外源磷添加对西双版纳热带雨林土壤生态化学计量特征的影响

西双版纳热带雨林是我国热带雨林生态系统保存最完整、最典型、面积最大的地区。为探讨磷添加对西双版纳热带雨林土壤生态化学计量碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量比的影响,本研究以西双版纳植物园、瑶区乡、尚勇与纳板河四处原始林区为对象,设置P添加实验。结果表明:西双版纳热带雨林土壤N、P元素更易受外源P输入影响,植物园与瑶区乡、尚勇、纳板河C∶P、N∶P存在显著差异;在P添加下,4个地点因海拔、水热气候条件和微生物活动强弱等不同,土壤养分与计量特征具有不同变化特征;在外源P输入的情况下,西双版纳热带雨林低海拔地区土壤有效P增加,植被吸收P能力增强,土壤N∶P升高,生态系统表现为P限制;而高海拔地区热带雨林中植物和微生物的N吸收增强,凋落物、微生物P释放增加,土壤N∶P降低,生态系统可能转变为N限制。     

Changes in soil-microbe-exoenzyme C:N:P stoichiometry along an altitudinal gradient in Mt. Datudingzi,Northeast China

海拔变化导致温度、水分、植被等条件的改变会显著影响土壤碳(C_soil)、氮(N_soil)、磷(P_soil)含量及其化学计量特征, 土壤微生物如何通过调整自身生物量和胞外酶化学计量特征进行适应仍不明确。为了研究海拔梯度变化对土壤微生物生物量和胞外酶活性的影响, 探索土壤-微生物-胞外酶C:N:P化学计量特征间的协变性, 该文以黑龙江省雪乡大秃顶子山800、1 100、1 600和1 700 m分布的典型生态系统(针阔混交林、针叶林、岳桦林和草地)为研究对象, 测定其C_soil、N_soil、P_soil含量, 微生物生物量C (C_mic)、N (N_mic)、P (P_mic)含量, 以及微生物获取C (β-1, 4-葡萄糖苷酶, BG), N (几丁质酶, NAG), P (酸性磷酸酶, AP)资源的相关胞外酶活性。结果表明: (1)海拔梯度变化对C_soil和C_mic含量没有显著影响; 不同海拔间土壤和微生物生物量N、P含量存在显著差异。(2) BG和NAG活性随着海拔的升高呈现显著降低趋势, 表明海拔升高导致的温度降低抑制了微生物的活性。(3)海拔对土壤C:N、微生物C:N:P以及胞外酶C:N:P均具有显著影响。胞外酶C:N:P随着微生物与土壤间C:N:P化学计量不平衡性(土壤C:N:P与微生物C:N:P的比值)的增加而逐渐降低。微生物可以通过调整自身生物量以及胞外酶C:N:P适应土壤化学计量特征的变异, 该结果支持了微生物的资源分配理论。     

