氮磷添加对金露梅叶片化学计量及光合特征的影响

通过三种养分添加处理,氮添加(5、10和15 g??m-2)、磷添加(梯度同氮添加)、氮磷同时添加[(5 g N＋5 g P)??m-2、(10 g N＋10 g P)??m-2、(15 g N＋15 g P)??m-2],对照(无养分添加),探讨养分添加对金露梅叶片性状氮含量(Nmas )、磷含量(Pmas )、氮磷比(N∶P)、比叶重(LMA)、净光合速率(Pn )和光合氮利用效率(PNUE)的影响,以及各性状之间的相互关系.结果表明：在处理水平上,除N或P显著提高金露梅叶片的N∶P外,氮、磷添加对叶片其它性状无显著影响;不同氮、磷处理下添加水平对金露梅叶片的Nmas、N∶P、Pn和PNUE均有显著影响,随着养分水平提高,各性状的变化模式各不相同,叶片Pmas无明显变化,而叶片LMA虽有降低的趋势但不显著.回归分析表明,叶片Pmas与Nmas之间呈显著正相关(R2＝0．347,P＜0．001),叶片Nmas 与N∶P之间也呈显著正相关(R2＝0．018,P＜0．05),而叶片Pmas与N∶P呈显著负相关(R2＝0．505,P＜0．001);叶片LMA与Pn之间显著负相关(R2＝0．02,P＜0．05),而与PNUE之间显著正相关(R2＝0．077,P＜0．001).这表明在一定范围内,环境变化可以改变金露梅叶片的养分保持能力、光合能力以及养分利用效率.     

氮磷硅添加对青藏高原高寒草甸垂穗披碱草叶片碳氮磷的影响

以甘南高寒草甸常见牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)为研究对象,比较不同氮磷硅添加下,垂穗披碱草叶片对元素添加的反应。研究发现:氮添加显著提高土壤中硝态氮和铵态氮的含量;磷添加提高了土壤中全磷和速效磷的含量;高浓度的硅单独、硅与氮或磷混合可提高土壤中硝态氮的含量或全磷和速效磷的含量;氮和磷单独添加分别能提高垂穗披碱草叶片全氮和全磷含量,高浓度的硅单独、硅与氮或磷混合添加都能提高垂穗披碱草叶片全氮和全磷的含量。就硅元素而言,高浓度的硅添加,硅与氮或磷混合添加能提高土壤硝态氮、全磷和速效磷的含量,促进垂穗披碱草对土壤中氮磷的吸收,从而使植物叶片中氮磷的含量增加。     

基于静态箱式法和生物量评估海北金露梅灌丛草甸碳收支

高寒灌丛是青藏高原重要植被类型,因特殊生物学性质致使其系统碳功能较难评估。采用静态箱式法测定高寒金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草甸的生态系统呼吸,结合生物量收获法估测生态系统净初级碳量。结果表明,高寒金露梅灌丛草甸生态系统呼吸、土壤呼吸和植物呼吸具有明显的季节动态变化,其年总量分别为886.28、444.93 gC/m2和441.36 gC/m2;灌丛区、草本区以及土壤区的呼吸均与5 cm地温具有极显著的指数关系(R2分别为0.95、0.94和0.83),各区温度敏感系数Q10分别为4.40、4.13和3.16;8a(2003—2010)植被净初级生产力平均为468.55 gC/m2。结合系统土壤呼吸,生态系统年均净固碳量为27.19 gC/m2,即高寒金露梅灌丛草甸生态系统为碳汇。对比涡度相关标准方法连续观测数据表明该方法评估生态系统碳功能具有较大可信度。     

