四种荒漠草原植物的生长对不同氮添加水平的响应

大气氮(N)沉降增加加速了生态系统N循环, 从而会对生态系统的结构和功能产生巨大的影响, 尤其是一些受N限制的生态系统.研究N添加对荒漠草原植物生长的影响, 可为深入理解N沉降增加对我国北方草原群落结构的影响提供基础数据.该文基于2011年在宁夏荒漠草原设置的N沉降增加的野外模拟试验, 研究了两年N添加下4个常见物种(牛枝子(Lespedeza potaninii),老瓜头(Cynanchum komarovii),针茅(Stipa capillata)和冰草(Agropyron cristatum))不同时期种群生物量和6-8月份相对生长速率的变化特征.并通过分析物种生长与植物(群落和叶片水平)和土壤碳(C),N,磷(P)生态化学计量学特征的关系, 探讨C:N:P化学计量比对植物生长养分限制的指示作用.结果显示N添加促进了4个物种的生长, 但具有明显的种间差异性, 且这种差异也存在于相同生活型的不同物种间.总体而言, 4个物种种群生物量与叶片N浓度,叶片N:P,群落N库,土壤全N含量和土壤N:P存在明显的线性关系, 与植物和土壤C:N和C:P的相关关系相对较弱.几个物种相对生长速率与植物和土壤N:P也呈现一定程度的正相关关系, 但与其他指标相关性较弱.以上结果表明, 短期N沉降增加提高了植物的相对生长速率, 促进了植物生长, 且更有利于针茅和老瓜头的生物量积累, 从而可能会逐渐改变荒漠草原群落结构.植物N:P和土壤N:P对荒漠草原物种生长具有较强的指示作用: 随着土壤N受限性逐渐缓解, 土壤N含量和N:P相继升高, 可供植物摄取的N增多, 因而有利于植物生长和群落N库积累.     

氮添加对荒漠草原植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征的影响

大气氮(N)沉降增加加速了土壤N循环, 引起微生物生物量碳(C):N:磷(P)生态化学计量关系失衡、植物种丧失和生态系统服务功能降低等问题。开展N添加下植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征关系的研究, 可为深入了解N沉降增加引起植物多样性降低的机理提供新思路。该文以宁夏荒漠草原为研究对象, 探讨了N添加下植物生物量和群落多样性的变化趋势, 分析了微生物生物量C:N:P生态化学计量特征独立及其与其他土壤因子共同对植物群落组成的影响。结果表明: N添加下猪毛菜(Salsola collina)生物量呈显著增加趋势, 牛枝子(Lespedeza potaninii)生物量呈逐渐降低趋势, 其他植物种生物量亦呈降低趋势但未达到显著水平; 沿N添加梯度, Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Patrick丰富度指数均呈先略有增加后逐渐降低的趋势; N添加提高了微生物生物量N含量和N:P, 降低了微生物生物量C:N; 植物群落组成与微生物生物量N含量、微生物生物量C:N、微生物生物量N:P、土壤NO₃ ^--N浓度、土壤NH₄ ⁺-N浓度以及土壤全P含量有较强的相关关系; 微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物种群生物量和群落多样性变化的独立解释力较弱, 但却与其他土壤因子共同解释了较大变差, 意味着N添加下微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物群落组成的影响与其他土壤因子高度相关。     

氮添加对荒漠草原植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征的影响

大气氮(N)沉降增加加速了土壤N循环,引起微生物生物量碳(C):N:磷(P)生态化学计量关系失衡、植物种丧失和生态系统服务功能降低等问题。开展N添加下植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征关系的研究,可为深入了解N沉降增加引起植物多样性降低的机理提供新思路。该文以宁夏荒漠草原为研究对象,探讨了N添加下植物生物量和群落多样性的变化趋势,分析了微生物生物量C:N:P生态化学计量特征独立及其与其他土壤因子共同对植物群落组成的影响。结果表明:N添加下猪毛菜(Salsolacollina)生物量呈显著增加趋势,牛枝子(Lespedezapotaninii)生物量呈逐渐降低趋势,其他植物种生物量亦呈降低趋势但未达到显著水平;沿N添加梯度,Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Patrick丰富度指数均呈先略有增加后逐渐降低的趋势;N添加提高了微生物生物量N含量和N:P,降低了微生物生物量C:N;植物群落组成与微生物生物量N含量、微生物生物量C:N、微生物生物量N:P、土壤NO3--N浓度、土壤NH4+-N浓度以及土壤全P含量有较强的相关关系;微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物种群生物量和群落多样性变化的独立解释力较弱,但却与其他土壤因子共同解释了较大变差,意味着N添加下微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物群落组成的影响与其他土壤因子高度相关。     

