对缺苞箭竹凋落物量、养分归还量及养分利用效率的影响.结果表明:3个密度缺苞箭竹的年凋落物量分别为793.2、1135.7和1458.5kg.hm-2,C归还量分别为370.7、516.2和671.5kg.hm-2,5种主要养分归还量分别为16.3、22.9和29.3kg.hm-2,均随密度的增大而增加.各密度养分年归还量中均以Ca最高(占总量的48%～58%),P和Mg最低(3%～5%),总体排序为Ca>N>K>Mg、P.除高密度(D3)缺苞箭竹在8月有一个凋落与养分归还小峰外,10月生长季末是各密度缺苞箭竹凋落及养分归还高峰期.不同密度缺苞箭竹叶N和K的再分配能力无显著差异,P的再分配能力随密度的增大而增强,Ca、Mg则显著积累.缺苞箭竹P的养分利用效率随密度的增大而增高,表明P可能是缺苞箭竹生长更新的限制因子.     

长期施肥对土壤养分库的影响

扼要地概述了国内外近年来关于长期施肥条件下土壤养分库的动态与平衡方面的研究成果。主要介绍并讨论了土壤氮、磷、钾养分全量及有效量的动态变化 ,土壤有机碳含量的动态变化 ;铵态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解未知态氮、非水解残渣氮及微生物体氮在土壤氮库中的动态变化 ;Ca2 P、Ca8 P、Al P、Fe P、闭蓄态磷 ,活性有机磷、中度活性有机磷、中稳性有机磷、高稳性有机磷及微生物体磷在土壤磷库中的动态变化 ;土壤碳库中松结态腐殖质、稳结态腐殖质、紧结态腐殖质以及富里酸和胡敏酸的动态变化 ;长期施肥对土壤有机无机复合状况的影响 ;农田土壤养分库的养分循环与养分平衡。还指出了当前土壤养分库研究面临的一些问题 ,并提出了今后研究的几个热点内容