长期施肥下农田土壤-有机质-微生物的碳氮磷化学计量学特征

探讨外源养分的输入对土壤系统内碳、氮、磷化学计量特征的影响,对于深刻认识农田土壤有机碳(C)和养分循环及其相互作用过程具有重要意义。以26年的农田长期定位施肥试验为平台,分析长期不同施肥条件下土壤、有机态及微生物生物量碳、氮、磷含量及其化学计量学特征,并根据内稳性模型y=c x~(1/H)计算其化学计量内稳性指数H。结果表明:与长期撂荒处理(CK_0)相比,种植作物条件下26年化肥配施有机肥处理(MNPK和1.5MNPK)显著降低微生物生物量氮含量,但显著提高了微生物生物量磷的含量。相对于撂荒处理,即使长期配施化肥磷处理(NP、PK、NPK),其土壤有机磷降低显著。对于C∶N比而言,化肥配施有机物料处理(秸秆或有机肥)的土壤C∶N比、有机质C∶N及微生物生物量C∶N比均显著低于化肥处理(N、NP、PK和NPK)。对于C∶P比而言,相对于撂荒处理,26年施用磷肥(化肥磷或有机磷)显著降低了土壤C∶P比和微生物生物量C∶P比,而CK和偏施化肥处理(N、NP和PK)显著降低了土壤有机质C∶P比。对于土壤N∶P比而言,撂荒处理土壤N∶P比显著高于其他处理,而撂荒处理土壤有机质N∶P比显著高于CK和化肥处理,表明不施肥或化肥条件下作物种植加剧了土壤有机质中氮素的消耗。微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P比的内稳性指数H分别为0.24、0.75、0.64,不具有内稳性特征。微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P比分别与土壤C∶N、C∶P、N∶P比呈显著正相关关系,但与土壤有机质碳氮磷化学计量比之间无显著相关性。表明土壤碳、氮、磷元素的改变会直接导致微生物生物量碳、氮、磷化学计量比的改变,但微生物生物量碳氮磷化学计量比对土壤有机质碳氮磷化学计量比无显著影响,土壤有机质的碳氮磷计量比可能更多是受到作物和施肥等养分管理措施的影响。     

黄土丘陵区植被与地形特征对土壤和土壤微生物生物量生态化学计量特征的影响

研究黄土丘陵区植被与地形特征对土壤和土壤微生物生物量生态化学计量特征影响有助于深入理解黄土丘陵区不同植被带下土壤和土壤微生物相互作用及养分循环规律.选择黄土丘陵区延河流域3个植被区(森林区、森林草原区、草原区)和5种地形部位(阴/阳沟坡、阴/阳梁峁坡、峁顶)的土壤作为研究对象,利用生态化学计量学理论研究植被和地形对土壤和土壤微生物生物量生态化学计量特征的影响.结果表明: 土壤及土壤微生物生物量碳、氮、磷含量在不同地形之间的差别主要表现在沟坡位置和阴坡高于其他坡位和阳坡.植被类型的变化对两个土层(0～10、10～20 cm)土壤和土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响均达到显著水平,坡向对表层(0～10 cm)土壤和土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响强于坡位,而在10～20 cm土层,坡位对土壤和土壤微生物生物量碳、氮、磷影响更显著.植被类型显著影响土壤C∶N、C∶P、N∶P和土壤微生物生物量C∶N、C∶P,坡向和坡位仅影响土壤C∶P和N∶P,植被类型的变化是影响土壤C∶N的主要因素.同时,植被类型对土壤养分和微生物生物量碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征的影响大于地形因子.标准化主轴分析结果表明,黄土丘陵区不同植被带土壤微生物具有内稳性,特别在草原带,土壤微生物生物量生态化学计量学特征具有更加严格的约束比例.在黄土丘陵区,土壤微生物生物量N∶P或许可以作为判断养分限制的另一个有力工具,若将土壤微生物生物量N∶P与植物叶片N∶P配合使用可能有助于我们更加精确地判断黄土丘陵区的土壤养分限制情况.     

长白山北坡不同林分类型细根-土壤C、N、P化学计量特征

细根是植物吸收养分和水分的主要器官,也是土壤养分归还的重要途径。研究细根的化学计量特征对了解森林生态系统植物-土壤养分循环具有重要意义。以吉林省八家子林业局蒙古栎天然林、天然阔叶混交林和落叶松人工林中龄林为对象,基于15块30 m×30 m样地的林分调查数据以及细根和土壤样品的测定数据,研究了不同林分类型细根和土壤的C、N、P化学计量特征以及两者的关系。结果表明：不同林分的细根和土壤C、N、P化学计量特征差异显著(P<0.05)。3种林分类型细根均受N限制,天然阔叶混交林土壤养分丰富,但蒙古栎天然林土壤P较贫乏。落叶松人工林和天然阔叶混交林的细根化学计量特征与土壤化学计量特征的相关程度明显高于蒙古栎天然林。3种林分的细根C∶N、C∶P和C含量受土壤化学计量特征影响较大。土壤C∶P是影响3种林分细根化学计量特征的最主要因素。研究结果可为长白山林区蒙古栎天然林、天然阔叶混交林和落叶松人工林的土壤养分管理和森林可持续经营提供一定的理论依据。     