亚高寒草甸不同坡向金露梅种群的空间分布格局及空间关联

植物种群在不同干扰条件下对环境的适应对策可以通过其空间分布格局及关联性反映出来.金露梅是甘南亚高寒草甸中的优势种,通过野外群落调查,运用空间点格局分析的Ripley K函数,分析甘南不同坡向亚高寒草甸中金露梅种群的空间分布格局及其关联性.结果表明: 金露梅种群在3个坡向的分布具有显著差异,重要值、生物量和盖度在北坡均高于南坡;北坡和西坡金露梅种群Ⅰ、Ⅱ级个体在小尺度上呈显著聚集分布,随着龄级和空间尺度的增加,金露梅种群聚集强度逐渐减弱,趋向于随机分布;南坡由于其生境条件对金露梅生长的抑制,种间竞争激烈,各级金露梅种群的分布格局均以随机分布为主;不同坡向的金露梅种群Ⅰ、Ⅱ级个体之间在一定尺度内表现为负关联,随着尺度增加,关联度降低,Ⅲ、Ⅳ级与Ⅰ、Ⅱ级个体之间的关联性呈显著负关联;较大个体之间无明显关系,表明年龄接近的个体在空间分布上是相互独立的,利于其充分利用环境资源.     

祁连山金露梅灌丛草甸群落结构及主要种群的点格局分析

金露梅灌丛草甸是青藏高原高寒草地生态系统的重要组分之一,采用Ripley的K(t)函数分析方法,对放牧和封育条件下主要种群的分布格局和种间关系及金露梅灌丛群落动态变化进行了研究.结果表明:(1)经过6年的围栏封育,金露梅灌丛草甸主要种群的空间分布格局表现出从均匀或随机分布向随机或聚集分布转变的趋势,聚集强度随围封尺度增大而增加,随放牧的干扰而降低,聚集分布有利于种群发挥功能群整体效应.(2)围栏内不同功能群之间主要呈显著正关联;围栏外的禾草与杂类草、莎草与杂类草之间均呈显著负关联,出现种间资源竞争,且随着尺度的增大负关联逐渐增强,不同物种的生态位差异明显.(3)围栏内外种群点格局分布都具有明显的尺度依赖性,植物间相互作用和外界放牧干扰是影响物种不同尺度下空间格局变化的主要原因,点格局的变化驱动了群落结构的变化.可见,长期夏季放牧抑制了高寒金露梅灌丛草甸禾草和莎草植物的分株和生长,促进了杂类草的生长,金露梅灌丛草甸呈现出退化的趋势,围栏封育有利于草地生态系统的恢复演替.     

放牧影响下不同盖度金露梅灌丛草本植物叶功能性状与土壤因子的关系

植物功能性状与环境因子的研究对认识不同环境梯度下植物群落的形成及对环境的适应机制具有重要意义。该研究以高寒金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草甸为研究对象,分析放牧影响下金露梅灌丛不同盖度梯度(金露梅灌丛盖度为0%、30%、60%和90%的灌草斑块)灌草斑块中草本植物叶功能性状与土壤因子的变化趋势及其相互关系。结果表明:(1)土壤容重(BD)、土壤pH和土壤养分在金露梅灌丛盖度梯度下差异显著,干柴滩金露梅灌丛具有明显的\"沃岛效应\";随着金露梅灌丛盖度的递增,土壤理化性质变化趋势各有分异。(2)随着金露梅灌丛盖度的增加,比叶面积(SLA)显著上升,叶片厚度(LT)和叶片磷含量(LPC)呈显著下降趋势(P0.05)。(3)比叶面积与叶片厚度呈负相关关系,与叶片氮磷含量(LNC、LPC)呈极显著负相关关系(P0.01),与叶片碳含量(LCC)呈极显著正相关关系(P0.01)。(4)RDA冗余分析表明,土壤因子对叶功能性状变异的平均解释变量达72.25%,影响植物功能性状的主导因子有土壤有机质(SOM)、土壤全氮(TN)、土壤有效氮(AN)、土壤有效钾(AK)和土壤容重(BD),但不同盖度金露梅灌丛群落中影响叶性状的主导因子存在差异。金露梅灌丛盖度较小(30%)时受SOM和TN、AN的影响较大,而金露梅灌丛盖度较大时(60%)时主要受AK和BD的影响。     

