青藏高原火绒草叶片生态化学计量特征随海拔的变化

地形对植物生存策略的权衡具有重要影响.研究叶片生态化学计量特征沿海拔梯度的分异规律,有助于加深理解植物对环境变化的响应及其生态适应性.对青藏高原东北缘不同海拔(4400～4700、4701～5000和5001～5300 m)火绒草叶片C、N、P含量及其化学计量比进行研究.结果表明: 3个海拔火绒草叶片C、N、P含量分别为405.36、18.42和0.94 g·kg^-1;C/N、C/P、N/P分别为22.67、467.61和20.3;火绒草叶片N、P含量表现出趋同的变化规律,随海拔升高而增加;火绒草叶片C、N、P含量及C/N、C/P、N/P的变异系数均≤30%,其大小依次为P(30%)>C/P(29%)>C/N(18%)>N(17%)>N/P(15%)>C(3%);火绒草植物生长主要受P的限制.     

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...     

贺兰山不同海拔土壤酶活性及其化学计量特征

探讨干旱区脆弱山地森林生态系统土壤酶活性及其化学计量比沿海拔的变化特征及影响机制,对研究脆弱生态系统养分循环具有重要意义.本研究以贺兰山不同海拔(1380～2438 m)土壤为对象,分析土壤理化性质、土壤酶活性及酶化学计量比沿海拔的变化及其影响因素.结果 表明:β-葡萄糖苷酶(βG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG...     

不同立地铁杆蒿化学计量特征及其与土壤养分的关系

以陕西吴起杨青川流域铁杆蒿群落为研究对象,结合坡向、坡位及土壤养分变化探究不同立地铁杆蒿群落化学计量特征及其与土壤养分的关系.结果表明:从峁顶、阳坡、半阴坡到阴坡,铁杆蒿地上部分和根有机碳、全氮、全磷含量、碳氮比均逐渐增大;地上部分碳磷比和根氮磷比呈减小趋势;地上部分氮磷比、根碳磷比先减小后增大.从峁顶、上坡位、中坡位到下坡位,地上部分有机碳、全氮、全磷含量以及根有机碳含量先增加后减小;地上部分碳氮比、氮磷比先减小后增大.铁杆蒿群落植物化学计量特征一般与土壤化学计量特征呈正相关,但碳氮比、碳磷比、氮磷比及根全磷与土壤相应指标呈负相关,且植物地上部分与土壤的相关性大于根.综上,不同立地铁杆蒿群落植物在阴坡中坡位生长状态最佳,其化学计量特征与土壤养分状况具有明显的相关关系.坡向和坡位在铁杆蒿群落植物和土壤的化学计量特征中具有重要影响,适宜的铁杆蒿群落将有利于土壤养分的恢复.     

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。     

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.     

不同林龄刺槐林土壤团聚体化学计量特征及其与土壤养分的关系

土壤团聚体化学计量特征分析可以为土壤养分的评价提供依据,对陕北黄土丘陵区20 a、25 a、40 a、50 a刺槐林土壤团聚体有机碳、全氮、全磷化学计量比及其与土壤有机碳、全氮、全磷化学计量比的相关性采用逐步回归分析方法进行了分析。结果表明:随着林龄的增加,刺槐林各粒径土壤团聚体有机碳、全氮含量及其有机碳、全氮、全磷化学计量比显著增加(P0.05),均表现为在0—20 cm土层高于20—40 cm土层,而刺槐林土壤团聚体全磷含量变化较小;相同林龄刺槐林在0—20 cm和20—40cm土层中0.25—2 mm粒径土壤团聚体有机碳、全氮、全磷含量及其化学计量比最高。刺槐林0.25—2 mm粒径团聚体对土壤原土有机碳、全氮含量及其有机碳、全氮、全磷化学计量比有显著影响。营造刺槐林对各粒径土壤团聚体全效养分分配及其平衡关系存在积极的影响,主要体现在0.25—2 mm粒径土壤大团聚体中,通过影响0.25—2 mm粒径团聚体提高了土壤全效养分的供应和保持能力。     

蕨类植物碳氮磷化学计量特征及其与土壤养分的关系

为探讨蕨类植物碳氮磷化学计量特征与土壤养分的关系,对福建省亚热带森林林下芒萁和乌毛蕨地上部分和地下部分的碳、氮、磷(C、N、P)含量和0~10 cm和10~20 cm两个土层的养分含量进行了测定。结果表明,无论是芒萁还是乌毛蕨,地上部分的N、P含量均高于地下部分,而C含量则无显著差异,导致地上部分的C∶N和C∶P均低于地下部分。与乌毛蕨相比,芒萁地上部分的N、P含量更低,地上和地下部分的C含量、C∶N和C∶P以及N、P含量的变异系数和表型可塑性指数则更高,表明芒萁采取了较高的养分利用效率和"表现最大化"的策略,而乌毛蕨则选择了较低的养分利用效率和"表现维持"的方式。两种蕨类植物地上和地下部分的N含量与土壤N含量(0~20 cm)均无显著相关。芒萁两个部位的P含量则均与土壤P含量(0~10 cm和10~20 cm)呈显著正相关,乌毛蕨P含量总体上与土壤P含量的相关性不显著(除地下部分的P含量与10~20 cm土层的P含量呈弱的正相关外)。这表明芒萁具有作为亚热带森林土壤P库指示植物的潜力。     