水分对敦煌阳关湿地芦苇叶片与土壤C、N、P生态化学计量特征的影响

土壤水分是影响干旱区植物养分吸收和利用策略的关键因子之一。研究不同水分梯度叶片与土壤生态化学计量特征,有助于揭示植物对环境变化的响应特征及生态适应性。通过野外调查与实验分析,对敦煌阳关不同水分梯度芦苇叶片与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及其关系进行了研究。结果表明:(1)随土壤含水率升高,叶片C、N、P含量降低,叶片C/N、C/P、N/P升高。(2)随土壤含水率升高,土壤有机碳(OC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量及土壤N/P升高,土壤C/N降低,土壤C/P先升后降。(3)低水分梯度叶片N、C/N与土壤N、C/N显著负相关(P<0.05),叶片C、P、C/P、N/P与土壤C、P、C/P、N/P无显著相关性(P>0.05);高、中水分梯度叶片C、N、P与土壤C、N、P化学计量特征相关性均不显著(P>0.05)。低水分梯度叶片受干旱胁迫和土壤养分制约,且能够保持较高的叶养分含量,体现了干旱区湿地植物异质生境下独特的养分调节机制。     

荒漠草地沙漠化对土壤‐微生物‐胞外酶化学计量特征的影响

为探讨荒漠草地沙漠化对"土壤-微生物-胞外酶"系统生态化学计量的影响机理,该研究采用空间序列代替时间演替的方法,研究了宁夏盐池荒漠草地沙漠化过程中土壤、土壤微生物及土壤胞外酶碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量的变异特征。结果表明:(1)随着荒漠草地沙漠化的不断加剧,土壤C、N、P含量和土壤C:P、N:P均呈降低趋势,而土壤C:N逐渐增加。(2)荒漠草地沙漠化过程中,土壤微生物生物量C (MBC):微生物生物量P (MBP)、微生物生物量N (MBN):MBP和土壤β-葡萄糖苷酶(BG):N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)逐渐降低,而土壤BG:磷酸酶(AP)和NAG:AP基本表现为增加趋势。(3)随着荒漠草地沙漠化程度的加剧,土壤微生物C利用效率CUEC:N和CUEC:P与土壤微生物N利用效率NUEN:C和土壤微生物P利用效率PUEP:C的变化趋势相反。(4)荒漠草地土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶C:N化学计量(C:N, MBC:MBN, BG:NAG)与土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶N:P化学计量(N:P,MBN:MBP,NAG:AP)显著负相关,而土壤和胞外酶C:N化学计量(C:N,BG:NAG)与土壤和胞外酶C:P化学计量(C:P,BG:AP)显著正相关。土壤N:P与土壤MBN:MBP显著正相关,而与土壤NAG:AP显著负相关。分析表明,荒漠草地沙漠化过程中土壤微生物生物量及胞外酶活性随着土壤养分的变化而发生变化;微生物-胞外酶C:N:P生态化学计量与土壤养分存在协变关系,为理解荒漠草地土壤-微生物系统C、N、P循环机制提供理论依据。     