高原鼠兔有效洞穴密度对高寒草甸优势植物叶片和土壤氮磷化学计量特征的影响

采用有效洞穴密度代替高原鼠兔(Ochotona curzoniae)活动强度的方法,研究了高原鼠兔有效洞穴密度(10、15、21和31个/625 m~2)对高寒草甸优势植物高山嵩草(Kobresiapygmaea)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、小花草玉梅(Anemone rivularis)叶片和土壤氮(N)磷(P)化学计量特征的影响。结果表明,3种优势植物叶片N含量随有效洞穴密度增加而显著增加(P0.05),但叶片P含量却出现分异,表现为高山嵩草和垂穗披碱草叶片P含量随有效洞穴密度增加而先增加后降低(P0.05),小花草玉梅叶片P含量逐渐增加(P0.05);高山嵩草叶片N:P随有效洞穴密度增加先降低后增加(P0.05),垂穗披碱草叶片N:P逐渐增加,小花草玉梅叶片N:P则先增加后降低。土壤0-10 cm和10-20 cm土层N含量随有效洞穴密度增加无明显变化;0—10cm土层P含量随有效洞穴密度增加先降低后增加,10—20 cm土层P含量逐渐降低;0—10 cm土层N:P随有效洞穴密度增加元明显变化,而10-20 cm土层N:P则逐渐增加。优势植物叶片N、P、N:P与土壤N、P、N:P的相关性受植物根系分布特征和生存微环境的约束。     

青海高寒区域金露梅灌丛草甸灌木和草本植物固碳量的比较

以青海海北高寒区域金露梅（PotentillafruticosaLinn.）灌丛草甸为研究对象,分析了6月至9月金露梅灌丛草甸灌木和草本植物不同部位的生物碳量,并据此对灌木及草本植物的年净初级生产碳量进行了比较。结果显示：金露梅灌丛草甸灌木植物地上部和地下部不同层次的生物量和碳含量均有明显差异,根据生物量所占比例确定其地上部和地下部的平均碳含量分别为0.50和0.48。依据不同月份灌丛冠面最大长度、最小宽度和最大高度,采用方程“Wij=e〔aln（A·B·H）＋b〕”计算灌木地上当年新生生物碳量、地上多年累积生物碳量和地下多年累积生物碳量,相关性均极显著（P〈0.01）,表明利用该方程评估金露梅灌丛草甸灌木不同部位的生物碳量是可行的。不同月份金露梅灌丛草甸灌木地上当年新生生物碳量、地上多年累积生物碳量和地下多年累积生物碳量分别为9.36-21.15、78.07-90.12和74.37-101.22g·m-2,差异不明显;其地上部和地下部净初级生产碳量分别为33.20和26.85g·m-2,总计为60.05g·m-2。金露梅灌丛草甸草本植物地上部和地下部净初级生产碳量分别为111.41和445.41g·m-2,总计为556.82g·m-2。如果根据草本和灌木占地面积78%和22%进行加权计算,则金露梅灌丛草甸当年的总净初级生产碳量为447.53g·m-2,其中灌木的净初级生产碳量仅占2.95%,且金露梅灌丛草甸地下部与地上部净初级生产碳量的比值为3.75。研究结果显示：青海高寒区域金露梅灌丛草甸以草本固碳为主,且地下部净初级生产碳量明显高于其地上部。     

氮磷添加对草甸草原土壤氮磷转化功能基因丰度的影响

氮添加是提高退化草地生产力的主要养分管理措施,而过量的氮输入会导致土壤酸化、增加硝酸盐淋溶损失和温室气体排放。旨在明确草原割草利用下土壤氮、磷转化功能基因丰度对氮磷添加的响应规律,为定向调控打草场土壤氮、磷转化过程,提高养分利用效率,减少温室气体N₂O排放提供科学依据。2018—2020年在呼伦贝尔草甸草原打草场设置了5个施氮水平(0、1.55、4.65、13.95、27.9 g N m^-2 a^-1)和3个磷水平(0、5.24、10.48 g P m^-2 a^-1),裂区试验设计,在植物不同生长时期测定土壤氨氧化(amoA-AOA和amoA-AOB)、反硝化(narG、nirK、nirS和nosZ)和磷转化(phoD)基因丰度。结果表明,土壤氮转化基因丰度受到氮、磷添加的调控,而氮、磷添加对土壤磷转化功能基因丰度无显著影响(P>0.05)。氮添加可提高amoA-AOB基因丰度,增加氨氧化细菌调控土壤总硝化速率的相对重要性,因此能增加硝酸盐淋溶损失潜势。高氮处理下添加磷可降低...     