祁连山5种典型灌丛土壤生态化学计量特征

土壤C、N、P生态化学计量特征是体现生态系统变化过程的重要依据。该研究以分布于祁连山北麓中段的甘青锦鸡儿、鲜黄小檗、金露梅、鬼箭锦鸡儿、吉拉柳等5种典型灌丛群落为研究对象,通过野外调查采样,测定土壤有机C、N、P含量,分析了不同灌丛群落土壤C、N、P含量及其生态化学计量比的垂直分布特征,并探讨了各指标间的耦合关系,为祁连山地区土壤-植物养分关系及退化植被恢复与重建提供理论依据。结果表明:(1)祁连山北麓中段5种灌丛群落土壤有机C(45.29 g/kg)、全N(3.85 g/kg)、全P含量(0.70 g/kg)较高,均高于全国平均水平。(2)相关性分析表明,土壤有机C与全N之间呈极显著正相关(P0.01),但土壤有机C与全P以及全N与全P之间没有明显的相关性,且土壤C、N含量变化几乎完全同步。(3)各灌丛类型土壤有机C、全N含量均表现为表层高于下层,而全P含量土层间差异不显著;各灌丛群落土壤有机C、全N含量均随土层加深呈现"倒金字塔"的分布格局,但不同灌丛类型全P含量随土层加深的变化规律却不一致,且土层对全P含量的影响不显著。(4)5种灌丛群落土壤整体C∶N、C∶P、N∶P(11.29、66.99、5.67)均低于全国平均水平,各灌丛群落土壤C∶P、N∶P随土层加深均呈不同程度的下降趋势,但不同灌丛群落土壤C∶N随土层加深的变化规律有所不同。(5)土壤有机C、全N与C∶N、C∶P、N∶P之间均具有极显著的二次函数关系(P0.01),土壤全P与C∶N、C∶P、N∶P之间关系不显著。研究认为,祁连山北麓中段土壤C∶N和P含量的稳定性较高(CV=3.99%和2.66%),C∶P、N∶P是判断研究区限制性养分的重要指标,祁连山北麓中段灌丛群落土壤主要受N素的限制。     

坡向对毛竹林土壤养分及其生态化学计量特征的影响

采集浙江省龙游县境内毛竹林地不同坡向(阴坡和阳坡)的土壤样品进行对比分析,研究坡向对毛竹林地土壤养分及其生态化学计量特征的影响.结果表明: 土壤养分受坡向和土层深度的影响,采样区内土壤的养分水平呈阴坡＞阳坡、表层土壤＞底层土壤的变化趋势.阴坡土壤的阳离子交换量、总有机碳、全氮、碱解氮、速效磷、全钾和速效钾含量显著高于阳坡,分别高43.7%、103.8%、92.0%、75.5%、22.4%、89.4%和240.7%,而阴坡和阳坡土壤的全磷含量并无显著性差异.0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm 3个土层中,无论是阴坡还是阳坡,其土壤C/N差异均不显著,而阴坡土壤C/P显著高于阳坡,分别高180.8%、42.0%和54.3%;各土层中,阴坡和阳坡土壤的C/K和N/K之间的差异不显著,而阴坡和阳坡土壤的C/K和N/K在3个土层间存在极显著性差异.采样区域内阴坡土壤有机碳与全氮、全磷和全钾之间呈极显著的正相关关系,并且与各速效养分间也均呈极显著的正相关关系.总体而言,毛竹林阴坡的土壤养分及其生态化学计量特征优于阳坡.     

海拔和郁闭度对祁连山青海云杉林叶凋落物分解的影响

为了探究海拔和郁闭度对青海云杉林叶凋落物分解的影响,本文选择海拔为2850 m,3050 m,3250 m和3450 m四个梯度和高、中、低三个林分郁闭度,采用分解网袋法,研究青海云杉叶凋落物分解速率及分解过程中N、P元素变化。结果表明,质量损失率随时间在波动增大。分解速率先减小后增大,不同海拔下分解速率为K₃₄₅₀ > K₃₀₅₀ > K₃₂₅₀ > K₂₈₅₀,不同郁闭度下分解速率为K_低 > K_中 > K_高,青海云杉叶枯落物分解50%和95%所需时间约为5.3 a和22.7 a。枯落物分解过程中,N、P含量和累积系数在不同海拔和郁闭度下的变化不同,与季节变化有关。研究结果为祁连山森林生态系统地球化学循环奠定基础。     