武夷山不同海拔黄山松细根碳、氮、磷化学计量特征对土壤养分的适应

细根的生态化学计量特征承载着植物生存环境的变化信息,从而为探索全球变化对植物内在机制的影响提供理论依据。以江西武夷山国家级自然保护区内五个不同海拔梯度(1200、1400、1600、1800、2000 m)的黄山松为对象,运用挖掘法采样后测定细根C、N、P含量及化学计量比特征,研究不同的海拔下细根对土壤养分变化的适应规律。结果表明:(1)黄山松细根C含量年平均值为(486.27±64.32)mg/g,海拔对其没有显著的影响,与土壤养分之间不存在显著的相关关系。(2)细根N含量年平均值为(9.26±2.09)mg/g,海拔对其没有显著的影响,但与土壤C含量存在显著的正相关关系。(3)细根P含量年平均值为(0.39±0.13)mg/g,与海拔梯度及土壤P含量均存在极显著正相关关系,而与土壤碳氮比呈显著负相关关系。(4)细根氮磷比为26.94±12.51,与海拔梯度、土壤P含量及土壤碳氮比均显著负相关。因此,黄山松细根吸收N是以消耗C为代价;细根P主要受土壤P供应量的限制;武夷山地区N沉降将进一步增加植物的氮磷比,加剧黄山松生长的P限制。     

中亚热带植被恢复阶段植物叶片、凋落物、土壤碳氮磷化学计量特征

为揭示植被恢复过程中生态系统的养分循环机制及植物的生存策略, 根据亚热带森林群落演替过程, 采用空间代替时间方法, 以湘中丘陵区地域相邻、环境条件基本一致的檵木(Loropetalum chinensis) +南烛(Vaccinium bracteatu) +杜鹃(Rhododendron mariesii)灌草丛(LVR)、檵木+杉木(Cunninghamia lanceolata) +白栎(Quercus fabri)灌木林(LCQ)、马尾松(Pinus massoniana) +柯(Lithocarpus glaber) +檵木针阔混交林(PLL)、柯+红淡比(Cleyera japonica) +青冈(Cyclobalanopsis Glauca)常绿阔叶林(LCC)作为一个恢复系列, 设置固定样地, 采集植物叶片、未分解层凋落物和0-30 cm土壤样品, 测定有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)含量及其化学计量比, 运用异速生长关系、养分利用效率和再吸收效率分析植物对环境变化的响应和养分利用策略。结果表明: (1)随着植被恢复, 叶片C:N、C:P、N:P显著下降, 而叶片C、N、P含量和土壤C、N含量、C:P、N:P显著增加, 其中LCC植物叶片C、N含量, 土壤C、N含量及其N:P, PLL植物叶片P含量, 土壤C:P显著高于其他3个恢复阶段, 各恢复阶段植物叶片N:P > 20, 植物生长受P限制; 凋落物C、N、P含量及其化学计量比波动较大。(2)凋落物与叶片、土壤的化学计量特征之间的相关关系较弱, 叶片与土壤的化学计量特征之间具有显著相关关系, 其中叶片C、N、P含量与土壤C、N含量、C:N (除叶片C、N含量外)、C:P、N:P呈显著正相关关系; 叶片C:N与土壤C、N含量、C:P、N:P, 叶片C:P与土壤C含量、C:N、C:P, 叶片N:P与土壤C:N呈显著负相关关系。(3)植被恢复过程中, 叶片N、P之间具有显著异速生长关系, 异速生长指数为1.45, 叶片N、P的利用效率下降, 对N、P的再吸收效率增加, LCC叶片N利用效率最低, PLL叶片P利用效率最低而N、P再吸收效率最高。(4)叶片N含量内稳态弱, 而P含量具有较高的内稳态, 在土壤低P限制下植物能保持P平衡。植被恢复显著影响叶片、凋落物、土壤C、N、P含量及其化学计量比, 叶片与土壤之间C、N、P含量及化学计量比呈显著相关关系, 植物通过降低养分利用效率和提高养分再吸收效率适应土壤养分的变化, 叶片-凋落物-土壤系统的N、P循环随着植被恢复逐渐达到“化学计量平衡”。     