降水量及N添加对荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征的影响

基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量(减少50%、减少30%、自然降水、增加30%以及增加50%)和N添加(0和5 g·m~(-2)·a~(-1))野外试验,研究了植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征,分析二者与土壤C∶N∶P生态化学计量特征及其他土壤因子的关系,以探讨降水格局改变和大气N沉降增加下荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P平衡特征及其主要影响因素。结果表明:(1)减少降水量对荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征的影响较小,反映了二者对短期干旱的适应性;增加降水量降低了植物和土壤微生物生物量N和P含量,不同程度地提高了C∶N和C∶P,但其影响程度与N添加有关。(2)增减降水量条件下, N添加对植物生态化学计量特征影响较小,但对土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征影响较大,尤其在增加降水量条件下表现得更明显,意味着降水激发了N添加效应。(3)植物全N含量、N∶P以及土壤微生物生物量N含量的内稳性较低,可较好地反映土壤N供给水平以及N、P受限类型。(4)与植物C∶N∶P生态化学计量特征关系较强的土壤因子为速效P含量、磷酸酶活性、电导率、C∶P和有机C含量,与土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征关系较强的土壤因子有电导率、含水量、蔗糖酶活性和磷酸酶活性,表明植物和土壤微生物C∶N∶P平衡特征主要受其他土壤因子的调控,而非土壤元素平衡关系。     

氮磷供给对荒漠草原土壤和白草C∶N∶P化学计量特征的影响

大气氮(N)沉降增加是全球变化的一个重要方面。长期N沉降增加会提高生态系统N:磷(P)比,导致系统P限制增加以及植物P需求增强。该试验通过对白草(Pennisetum centrasiaticum)设立的N∶P供给(在统一施用N10.0g·m~(-2)·a~(-1)的基础上,通过改变P施用量,形成6个N∶P处理水平)盆栽控制试验,研究了连续2年(2013~2014年)N∶P供给处理对土壤和白草碳(C)∶N∶P化学计量特征的影响,并分析了C∶N∶P化学计量特征对白草生长和养分利用的指示意义。结果显示:(1)降低N∶P供给(提高P施用量)能够显著降低土壤和白草的C∶P和N∶P,缓解白草生长的P受限性,从而促进白草的生物量积累。(2)随着N∶P供给进一步降低,土壤N受限性增加。(3)白草通过提高其枯叶N回收能力,减少对土壤N库的依赖,反映了白草对N受限环境的弹性适应。研究表明,人为适当的添加P能够通过调节土壤和植物C、N、P计量平衡关系,减轻土壤和植物间P的供需压力,从而缓解N添加引起的荒漠草原P受限性增强。该研究结果可为N沉降增加背景下脆弱生态系统的适应性管理提供科学指导。     

塔里木盆地北缘典型荒漠植物根系化学计量特征及其与土壤理化因子的关系

荒漠植物根系直接与高度盐渍化、严重缺水的土壤环境接触,是执行物质吸h收的重要营养器官,对其化学计量的研究有助于深入了解旱生植物功能特征和生存策略。以塔里木盆地北缘6种典型荒漠植物:甘草、芦苇、花花柴、骆驼刺、柽柳、盐爪爪为研究对象,分析植物根系化学计量特征,结合冗余分析探索其与土壤理化因子的相关关系。结果表明,研究区植物根系C、N、P含量分别为(443.62±70.84)mg/g,(7.44±3.59)mg/g,(0.46±1.92)mg/g;其中P的变异系数最大,C的最小;C/N、C/P、N/P的值分别为63.37、964.39、15.22,C、N、P含量及N/P值低于全球平均水平,C/N高于全球平均水平。通过冗余分析得出土壤理化因子对植物根系化学计量特征影响的重要性排序为:土壤含水量土壤电导率土壤P含量土壤C含量土壤N含量,即研究区土壤含水量与电导率是影响植物根系化学计量的重要因子。     

