黔中石漠化区衰老退化与正常生长顶坛花椒根区土壤质量特征

为了探讨顶坛花椒(Zanthoxylum planispimum var. dintanensis)衰老退化的原因,实现林分稳定与可持续性经营,该文以开黄花为典型标志的衰老退化植株和正常生长的植株为研究对象,采用土壤农业化学和环境矿物学的方法,分析不同植株根区土壤矿质元素含量,评价土壤综合质量。结果表明:(1)正常生长植株根区土壤的C、P、K、S、Se、Sr、Mo、氧化物等总体水平显著高于衰老退化植株,总氮、速效磷、速效氮、Cu、Pb、Zn、Cr无显著差异,其他元素的变化规律不明显。元素的有效态含量亦对植株生长产生影响。从植物营养需求角度看,大量、中量、微量元素均对土壤质量产生支配效应。(2)根区土壤质量指数表现为正常生长植株3最高、衰老退化植株1最低,说明土壤质量对顶坛花椒衰老退化具有影响。(3)顶坛花椒林分经营时,应培育良好的土壤结构,注重土壤养分的全面性和均衡性,关注矿质元素过低引起的亏缺效应。     

干热河谷石漠化区顶坛花椒叶片功能性状的海拔分异规律

为阐明顶坛花椒人工林叶片功能性状的海拔分异规律,探讨顶坛花椒对不同海拔生境的适应策略,该研究测定了叶片厚度、比叶面积、叶全氮含量等9个功能性状和土壤有机碳、全氮、全磷等8个环境因子,揭示了顶坛花椒人工林叶片功能性状的内在关联及其随海拔的分异规律。结果表明:(1)随海拔升高,顶坛花椒比叶面积、叶全磷、叶全钾含量先升高后降低,叶干物质含量、叶全氮含量先降低后逐渐升高,叶片厚度、叶面积及叶片含水率逐渐增大。(2)顶坛花椒叶片功能性状间具有显著的相关性,叶全氮与叶全磷呈显著负相关,与叶片厚度的关系则相反;叶干物质含量与比叶面积、叶片含水率呈显著的抑制效应。(3)土壤因子对顶坛花椒叶片的影响表现为速效氮>速效钾>有机碳,其他土壤因子的影响较小。研究显示顶坛花椒主要通过增强防御功能性状、协调叶片养分含量的生存策略来提高获取资源和抵御外界环境胁迫的能力,对土壤养分具有强烈的依赖性,其干旱适应属性为干旱避免,该研究为顶坛花椒人工林复壮、高产与稳定,及喀斯特石漠化区生态修复提供科学依据。     

不同海拔花椒叶片-凋落物养分化学计量与重吸收的关系

阐明贵州喀斯特高原峡谷区不同海拔顶坛花椒叶片和凋落物化学计量特征与养分重吸收率,有助于掌握养分保存与利用机制。选取531、640、780、871和1097 m共5个海拔的顶坛花椒为对象,采集叶片和凋落物数据,分析其养分含量、化学计量和养分重吸收率随海拔增加的分异规律,阐明叶片养分重吸收与化学计量之间的内在关联。结果表明：叶片和凋落物有机碳(OC)、全磷(TP)和全铁(TFe)均以海拔780 m为最高,叶片全锰(TMn)、全镁(TMg)和凋落物TMg含量表现出随海拔升高而增加的趋势,叶片和凋落物全氮(TN)、全钾(TK)、全钙(TCa)未随海拔发生显著分异。叶片和凋落物C∶P、Fe∶Mn、C∶Ca随海拔升高表现出先增加后降低的变化趋势,而叶片和凋落物Ca∶Mg则呈现随海拔升高而降低。叶片养分重吸收率随海拔的分异规律不完全一致,叶片P和K重吸收率以海拔780 m为最高,N、Fe和Mn重吸收率以海拔871 m为最高,海拔1097 m的Ca和Mg重吸收率显著高于其他海拔,而海拔1097 m的P、N和Fe重吸收率则均为负值。冗余分析结果表明,叶片养分重吸收率与化学计量之间具有很强的相关性。     

顶坛花椒叶片功能性状对早衰的响应

为了解衰退对顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum var.dintanensis)叶片功能性状的影响及其衰退响应策略,本研究以顶坛花椒为对象,测定了正常和早衰花椒人工林叶片功能性状及土壤理化性质.结果表明:在同一物候期,早衰造成顶坛花椒比叶面积、叶片磷、稳定碳同位素丰度和叶干物质含量升高,叶片有机碳...     