中亚热带植被恢复阶段植物叶片、凋落物、土壤碳氮磷化学计量特征

为揭示植被恢复过程中生态系统的养分循环机制及植物的生存策略,根据亚热带森林群落演替过程,采用空间代替时间方法,以湘中丘陵区地域相邻、环境条件基本一致的檵木(Loropetalumchinensis)+南烛(Vacciniumbracteatu)+杜鹃(Rhododendron mariesii)灌草丛(LVR)、檵木+杉木(Cunninghamia lanceolata)+白栎(Quercus fabri)灌木林(LCQ)、马尾松(Pinus massoniana)+柯(Lithocarpus glaber)+檵木针阔混交林(PLL)、柯+红淡比(Cleyera japonica)+青冈(Cyclobalanopsis Glauca)常绿阔叶林(LCC)作为一个恢复系列,设置固定样地,采集植物叶片、未分解层凋落物和0–30 cm土壤样品,测定有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)含量及其化学计量比,运用异速生长关系、养分利用效率和再吸收效率分析植物对环境变化的响应和养分利用策略。结果表明:(1)随着植被恢复,叶片C:N、C:P、N:P显著下降,而叶片C、N、P含量和土壤C、N含量、C:P、N:P显著增加,其中LCC植物叶片C、N含量,土壤C、N含量及其N:P,PLL植物叶片P含量,土壤C:P显著高于其他3个恢复阶段,各恢复阶段植物叶片N:P 20,植物生长受P限制;凋落物C、N、P含量及其化学计量比波动较大。(2)凋落物与叶片、土壤的化学计量特征之间的相关关系较弱,叶片与土壤的化学计量特征之间具有显著相关关系,其中叶片C、N、P含量与土壤C、N含量、C:N (除叶片C、N含量外)、C:P、N:P呈显著正相关关系;叶片C:N与土壤C、N含量、C:P、N:P,叶片C:P与土壤C含量、C:N、C:P,叶片N:P与土壤C:N呈显著负相关关系。(3)植被恢复过程中,叶片N、P之间具有显著异速生长关系,异速生长指数为1.45,叶片N、P的利用效率下降,对N、P的再吸收效率增加, LCC叶片N利用效率最低, PLL叶片P利用效率最低而N、P再吸收效率最高。(4)叶片N含量内稳态弱,而P含量具有较高的内稳态,在土壤低P限制下植物能保持P平衡。植被恢复显著影响叶片、凋落物、土壤C、N、P含量及其化学计量比,叶片与土壤之间C、N、P含量及化学计量比呈显著相关关系,植物通过降低养分利用效率和提高养分再吸收效率适应土壤养分的变化,叶片-凋落物-土壤系统的N、P循环随着植被恢复逐渐达到"化学计量平衡"。     

沙化程度和林龄对湿地松叶片及林下土壤C、N、P化学计量特征影响

为阐明沙化程度和林龄对湿地松(Pinus elliottii)叶片及林下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征影响,探讨C、N、P化学计量比对沙山植被恢复的指示意义,在鄱阳湖多宝沙山沿沙化梯度测定了不同林龄湿地松叶片及林下土壤C、N、P含量。结果表明:1)在叶片C、N、P及其化学计量比中叶N与C∶N对沙化程度和林龄变化反应最为敏感。对于轻度与中度沙化区的5年生与10年生湿地松林,林龄、林龄与沙化程度的交互作用均对叶N及C∶N产生显著影响;对于中度与重度沙化区的2年生和10年生湿地松林,林龄和沙化程度均显著影响叶N与C∶N。2)叶片与土壤二者C、N、P及化学计量比对沙化程度与林龄变化的响应不完全一致。林龄、林龄与沙化程度的交互作用对轻度与中度沙化区5年生和10年生湿地松林土壤全N有显著影响;对于中度与重度沙化区2年生和10年生湿地松林,仅沙化程度对土壤全磷以及林龄对土壤有机碳影响显著。3)10年生湿地松叶片N∶P平均值为20.63,10年生以下湿地松叶片N∶P平均值为15.61,随着林龄的增加,湿地松生长由N、P共同限制逐渐转向更受P的限制。     