云雾山不同恢复方式下草地植物与土壤的化学计量学特征

研究云雾山天然草地、灌草地、禁牧地、撂荒地4种恢复方式下草地各植物组分(植物地上部分、枯落物、根系)与土壤C、N、P化学计量特征及其相互关系.结果表明: 土壤与植物地上部分和根系的化学计量学特征显著相关,并且植物地上部分与根系之间P的联系比N紧密,土壤与植物地上部分和根系之间N的联系比P紧密,而土壤与枯落物、根系与枯落物的化学计量学特征相关性不显著.不同恢复方式间植物地上部分和根系总体的C、N储量无显著差异,P储量差异显著且以撂荒地最大(0.49 g·m^-2),禁牧地最小(0.29 g·m^-2).禁牧年限对植物和土壤的化学计量学特征影响较小;耕地撂荒恢复12年后土壤C、N(分别为9.98和1.07 g·kg^-1)仍显著低于天然草地(分别为14.27和1.55 g·kg^-1),两者植物化学计量特征的差异由撂荒地各植物组分P浓度高引起;由于根系生物量的稀释作用,天然草地根系N、P浓度最低(分别为6.25和0.57 g·kg^-1);灌草地地上部分N、P浓度偏低(分别为12.77和 0.98 g·kg^-1),但根系N、P浓度偏高(分别为9.30和0.77 g·kg^-1).物种组成是影响植物生态化学计量学特征变化的主要因素,不同恢复方式间群落相似度高则整体化学计量特征差异小.     

不同坡向乌丹蒿化学计量特征及其与土壤养分的关系

不同立地条件下生境的变化、土壤养分的再分配及相应的植物生长与养分回馈效应,对土壤-植物系统化学元素循环具有重要影响。该研究以乌丹蒿为对象,分析不同坡向条件下乌丹蒿叶片、根系化学计量特征及其与土壤养分之间的关系。结果表明:(1)从阳坡到阴坡,乌丹蒿叶片的N、C∶P和N∶P逐渐降低,土壤C含量、C∶P和N∶P逐渐升高,土壤P含量和土壤C∶N在不同坡向之间无显著差异。(2)叶片P含量与根系P含量以及C∶P、N∶P呈极显著正相关,叶片N含量与土壤C含量呈显著负相关,根系P含量与土壤C、N含量呈显著正相关。(3)叶片C、N含量随着土壤养分含量的增加而下降,叶片P和根系N、P含量随土壤养分的增加而上升;叶片C含量、C∶N与土壤的相关性大于根。研究认为,坡向对乌丹蒿的生长具有重要影响,乌丹蒿的化学计量特征与土壤养分含量之间呈线性相关关系,不同的坡向导致乌丹蒿化学计量有一定范围的波动,但总体生态化学计量是稳定的,阳坡乌丹蒿的生长受氮和磷共同限制。     

Biomass allocation and leaf stoichiometric characteristics in four desert herbaceous plants during different growth periods in the Gurbantünggüt Desert,China