黄土高原不同人工林叶片-凋落叶-土壤生态化学计量特征

为探究“退耕还林(牧)”工程对陕西省子午岭林区的影响,分析3种典型的人工林(刺槐林、油松林和侧柏林)叶片-凋落叶-土壤的C、N、P含量及其生态化学计量特征.结果表明: 3种人工林不同组分中C、N、P含量大小均为叶片>凋落叶>土壤,刺槐林叶片N、P含量显著高于油松林和侧柏林.刺槐林、油松林和侧柏林叶片N∶P分别为12.2、5.4和6.1,油松和侧柏较刺槐林存在N亏损,C∶N和C∶P大小均为凋落叶>叶片>土壤,N∶P为叶片>凋落叶>土壤.油松林叶片C∶N与凋落叶C∶N间存在显著正相关关系.刺槐叶片在生长周期内吸收利用的N和P存在比例关系,且其凋落叶在元素再吸收后N和P的残留量也存在比例关系.与油松和侧柏相比,刺槐是黄土高原南部森林带最适宜的造林树种.     

不同林龄柚木人工林土壤生态化学计量特征

为了阐明林龄对柚木人工林土壤生态化学计量特征及土壤理化性质的影响,在广西凭祥市中国林业科学研究院热带林业实验中心青山实验场选取3块不同林龄(10、32、37 a)的柚木人工林为研究对象,在每个林龄地块内选择具有代表性的地段分别设置3块20 m×20 m样地,按照多点混合、随机布点和相同数量的原则,按0—10、10—20、20—30、30—50、50—100 cm土层取样,测定土壤的水分-物理性质、pH、有机碳(Soil organic carbon,SOC)、全氮(Total nitrogen,TN)、全磷(Total phosphorus,TP)、全钾(Total potassium,TK)含量,并计算土壤碳、氮、磷之间的计量比,探讨它们随林龄的变化及其与C∶N∶P化学计量比之间的关系,以期为柚木人工林持续经营管理提供科学依据。结果表明:除土壤容重(SBD)、有效磷(AP)、速效钾(FK)、C∶P和N∶P外,林龄对其他土壤理化性质和C∶N均有显著影响;C∶N、C∶P随林龄的增加而增大,柚木纯林化经营减少了C、N、P储量,其生长受到P限制,适当混交化改造显得十分重要;研究区域3个林龄柚...     

不同海拔云南松林土壤养分及其生态化学计量特征

以云南东北部不同海拔云南松天然次生林为研究对象,比较不同海拔土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)及其化学计量特征.结果 表明:海拔间土壤C、N、P、K、AN、AP、AK的值分别为7.85～31.61 g·kg-1、1.08～2.11 g·kg-1、0.19...     