有机物添加下太岳山油松林土壤微生物元素组成的稳态分析

在山西太岳山地区,向油松林土壤中分别添加生物炭、玉米秸秆、蒙古栎叶、油松叶、木屑等5种有机物,测定各处理的土壤养分、酶及微生物生物量等指标,研究外源有机物添加下土壤酶化学计量特征及微生物元素组成的内稳性。结果表明: 添加木屑显著增加了土壤N(17.1%)、P(37.6%)含量,显著增加了微生物生物量碳(118.0%)、氮(41.0%)、磷(176.6%)。C、N、P获取酶(β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、酸性磷酸酶)活性总体上随添加有机物C/N值(生物炭<蒙古栎叶<油松叶<玉米秸秆<木屑)的增加而增加,其化学计量变化受土壤养分状态及微生物生物量的调控。酶活性相对比例及矢量特性表明,研究区微生物生长受到P的限制,且添加有机物没有缓解P的制约作用。微生物生物量碳、氮及化学计量比C∶N、C:P、N∶P属于绝对稳态型,而微生物生物量磷处于非稳态。微生物通过改变酶的分配策略保持微生物体元素及比例的相对稳定,仅有微生物生物量磷对土壤养分变化表现出不稳定性,可能因为P是研究区微生物生长的限制性元素。     

马衔山不同海拔土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征

研究半干旱地区土壤碳、氮、磷化学计量特征,了解其空间变化规律,有助于揭示半干旱地区C、N、P循环对全球气候变化的响应。本研究以半干旱区的马衔山为对象,选择5个海拔的7个样地,采集0～15、15～30 cm层的土壤,测定其有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、pH、含水率等理化性质,分析其SOC、TN、TP化学计量与土壤理化因子之间的关系。结果表明:(1) 0～15 cm土壤SOC、TN、TP含量高于15～30 cm土壤。表层土壤SOC、TN含量随海拔升高呈增加趋势,TP含量随海拔升高变化较小。(2) C∶N随海拔增加呈先增加后降低趋势,C∶P、N∶P随海拔升高均呈增加趋势。(3)在0～15 cm土壤中,pH与SOC、TN含量及C∶P呈显著负相关,在15～30 cm土层中,pH与SOC、TN、TP含量及化学计量特征关系不显著;土壤含水率与0～15、15～30 cm层土壤中SOC、TN含量均呈极显著正相关。本研究显示,在半干旱区的马衔山地区,土壤含水率随海拔增加而增加,而SOC、TN含量及C∶P、N∶P也呈增加趋势,土壤养分含量及化学计量均受土壤含水率影响。     

马衔山不同海拔土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征

研究半干旱地区土壤碳、氮、磷化学计量特征,了解其空间变化规律,有助于揭示半干旱地区C、N、P循环对全球气候变化的响应。本研究以半干旱区的马衔山为对象,选择5个海拔的7个样地,采集0～15、15～30 cm层的土壤,测定其有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、pH、含水率等理化性质,分析其SOC、TN、TP化学计量与土壤理化因子之间的关系。结果表明:(1) 0～15 cm土壤SOC、TN、TP含量高于15～30 cm土壤。表层土壤SOC、TN含量随海拔升高呈增加趋势,TP含量随海拔升高变化较小。(2) C∶N随海拔增加呈先增加后降低趋势,C∶P、N∶P随海拔升高均呈增加趋势。(3)在0～15 cm土壤中,pH与SOC、TN含量及C∶P呈显著负相关,在15～30 cm土层中,pH与SOC、TN、TP含量及化学计量特征关系不显著;土壤含水率与0～15、15～30 cm层土壤中SOC、TN含量均呈极显著正相关。本研究显示,在半干旱区的马衔山地区,土壤含水率随海拔增加而增加,而SOC、TN含量及C∶P、N∶P也呈增加趋势,土壤养分含量及化学计量均受土壤含水率影响。     

Stoichiometric homeostasis in response to variable water and nutrient supply in a Robinia pseudoacacia plant–soil system