荒漠草本植物是荒漠生态系统物种多样性的主体, 对其生物量分配及叶片化学计量特征随植物生长的变化规律的研究有助于深入了解荒漠草本植物生存策略和功能特征。该文选择古尔班通古特沙漠4种优势草本(2种短命植物, 2种一年生长营养期植物)为研究对象, 通过野外原位多时段取样, 对比研究了四者生物量分配、叶片N-P化学计量学随植物生长的变化特征, 以及二者之间的关系。结果表明, 在生物量累积过程中, 4种植物根冠比逐渐减小, 地上与地下生物量间的相关生长关系也发生变化, 其中琉苞菊(Hyalea pulchella)和角果藜(Ceratocarpus arenarius)的相关生长指数先增加后减小, 并趋于稳定, 而尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)和沙蓬(Agriophyllum squarrosum)的相关生长指数由小到大并趋于等速生长。琉苞菊叶片N、P含量呈逐渐增长趋势, 而另外3种植物呈下降趋势, 表明所研究的荒漠植物在生长过程中, 叶片N-P化学计量发生改变, 叶片化学计量特征与生物量指标的相关性较弱。     

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。     

宁夏燃煤电厂周边土壤、植物和微生物生态化学计量特征及其影响因素

大气酸沉降增加对陆地生态系统的影响已得到了广泛证实,但有关酸沉降累积下工业排放源周边植被-土壤系统元素平衡特征及其影响机制的研究较少。燃煤电厂是主要的工业酸排放源之一。因此,以宁东能源化工基地3个燃煤电厂为观测点,研究了电厂周边土壤-植物叶片-微生物生态化学计量特征,分析了叶片和微生物生物量生态化学计量特征与降水降尘S、N沉降量及土壤性质的关系。结果表明：土壤和微生物生物量C ： N ： P生态化学计量特征变异系数较大,叶片各指标的变异系数较小。与受人类活动影响较少的其他同类型区相比,研究区具有较高的土壤有机C水平和N、P供给,且P相对于N丰富。植物可能主要受N限制,而微生物主要受P限制;土壤及微生物元素间均存在极显著的线性关系（P<0.001）。叶片全C与全N、全P均无显著的关系（P>0.05）。叶片全N、全P和N ： P具有高的内稳性。微生物生物量N ： P内稳性较强,但生物量N和P内稳性较弱,对土壤环境的变化反应敏感;SO₄^2-沉降有助于促进叶片对P的摄取和微生物对C、N、P的固持。少量NO₃^-沉降有利于叶片N摄取,但持续增加的NO₃^-沉降可能会使土壤P受限性增强,进而抑制叶片P摄取和微生物生物量积累。土壤酶活性、Ca²⁺和含水量亦显著影响着植物和微生物元素生态化学计量关系（P<0.05）。因此,今后还需结合多个电厂的土壤性质和植被状况,从较长时间尺度上深入揭示酸沉降增加对工业排放源周边植被-土壤系统元素平衡特征的影响机制。     

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。     

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。     

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。     

植物残体对青藏高原高寒草甸土壤、微生物和胞外酶C∶N∶P化学计量特征的影响

植物残体是引起土壤、微生物和胞外酶C∶N∶P改变的关键因素,但是其作用机理尚不明确。本研究以青藏高原东缘高寒草甸为对象,通过测定土壤、微生物生物量和胞外酶活性等指标,探究移除地上植物或根系及植物残体添加对土壤、微生物和胞外酶C∶N∶P的影响。结果表明: 与无人为扰动草甸相比,移除地上植物显著降低了土壤C∶N(变幅为-23.7%,下同)、C∶P(-14.7%)、微生物生物生物量C∶P、N∶P,显著提高了微生物生物量C∶N、胞外酶C∶N∶P。与移除地上植物相比,移除地上植物和根系显著降低了土壤C∶N(-11.6%)、C∶P(-24.0%)、N∶P(-23.3%)和微生物生物量C∶N,显著提高了微生物生物量N∶P和胞外酶N∶P;移除地上植物后添加植物残体显著提高了微生物生物量C∶N、C∶P和胞外酶C∶N,显著降低了胞外酶N∶P。与移除地上植物和根系相比,移除地上植物和根系后添加植物残体显著降低了土壤C∶N(-16.4%)、微生物生物量C∶P、N∶P和胞外酶N∶P,显著提高了胞外酶C∶N。综上可知,去除植物显著影响土壤、微生物和胞外酶的C∶N∶P,微生物生物量和胞外酶C∶N∶P对植物残体的响应更为敏感。有无根系是添加植物残体时土壤、微生物和胞外酶的生态化学计量稳定性强弱的关键所在。添加植物残体的措施适用于植物根系尚且完好的草甸,有利于高寒草甸土壤碳固存,对没有根系的草甸土壤可能不适用,会增加土壤CO₂排放。     