中国毛竹林碳氮磷生态化学计量特征

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量比是生态系统过程与功能的重要特征, 开展种群生态化学计量学研究可以细化植物种群化学计量学内容, 确定限制植物生长的元素类型, 同时为大尺度模型的发展提供数据基础。为阐明我国毛竹(Phyllostachys edulis)林C、N、P化学计量学特征, 通过对毛竹主要产区文献数据的搜集整理与分析, 探索我国毛竹林“植物-土壤-凋落物”系统C、N、P及C:N、C:P、N:P生态化学计量特征, 以及不同组分生态化学计量特征与经纬度之间的关系。结果表明: 1)我国毛竹林叶片C含量为478.30 mg·g^-1, N含量为22.20 mg·g^-1, P含量为1.90 mg·g^-1, C:N为26.80, C:P为299.60, N:P为14.40; 毛竹林0-20 cm土层C含量为21.53 mg·g^-1, N含量为1.66 mg·g^-1, P含量0.41 mg·g^-1, C:N为14.20, C:P为66.74, N:P为4.28; 毛竹凋落物C含量为438.49 mg·g^-1, N含量为13.39 mg·g^-1, P含量为0.86 mg·g^-1, C:N为22.53, C:P为665.67, N:P为22.55。2)毛竹林“植物-土壤-凋落物”系统中, C:N表现为: 叶片>凋落物>土壤, C:P和N:P均表现为: 凋落物>叶片>土壤, 叶片N、P再吸收率分别为39.68%和54.74%, 我国毛竹林生长发育总体上可能受到P限制或者N和P两种元素的双重限制。3)纬度梯度: 叶片N含量、N:P随纬度增加而增加, C:N随纬度增加而降低。经度梯度: 叶片N:P随经度增加而增加, P含量、C:N随经度增加而降低; 土壤C:N随经度增加而增加, N含量随经度增加而降低; 凋落物N含量随经度增加而降低。4)叶片N含量与年平均气温和年降水量均存在明显负相关关系, 但对温度的响应比降水更敏感, 叶片N含量与纬度呈正相关关系, 支持“温度-植物生理假说”, 反映了植物对自然环境的适应。     

西南喀斯特典型石漠化生态系统土壤养分生态化学计量特征及其影响因素

喀斯特石漠化生态系统土壤养分元素生态化学计量特征及其对环境变异的生态响应是喀斯特退化森林生态系统恢复重建必需明确的关键科学问题。为探明喀斯特石漠化土壤C、N、P、K养分元素生态化学计量特征,探讨其对环境因子的响应,对西南喀斯特3个典型石漠化调查点(贵州毕节鸭池、清镇红枫湖和关岭-贞丰花江) 90个样方土壤及环境因子调查取样,研究了其土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)及全钾(K)的化学计量特征及其影响因素。结果表明:西南喀斯特典型石漠化生态系统土壤C、N、P、K平均含量分别为45.61、2.54、0.79 g/kg和3.33 g/kg,计量比C∶N、C∶P、C∶K、N∶P、N∶K、P∶K平均值分别为19.56、65.07、23.65、3.45、1.32和0.39。4个土壤养分元素中,K元素表现明显高于其他元素的波动性。土壤养分含量及化学计量比在不同调查点、石漠化等级及植被覆盖率环境均有显著差异。无石漠化环境土壤养分C、N、P含量显著大于潜在、轻度、中度和强度石漠化,而强度石漠化环境土壤养分K含量却显著高于其他等级石漠化。土壤养分含量之间及其与化学计量比之间多具有显著的非线性相关关系。降水、温度、岩石裸露率和土地覆被是西南喀斯特石漠化生态系统土壤养分及其化学计量比最主要的影响因素。研究结果对丰富土壤生态化学计量学科学理论和我国西南喀斯特石漠化退化植被科学恢复具有重要意义。     

石漠化地区苔藓结皮对土壤养分及生态化学计量特征的影响

苔藓结皮是石漠化生态系统的重要地表覆被物,但其在土壤养分累积和元素循环过程中的作用尚不明确。以我国贵州典型喀斯特高原峡谷石漠化区-花江大峡谷两岸不同等级石漠化生境下的苔藓结皮及其覆被土壤为研究对象,研究了苔藓结皮覆被对土壤养分及生态化学计量特征的影响。结果表明:(1)苔藓结皮层养分含量显著高于下层土壤,结皮覆被土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)平均含量分别为25.95、3.05、1.00、5.10 g/kg和189.61、1.59、275.10 mg/kg,较无结皮覆被的裸土分别增加46.08%、26.50%、53.62%、20.25%、25.24%、110.47%和83.76%。(2)苔藓结皮覆被土壤C/N、C/K、P/K显著高于裸土,且随土层加深而递减;N/P显著低于裸土,且随土层加深而升高。(3)苔藓结皮覆被土壤养分恢复指数为33.16%—72.48%,呈现随石漠化等级升高而增加的趋势,中度和强度石漠化阶段较无石漠化阶段分别增加83.26%和118.58。本研究表明苔藓结皮能有效促进土壤养分累积,加速石漠...     