刺槐植物-土壤系统生态化学计量内稳性对水分和养分变异的响应特征 所有生物体都需要一定比例的元素来维持正常的生理代谢过程,它们的可塑性取决于它们利用外部资源的效率。阐明不同资源供应水平下植物、土壤和土壤微生物生物量生态化学计量特征之间的相互作用非常重要。本研究以一年生刺槐(Robinia pseudoacacia)幼苗为研究对象,测定不同水平水分、氮素和磷素处理下刺槐叶片、细根、土壤和微生物生物量C、N、P含量及其化学计量学指标。结果表明,刺槐叶片、细根、土壤和微生物生物量C、N、P含量及其化学计量特征会对其生存环境水分和养分条件的变化表现出一定程度的可塑性;方差分解分析结果表明,细根计量比解释了微生物生物量计量比方差的很大一部分;结构方程模型进一步揭示了细根计量比和叶片计量比是影响土壤微生物生物量C:N和C:P 的两个直接因素,而细根计量比具有较大的直接作用。此外,内稳性特征分析表明土壤微生物生物量C 和C:P对土壤养分变化较为敏感,其他指标均具有内稳性。这些结果明确了土壤微生物生物量化学计量的重要性,提高我们对不同生境水分和养分供应水平下植物-土壤系统养分循环机理的认识。     

Effects of desertification on the C:N:P stoichiometry of soil,microbes, and extracellular enzymes in a desert grassland

为探讨荒漠草地沙漠化对“土壤-微生物-胞外酶”系统生态化学计量的影响机理, 该研究采用空间序列代替时间演替的方法, 研究了宁夏盐池荒漠草地沙漠化过程中土壤、土壤微生物及土壤胞外酶碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量的变异特征。结果表明: (1)随着荒漠草地沙漠化的不断加剧, 土壤C、N、P含量和土壤C:P、N:P均呈降低趋势, 而土壤C:N逐渐增加。(2)荒漠草地沙漠化过程中, 土壤微生物生物量C (MBC):微生物生物量P (MBP)、微生物生物量N (MBN):MBP和土壤β-葡萄糖苷酶(BG):N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)逐渐降低, 而土壤BG:磷酸酶(AP)和NAG:AP基本表现为增加趋势。(3)随着荒漠草地沙漠化程度的加剧, 土壤微生物C利用效率CUE_C:N和CUE_C:P与土壤微生物N利用效率NUE_N:C和土壤微生物P利用效率PUE_P:C的变化趋势相反。(4)荒漠草地土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶C:N化学计量(C:N, MBC:MBN, BG:NAG)与土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶N:P化学计量(N:P, MBN:MBP, NAG:AP)显著负相关, 而土壤和胞外酶C:N化学计量(C:N, BG:NAG)与土壤和胞外酶C:P化学计量(C:P, BG:AP)显著正相关。土壤N:P与土壤MBN:MBP显著正相关, 而与土壤NAG:AP显著负相关。分析表明, 荒漠草地沙漠化过程中土壤微生物生物量及胞外酶活性随着土壤养分的变化而发生变化; 微生物-胞外酶C:N:P生态化学计量与土壤养分存在协变关系, 为理解荒漠草地土壤-微生物系统C、N、P循环机制提供理论依据。     