增温对高寒草甸群落凋落物质量动态变化的影响

为了解未来增温条件下,青藏高原高寒草甸凋落物质量如何变化,将有助于增强对高寒草甸生态系统碳源/汇效应的认识.该文通过定位可控的增温试验平台,动态监测了凋落物生物量及其质量的变化.结果表明:增温显著地促进了凋落物的分解速率(F=35.757,P＜0.001),降低了凋落物中的C、N含量及其C/N比,但提高了凋落物中的P含...     

松嫩平原草甸三种植物叶片N、P化学计量特征及其与土壤N、P浓度的关系

测定了松嫩平原草甸3种主要植物羊草(Leymus chinensis)、芦苇(Phragmites communis)和尖叶胡枝子(Lespedeza hedysaroides)叶片全氮、全磷浓度,并分析了它们与土壤全氮、全磷浓度的关系.结果表明:3种植物叶片全氮浓度种间差异显著(P＜0.05),而全磷浓度种间差异不显...     

施肥与刈割对内蒙古草地生态化学计量特征的影响

为明确施肥和刈割对蒙古半干旱草地四种植物化学计量特征的影响,该文于2014年8月以内蒙古半干旱草地的四种植物冷蒿(Artimesia frigida)、菊叶委陵菜(Potentilla tanacetifolia)、羊草(Aneurotepidimu chinense)、扁蓿豆(Melissitus ruthenica)为研究对象,利用方差分析及多重比较分析对照、施氮肥、割草、割草和施氮肥处理下的植物碳、氮、磷含量的差异以及不同处理下碳氮比和氮磷比的变化。结果表明:施氮肥与割草均未影响植物碳含量。施氮肥显著提高了植物氮含量(P<0.05),进而降低了碳氮比(P<0.05),提高了氮磷比(P<0.05)。割草处理后扁蓿豆的氮含量显著提高了0.18%(P<0.05),羊草的氮含量显著降低了0.13%(P<0.05),冷蒿与菊叶委陵菜的氮含量无显著变化。割草显著提高了冷蒿和菊叶委陵菜的磷含量(P<0.05),但是未影响羊草和扁蓿豆的磷含量。该研究证实了氮添加或割草会影响部分草地物种的化学计量特征,但是氮添加或割草对植物化学计量特征的影响存在种间差异。     

Investigations on decomposition of foliage of woody species using a perfusion method

The time for half of the total oxidizable carbon to be converted into CO₂ and other gaseous products (t_1/2) was studied for five tree species used in agroforestry. The study was conducted in a perfusion system with continuous aeration, and moisture content maintained at field capacity. This method was found to be suitable for studies of the initial stages of tree foliage decomposition. The overall rate was in the decreasing order: Leucaena>Calliandra>Gliricidia>Prosopis>Cassia. Decomposition started rapidly and then decreased rapidly for 2 to 3 weeks followed by a gradual decrease which continued for the remainder of the time.The time for 50 per cent of total oxidizable carbon to decompose was about 19 days for Leucaena, 30 days for Calliandra and Gliricidia, while Prosopis and Cassia took more than 30 days. Leucaena released the largest quantity of total N into the perfusing solution while Cassia gave the lowest amount.     