华北石质山地侧柏人工林C、N、P生态化学计量特征的季节变化

以北京九龙山自然保护区幼龄侧柏人工林为研究对象,对其不同生长季节叶、枝、根(0—10 cm、10—20 cm土层)的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量学特征进行了分析,深入探讨了生长季节与器官以及两因素交互作用对以上特征的影响,研究有助于理解植物各性状之间的相互作用以及植物生长过程中资源的利用和分配状况。结果表明:1)不同器官间C含量为414.97—461.58 g/kg,枝最大,根(0—10 cm)最小;N含量为6.57—14.28 g/kg,叶最大,枝最小;P含量为0.39—1.28 g/kg,叶最大,根(10—20 cm)最小;C∶N为31.76—70.98,枝最大,叶最小;C∶P为369.93—1099.20,根(10—20 cm)最大,叶最小;N∶P为9.21—23.81,根(0—10 cm)最大,枝最小。整个生长季节中侧柏各器官C含量最稳定,变异系数均小于7%;P含量变异性最大,变异系数均超过15%,N含量变异性介于两者之间;各器官中C∶N和N∶P较C∶P更为稳定,C、N与P具有较好的耦合协同性,C∶P和N∶P的变化主要取决于P的变化。2)器官对C、N、P含量及其化学计量关系均存在显著影响,生长季节对N和P含量存在显著影响,两者交互作用只对P含量存在显著影响,器官对侧柏C、N、P含量及其化学计量变异的贡献大于生长季节。3)侧柏各器官间C、N、P含量及其化学计量比相关性多数未达到显著性水平,仅有叶与枝中的P及C∶P显著相关,说明侧柏器官分化过程中各器官对元素的吸收利用具有特异性。侧柏叶片N∶P14,说明生长季节里幼龄侧柏人工林更多受到N限制。     

湘西南石漠化地区灌丛植物叶N、P化学计量特征

以湘西南石漠化地区灌丛植物叶片为研究对象,分析了不同功能群植物以及3种不同石漠化程度(轻度、中度、重度)下植物叶片N、P化学计量特征.结果表明: 湘西南石漠化地区常见植物叶片平均N含量为12.89 g·kg^-1,P含量为1.19 g·kg^-1,N/P值为11.24,大部分植物生长受到N的限制.不同生活型之间植物叶片N含量为落叶灌木>常绿灌木>一年生草本>多年生草本,P含量与N/P值为落叶灌木>多年生草本.不同科植物之间叶片N、P含量和N/P值差异显著,禾本科植物叶片N、P含量最低,与其他科植物共同受N限制;豆科植物叶片N含量和N/P值最高,主要受P限制.双子叶植物与C3植物叶片N、P含量分别高于单子叶植物与C4植物,N/P值差异均不显著.固氮植物叶片N含量以及N/P值均高于非固氮植物,P含量差异不显著.各样地中植物叶片N、P含量之间的相关性显著,N/P值与N含量的相关性显著,仅与中度石漠化样地P含量差异显著.不同石漠化程度之间植物叶N、P含量以及N/P值差异不显著.     

黔西南石漠化过程中土壤胞外酶活性及其化学计量变化特征

为明确喀斯特石漠化过程中土壤胞外酶活性及其化学计量变化特征以及它们对环境变异的生态响应规律。该研究以5种不同石漠化程度的土壤生态系统为研究对象, 运用生态化学计量学理论与方法, 系统研究石漠化对6种胞外酶(β-1,4-葡糖苷酶(BG)、β-1,4-木糖苷酶(BX)和纤维素二糖水解酶、β-1,4-乙酰-葡糖胺糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(AP))活性及其化学计量的影响, 并分析它们与环境因子之间的相关性。结果表明: 无石漠化、潜在和轻度石漠化阶段BG、BX、LAP和AP胞外酶活性显著高于中度和重度石漠化阶段, 但不同石漠化阶段土壤胞外酶化学计量特征差异不显著。不同石漠化程度土壤质量大体分为3类, 其中, 无石漠化土壤生化性状最优, 潜在和轻度石漠化土壤次之, 且均优于中度和重度石漠化土壤, 并且, 无石漠化、潜在和轻度石漠化土壤存在缺磷现象(酶矢量角度大于45°), 而中度和重度石漠化土壤氮缺乏(酶矢量角度小于45°)。此外, 石漠化过程中土壤胞外酶活性及其化学计量特征的变化主要受土壤全氮、速效磷、硝态氮、氨态氮和枯落物磷含量的影响, 总体表现为与土壤养分含量具有趋同性并受枯落物磷含量的限制。综上, 石漠化生态系统修复和治理过程中, 需考虑在潜在和轻度石漠化阶段补充磷, 在中度和重度石漠化阶段补充氮, 以缓解相关养分限制。     