黔中石漠化区不同海拔顶坛花椒人工林生态化学计量特征

了解黔中石漠化区不同海拔顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum var.dintanensis)人工林的生态化学计量特征,有助于深入认识其养分循环规律和元素丰缺状况。对顶坛花椒人工林叶片、凋落物和土壤C、N、P、K含量进行了测定,分析了生态化学计量特征及之间的关系。结果表明:(1)顶坛花椒人工林叶片OC、TN、TP、TK分别为228.11—446.81、0.96—5.69、2.17—5.60、6.42—17.74 g/kg,凋落物OC、TN、TP、TK依次为239.19—415.25、1.70—4.62、1.83—2.63、1.80—4.26 g/kg,土壤OC、TN、TP、TK分别为29.69—53.17、2.99—6.41、0.18—1.52、15.01—21.14 g/kg,土壤养分呈现低N高P格局;(2)叶片、凋落物、土壤C、N、P、K生态化学计量随海拔的分异规律不完全一致,其变化特征能够表明C、N来源多样,P、K来源相对固定;(3)土壤养分含量与叶片养分含量、生态化学计量之间多表现出显著相关,表明叶片养分主要来自土壤;总体上,土壤养分含量及其生态化学计量与凋落物养分含量具有弱的相关性,与凋落物养分生态化学计量具有强的相关性,表明凋落物和土壤之间存在一定的养分转换强度但是并非完全继承。     

广西猫儿山不同海拔土壤碳氮磷生态化学计量特征

为探究我国华南地区山地土壤有机碳(C)、氮(N)、磷(P)含量垂直分布特征,阐明土壤C、N、P生态化学计量特征对海拔和土层深度的响应,以广西猫儿山为研究对象,选取不同海拔的10个地点,采集了不同发生层的土壤,测定有机C、N、P、pH、容重和机械组成等土壤性质,探讨了不同海拔及深度土壤C、N、P生态化学计量特征及其影响因素.结果表明: 随着海拔升高,土壤C、N、C/P、N/P均呈增加趋势,土壤P呈先增后降趋势,C/N则呈先增后保持平稳趋势;随着土壤深度增加,土壤C、N、P、C/P、N/P均呈显著降低趋势,C/N无显著变化,C、N在不同发生层土壤间具有较高的耦合性(C/N变异系数为4.0%);土壤P在空间上的变异较小(不同海拔、发生层间变异系数分别为31.0%和22.0%).冗余分析结果显示,前2个排序轴反映了土壤C、N、P化学计量特征变异信息量的74.8%,土壤pH、容重和海拔对土壤C、N、P化学计量特征有显著影响,而黏粒、粉粒和砂粒影响效果不显著.     

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。     

干热河谷车桑子光合生理特性对氮磷添加的响应

氮磷养分是限制干热河谷植物生长的重要元素,不同土壤上植物受到的养分限制类型不同。光合作用作为植物生长发育的基础,不同土壤上氮磷养分添加对干热河谷植物光合生理特征的影响还没有报道。因此,以干热河谷优势植物——车桑子为研究对象,在元谋县不同海拔处采集土壤,设置加氮（+N）、加磷（+P）、氮磷同时添加（+NP）和不添加（CK）四个处理,研究车桑子光合响应曲线、叶绿素含量和叶绿素荧光特性对氮、磷添加的响应规律,并探讨光合响应特征与车桑子生长的关系：研究结果显示：1）不同海拔土壤上,车桑子光合生理特性对氮磷添加具有不同的响应。在低海拔燥红土上,氮添加处理（+N和+NP）提高了车桑子净光合速率、叶绿素含量和PSII活性;中海拔紫色土上,+NP促进了车桑子光合速率和叶绿素含量的提高;高海拔黄棕壤上,+N处理降低了车桑子净光合速率和PSII活性,而磷添加处理（+P和+NP）提高了车桑子净光合速率。2）车桑子光合特性对养分添加的响应取决于土壤的养分限制类型,限制性养分添加可以提高车桑子的净光合速率。3）燥红土上+P以及黄棕壤上+N对PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）的降低更大程度上归于可变荧光Fv的减少而不是最小荧光F₀的增加,可减少养分限制对光系统II造成的伤害。4）三种土壤类型上车桑子的叶绿素含量和组成差异极显著,相比于燥红土和紫色土,黄棕壤上车桑子的叶绿素含量显著更高,而叶绿素a/b显著更低。综上,本研究结果表明,车桑子光合能力受到氮和磷的共同调节,不同土壤上光合生理特性的响应可增强植物对限制性养分的适应性,影响植物生长发育。