青藏高原高寒灌丛植被对长期放牧强度试验的响应特征

在青藏高原中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站对金露梅高寒灌丛草场植被开展了长期不同放牧强度试验,分别在短期(4年)、中期(11年)和长期(18年)放牧阶段研究不同放牧干扰强度对草地植物物种多样性、群落结构、地上生物量和草场质量的影响.研究表明,在不同放牧阶段,随着放牧强度增加植物群落的高度和盖度都降低.在中期放牧干扰阶段,物种多样性数和均匀度指数随着放牧强度增加呈现典型的单峰曲线模式;在长期放牧干扰阶段,随着放牧强度增加,占优势地位的灌木和禾草被典型杂类草替代,其中的重度放牧干扰简化了高寒灌丛植被群落结构,减少了地上现存生物量,特别是可食优良牧草生物量.植被对放牧的响应除了与放牧强度和放牧时间阶段密切相关外,还与该地区水热条件的变化有一定的相关性.针对长期放牧干扰的反应特性可将金露梅灌丛草场中植物划分为增加型、敏感型、忍耐型和无反应型4种类型.除了丰富度指数、多样性指数和均匀度指数外,其它一些特征参数并不支持著名的中度干扰假说.本研究发现,长期重度放牧促进了青藏高原高寒草地退化,适度放牧有利于高寒灌丛草场的生物多样性保护和牧草利用;\"取半留半\"的放牧原则在青藏高原草场放牧管理实践中值得推荐,它将有利于防止草场退化,提高牧草利用率和维持较高的生物多样性.     

多枝桉叶氮磷钾含量季节变化与施肥效应的研究(Ⅰ)

研究了五种施肥处理的多枝桉叶N,P,K营养元素的季节动态,及各种施肥组合对多枝桉幼林生长的影响,结果表明：多枝桉叶N,P,K含量的相对稳定期分别为N,K：11-3月;P：9-1月,多枝桉叶片N：P比值介于13-19之间最有利于多枝桉的生长,若低于此比值应增施氮肥,高于此比值应增施磷肥。     

南亚热带森林不同演替阶段植物与土壤中N、P的化学计量特征

选择南亚热带森林演替过程3个阶段(初期、中期和后期)的典型森林生态系统为研究对象, 在测定植物与土壤中全N、全P含量的基础上, 阐明了森林演替过程中植物与土壤的N、P化学计量特征。结果显示: 1)土壤中全N含量随演替进行而增加, 马尾松(Pinus massoniana)林(初期)、混交林(中期)和季风林(后期) 0-10 cm土层中全N含量分别为0.440、0.843和1.023 g·kg^-1; 混交林0-10 cm土层中全P的含量最为丰富, 为0.337 g·kg^-1, 马尾松林和季风林土壤全P含量分别为0.190和0.283 g·kg^-1。2)植物叶片中全N、全P的含量随演替呈减少的趋势, 但根系中全N、全P的含量都以马尾松林为最多, 混交林和季风林含量彼此相当。3)各土层中N:P随演替的进行呈现明显增加趋势, 马尾松林、混交林和季风林0-10 cm土层中N:P分别为2.3、2.5和3.6; 植物各器官中N:P随演替的进行也呈增加趋势, 且叶片和根系中的N:P相近, 马尾松林、混交林和季风林叶片中N:P分别为22.7、25.3和29.6。基于上述结果, 探讨了南亚热带森林生态系统植物与土壤中N:P特征、森林演替过程中植物与土壤中N:P变化规律以及P对南亚热带森林生态系统的限制作用。结果表明, P已经成为南亚热带森林生态系统生物生长和重要生态过程的限制因子。     

The C:N:P ratio of phytoplankton determines the relative amounts of dissolved inorganic nitrogen and phosphorus released during aerobic decomposition

Three phytoplankton assemblages, with different C:N:P ratios of 314:55:1, 103:17:1, and 57:5.5:1 (by weight), were prepared by growing lake phytoplankton in artificial media with different N:P supply ratios and then decomposed under aerobic conditions for three months.There was no net release of dissolved inorganic phosphorus (DIP) from the phytoplankton assemblage with the highest C:N:P ratio, in contrast with an abundant liberation of DIP from that with the lowest C:N:P ratio. On the other hand, there was an abundant release of dissolved inorganic nitrogen (DIN) from the phytoplankton assemblage with the highest C:N:P ratio, in contrast with little or virtually no release of DIN from those with lower C:N:P ratios. Thus, it was concluded that the C:N:P ratio of phytoplankton is an important parameter to determine the relative amounts of DIP and DIN released, when they are decomposed under aerobic conditions.Contribution from Otsu Hydrobiological Station, Kyoto University, No. 316 (Foreign Language Series).Contribution from Otsu Hydrobiological Station, Kyoto University, No. 316 (Foreign Language Series).