云南药山自然保护区黄背栎林和巧家五针松林生态化学计量特征

以云南药山自然保护区黄背栎林和巧家五针松林的4块样地为研究对象,旨在揭示这2种森林生态系统营养元素含量状况和土壤养分的供给能力。通过分析4块样地"叶片-凋落物-土壤"C、N、P含量、生态化学计量特征及其相关性,结果表明:(1)不同样地同一组分的C、N含量差异显著,P含量差异不显著,同一样地各组分间C、N含量差异显著,均为叶片凋落物土壤,P含量则为叶片土壤凋落物;(2)不同样地叶片C∶P、N∶P比值和凋落物与土壤C∶N比值差异不显著,其余指标差异均显著。同一样地叶片、凋落物、土壤的C∶N、C∶P、N∶P比值差异显著,均为凋落物叶片土壤;(3)黄背栎林叶片-土壤C含量、C∶P比值和凋落物-叶片N∶P比值呈极显著或显著相关,巧家五针松林凋落物-叶片C、N含量和叶片-土壤P含量、C∶N、N∶P比值呈极显著或显著相关;(4)土壤N元素缺乏是限制植物生长的主要因素,P元素主要源于土壤矿物风化释放,而非生物小循环。     

沙地樟子松人工林叶片-枯落物-土壤氮磷化学计量特征

为揭示沙地樟子松人工林N、P分配格局及化学计量特征,以呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地、毛乌素沙地不同龄组(中龄林、近熟林和成熟林)沙地樟子松人工林为研究对象,测定分析其叶片、枯落物和土壤N、P含量及化学计量比.结果表明: 研究区3个龄组沙地樟子松人工林叶片、枯落物和土壤N、P含量分别为0.17～49.02和0.11～3.01 g·kg^-1,N/P为0.51～19.74,均表现为叶片＞枯落物＞土壤,且N含量和N/P在3个组分间存在显著差异,叶片P含量显著高于枯落物和土壤.不同地区或林龄对沙地樟子松人工林各组分N、P含量及N/P有一定的影响,但地区和林龄的交互作用对沙地樟子松人工林各组分N/P无显著影响.随着林龄的增加,沙地樟子松各组分N、P含量也增加,在成熟林达到最大值,而N/P没有表现出明显的规律.沙地樟子松人工林N、P含量及N/P在3个组分间呈显著正相关关系.呼伦贝尔沙地和科尔沁沙地樟子松叶片N/P在14.53～15.57,说明这两个地区沙地樟子松人工林的生长可能受N、P的共同限制;毛乌素沙地樟子松叶片N/P在18.56～19.71,说明该地樟子松人工林生长可能受P限制,且林龄对沙地樟子松N、P养分限制的影响不显著.建议在沙地樟子松人工林抚育管理时,依据当地实际情况适当添加N肥或P肥,以提高沙地樟子松林的生产力.研究结果有助于进一步了解N、P在沙地樟子松人工林叶片-枯落物-土壤系统中的相互作用与制约规律,并为沙地樟子松人工林经营管理提供科学依据.     