塔里木盆地北缘荒漠典型植物叶片化学计量特征及其与土壤环境因子的关系

以塔里木盆地北缘胡杨、多枝柽柳、骆驼刺、花花柴和芦苇5种荒漠典型植物为研究对象,分析植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征,结合冗余分析探讨叶片元素化学计量特征及其与土壤环境因子的关系。结果表明,5种植物叶片C、N、P含量平均值分别为451.65、16.98和1.08 mg·g~(-1),均低于全球植物平均水平,植物生长倾向于受N和P共同限制。植物体内元素含量及其计量比在物种之间存在较大的差异,胡杨C含量较低,骆驼刺具有相对较高的N含量与N∶P值,芦苇和花花柴P含量最高。Pearson相关分析表明,叶片N与P含量之间呈极显著正相关,C含量与N、P含量的相关性则不显著。冗余分析表明,土壤含水量、盐度和pH值能很好地解释叶片化学计量特征的差异性,其中土壤含水量是叶片C、N、P含量及其化学计量比变化的主要驱动因子,土壤全N含量、全P含量、总溶解固体和有机C含量对叶片化学计量特征的影响相对较小。     

塔里木河上游荒漠区4种灌木植物叶片与土壤生态化学计量特征

分析了塔里木河上游荒漠区灌木植物叶片和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征以及二者之间的相关性,旨在阐明荒漠植被在极端环境下养分循环及限制状况,为塔里木河上游荒漠生态系统的恢复与保护提供理论依据。以塔里木河上游多枝柽柳(Tamarix ramosissma)、盐穗木(Halostachys caspica)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)、铃铛刺(Halimodendron halodendron)4种荒漠灌木植物叶片和土壤为研究对象,分析植物叶片和土壤C、N、P生态化学计量特征及其相关性。结果表明:在4种不同荒漠灌木植物叶片中柽柳叶片的C含量为(484.77±59.74)mg/g,显著高于其他灌木植物(P0.05);铃铛刺的N含量是(14.20±1.58)mg/g,显著高于其他灌木植物(P0.05);柽柳叶片的P含量为(0.54±0.16)mg/g,显著低于其他灌木植物(P0.05)。4种灌木植物叶片C/N比值大小为黑果枸杞柽柳铃铛刺盐穗木,且黑果枸杞的C/N比值显著最高为(37.83±7.74)(P0.05);C/P为柽柳铃铛刺盐穗木黑果枸杞,盐穗木和黑果枸杞的C/P显著低于其他灌木(P0.05),其比值分别为(379.76±158.63)和(383.47±128.95);N/P为柽柳铃铛刺盐穗木黑果枸杞,柽柳的N/P比值显著最高为(22.34±4.60)(P0.05)。4种不同荒漠灌木土壤的有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其化学计量比特征均未表现出显著的差异。由相关性分析可知柽柳叶片仅P含量与土壤TP含量呈现出显著正相关(P0.05);铃铛刺叶片C含量与土壤TN、叶片P含量与土壤TN/TP均呈显著负相关(P0.05),而叶片C含量与土壤TN/TP呈极显著负相关(P0.01);盐穗木和黑果枸杞叶片化学计量特征与土壤的化学计量特征均未表现出显著相关性(P0.05)。说明植物叶片化学计量特征并非是由土壤养分含量特征直接决定的,更多受植物自身遗传特性的影响,体现了荒漠灌木植物对极端生境的适应性。     