强度石漠化区不同植被修复模式下土壤螨类群落差异

石漠化治理区不同植被修复模式下的土壤螨类群落差异反映了生态系统的恢复状况,可籍以反映石漠化治理的生态效果。2014年1月、4月、8月和10月,对贵州花江喀斯特峡谷区顶坛小流域强度石漠化区域的"花椒"、"金银花"、"花椒+金银花"3种植被修复生境的土壤螨类进行了调查,共捕获土壤螨类1372头,隶属3目55科89属。采用类群(属)数、个体数量、个体密度、多样性指数(H')、丰富度指数(SR)、均匀性指数(J)、相似性指数(CN)、捕食性螨类成熟度指数(MI)和甲螨MGP类群等参数对土壤螨类群落差异进行了表征。结果显示,花椒林拥有较丰富的螨类属,金银花林拥有较高的的个体数量和个体密度。不同模式下的科、属类群组成呈现差异;属数、个体数量存在一定的季节差异,花椒林的螨类属数、金银花林的螨类个体数量和个体密度呈现一定的表聚性;群落多样性大多存在季节差异;捕食性革螨以r选择型为主,甲螨主要为O型和M型。研究表明,强度石漠化在不同植被修复模式下,土壤螨类生物生态类群存在差异,土壤生态系统仍处于修复之中,其中螨类优势属、具有典型生物学与生态学特性差异的螨类类群对石漠化治理的生态效果具有重要的指示作用。     

荒漠绿洲区不同种植年限人工梭梭林土壤化学计量特征

为阐明梭梭建立对林下土壤养分化学计量特征的影响,分析了2、5、9、13、16、31、39a荒漠绿洲区梭梭林灌丛下和流沙区(0a)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、碳酸钙(CaCO_3)、速效磷(Available P)含量及其化学计量特征变化规律。结果显示:1)SOC和TN在9a后出现显著的成层化分布,而TP的这一特征相对滞后;不同土壤深度SOC、TN均随林龄增加而显著增加,而TP未表现出明显变化。2)C∶P和N∶P在9a后表现出明显的成层化分布且不同土层C∶P和N∶P随林龄增加显著增加,而C∶N保持相对稳定。3)较低含量的Available P在2a后即表现出0—5 cm含量大于5—20 cm且表层Available P和CaCO3随林龄增加而显著增加。而Ca CO3∶Available P在不同林龄间并未发生显著变化。4)随林龄增加,土壤表层风蚀可蚀性极显著降低且与土壤表层养分含量呈显著的负相关关系。以上结果表明,梭梭的建立提高了土壤SOC和TN含量且随林龄增加变化更显著,而变化较小的C∶N说明土壤氮的形成需要固定比例的碳。变化幅度较小的TP说明主要来源于岩石风化的磷素受时间作用的限制,而较低含量的Available P和变化幅度较小的CaCO_3∶Available P则表明梭梭的生长受P的限制且有限的Available P易被CaCO_3固定。另外,土壤养分含量与土壤风蚀可蚀性显著的负相关关系,进一步说明梭梭的建立改善了土壤质地,增加了土壤养分含量,这对荒漠绿洲区土壤恢复和植被建设有极大的促进和指导作用。     

云南文山石漠化区车桑子叶脉密度与叶氮含量关系对生境的响应

植物叶脉特征和叶氮含量的变化影响着叶片经济谱的形成,为验证叶片结构中叶脉网络构建提供了理论依据。该文以单位质量叶氮含量(N_mass)和单位面积叶氮含量(N_area)分别表示叶氮含量,采取主成分分析、线性回归分析的方法,研究了云南文山石漠化区旷地(Ⅰ)、林缘(Ⅱ)和林下(Ⅲ)3种自然生境下车桑子的叶脉密度(Vein density,VD)与N_mass和N_area的异速关系。结果表明:从乔灌群落的旷地到林下,车桑子的比叶面积、叶绿素总含量、光能利用率和N_mass逐渐增大,光饱和点、光补偿点、水分利用效率、VD、N_area逐渐减小,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度呈先增大后减小的趋势。VD与叶氮含量呈不同程度的相关性,在生境I和III,VD与N_mass和N_area分别具有显著的负相关(P<0.05)和正相关(P<0.05);在生境Ⅱ,VD与N_mass和N_area分别...