氮磷添加对荒漠草原植物群落多样性和土壤C:N:P生态化学计量特征的影响

为了深入了解P添加是否有助于缓解N沉降增加引起的植物群落多样性降低等问题,以宁夏盐池县长期围封的荒漠草原为研究对象,探讨了连续两年(2015—2016年) 5 g/m~2/a的N水平下,P添加对植物生物量、群落多样性和土壤C∶N∶P生态化学计量特征的影响,分析了植物群落多样性与土壤C∶N∶P比及其他关键因子的关系。结果表明:少量N添加下,增施P肥促进了植物生物量积累,但中高量P添加抑制了多数植物生长,使牛枝子(Lespedeza potaninii)、草木樨状黄芪(Astragalus melilotoides)和苦豆子(Sophora alopecuroides)等物种重要值降低;随着P添加量增加,Shannon-Wiener多样性指数和Patrick丰富度指数先增加后降低,Simpson优势度指数逐渐增加,Pielou均匀度指数变化幅度较小;随着P添加量增加,土壤C∶P和N∶P比逐渐降低;土壤N∶P比、C∶P比、全P含量、速效P浓度以及微生物量C∶P比与植物群落多样性关系密切,意味着N沉降增加下趋于解耦的土壤元素平衡关系可能会影响到植物群落组成。综合以上结果,适量P添加可以通过提高土壤P有效性、增加凋落物归还量和刺激微生物P释放等途径,调节土壤P供给和植物P需求间的压力,从而缓解N添加引起的植物群落多样性降低。     

氮磷添加对荒漠草原植物-凋落物-土壤生态化学计量特征的影响

为明确植物、凋落物和土壤养分含量及化学计量比对土壤中添加多种限制性养分的响应,阐明“植物-凋落物-土壤”连续体化学计量动态及各组分之间的协同作用,以宁夏荒漠草原为研究对象,于2018年开始进行氮(N)、磷(P)养分添加控制试验。试验处理包括对照(CK)、N添加、P添加、NP共同添加4个处理。结果表明：(1)NP共同添加显著增加了荒漠草原植物N和P含量、以及凋落物和土壤P含量,显著降低了荒漠草原植物C∶N和C∶P、以及土壤和凋落物C∶P和N∶P。P添加显著增加了荒漠草原植物、凋落物和土壤P含量,显著降低了植物、凋落物、土壤C∶P和N∶P。N添加分别增加了植物、凋落物N含量和N∶P,但对植物N含量影响未达到显著水平。(2)C、N、P含量和N∶P大小均表现为植物>凋落物>土壤,C∶N和C∶P均表现为凋落物>植物。(3)N添加提高了荒漠草原植物对P再吸收效率,降低了荒漠草原植物对N利用效率;P添加提高荒漠草原植物对N再吸收效率,降低荒漠草原对P的利用效率;NP共同添加提高了荒漠草原植物对N和P再吸收效率,降低了荒漠草原植物对N和P利用效率。(4)植物-凋落物-土壤的N、P含量...     

地下水埋深对灰胡杨叶片与土壤养分生态化学计量特征及其内稳态的影响

灰胡杨(Populuspruinosa)是塔里木荒漠河岸林的关键种,研究其生态化学计量特征及内稳性的变异格局,对科学认识荒漠河岸林养分循环规律、植被健康状况及物种适应策略具有重要意义。该研究对塔里木河干流上游地下水埋深(GWD)梯度下灰胡杨种群进行野外调查与室内化验,比较分析了不同GWD生境灰胡杨叶片与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量学及内稳态特征。结果表明:(1)随GWD增加,灰胡杨叶片N、P含量降低, C含量与C:N、C:P、N:P均升高;各指标变异系数均较低且C含量最小,但不同GWD间差异显著; N含量与C含量、C:P, P含量与C:P、N:P呈显著负相关关系。(2)土壤C、N、P含量及其化学计量比均随GWD增加呈降低趋势,除P含量外其他指标变异系数较高且不同GWD间差异显著, P含量与C、N含量呈显著正相关关系。(3)浅、中GWD生境大部分叶片C、N、P含量与土壤C、N、P化学计量特征相关性均不显著,深GWD生境仅叶片P含量、N:P与土壤化学计量特征显著相关且叶片C:N, C:P均高其他2种生境,表明叶片化学计量特征并非由土壤养分含量特征直接决定,灰胡杨通过提高养分...