祁连山西水林区土壤发生特性及系统分类

针对祁连山西水林区分布的4个典型土类(棕钙土、灰褐土、栗钙土及高山草甸土)进行了成土环境调查,通过剖面描述和样品分析明确了其发生特性,并据此检索出了各土类在我国现行土壤系统分类中的归属,为祁连山林区土壤特性的研究和土地资源的调查与评价提供了参考。结果表明:林区各土类土层较浅,具有粗骨性,山地特征明显;有机质累积较强,总体呈现高山草甸土>灰褐土>栗钙土>棕钙土;淋溶强度相对于湿润地区较弱,总体呈现高山草甸土>灰褐土≈栗钙土>棕钙土;风化强度总体较弱,不同土壤类型间差异不大;林区土壤剖面具有2类诊断表层、3类诊断表下层及4类诊断特性;棕钙土属于磐状钙积正常干旱土亚类,灰褐土属于钙积暗沃冷凉淋溶土亚类,栗钙土属于普通简育冷凉淋溶土亚类,高山草甸土属于普通简育湿润均腐土亚类。     

武夷山不同海拔植物水分利用效率的变化及其与养分变化的关系

以武夷山不同海拔(600、900、1300、1500、1800、2000和2100 m)的乔木、灌木和草本3种生活型植物为研究对象,观测其水分利用效率和叶片氮、磷养分浓度随海拔的变化趋势,旨在探索海拔梯度间水分、养分变化与植物水分利用效率变化的关系.结果表明: 植物水分利用效率随海拔的增加呈显著上升趋势,乔木叶片δ¹⁸O随海拔变化不显著.总体上看,叶片氮浓度未观测到规律性的变化,高海拔地区的叶片磷浓度显著高于低海拔地区.水分利用效率与叶片磷浓度呈显著正相关,而与叶片氮浓度相关性不显著.不同海拔植物水分利用效率变化主要由光合速率的变化引起,水分状况对植物水分利用效率的影响不显著.海拔梯度间植物叶片磷浓度的差异对光合速率影响显著,进而影响水分利用效率.     

武夷山低海拔和高海拔森林土壤有机碳的矿化特征

研究不同海拔土壤有机碳矿化对深入认识不同海拔森林土壤有机碳动态变化具有重要意义.本文以武夷山低海拔和高海拔森林土壤为研究对象,通过室内模拟其在各自年平均气温(17、9℃)条件下的矿化培养试验,探讨土壤有机碳矿化特征的差异.结果表明:培养126 d后,尽管高海拔森林土壤的有机碳含量显著高于低海拔森林土壤,但低海拔和高海拔森林土壤在各自环境温度背景下的有机碳累积矿化量并无显著差异.一级动力学方程均能较好地模拟高低海拔森林土壤有机碳矿化特征,高海拔和低海拔森林土壤有机碳潜在矿化量(CP)和矿化速率常数均无显著差异,但低海拔土壤C_P/SOC值和矿化率显著高于高海拔土壤,表明在环境温度背景下,低海拔土壤固碳能力低于高海拔土壤.随着培养时间增加,高海拔土壤微生物生物量碳和微生物熵显著高于低海拔土壤,表明高海拔土壤微生物的碳同化量高于低海拔土壤微生物,有利于有机碳的积累.高海拔森林土壤中的β-葡萄糖甘酶和纤维素水解酶高于低海拔森林土壤,说明高海拔土壤微生物可能更多地分解活性碳.未来气候变暖可能暗示着会降低高海拔土壤有机碳固碳能力和微生物碳利用效率,从而导致土壤有机碳储量下降.     

不同海拔天山云杉叶功能性状及其与土壤因子的关系

植物功能性状反映了植物对生长环境的响应和适应,将环境、植物个体和生态系统结构、过程与功能联系在一起。为阐明天山北坡1420-2300m天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica)的叶片功能性状对环境的适应性变化,研究了天山云杉10种叶片功能性状的变化规律以及与土壤因子的关系。结果表明叶长宽比(LL/LW)、叶面积(LA)、气孔密度(SD)、单位干重的叶磷(LPC)和叶钾(LKC)含量沿海拔梯度呈上升趋势。单位干重的叶氮(LNC)含量、叶绿素含量(Chla+b)、叶片饱和含水量(LWC)、叶片干物质含量(LDMC)和比叶重(LMA)随海拔的升高呈现非线性变化,前3项在海拔约2100m处达到最大值,分别为(15.42±0.38)mg/g、(2.44±0.37)mg/g和(55.01±0.48)%,后两项在海拔约2100m处达到最小值,分别为(451.80±6.28)mg/g、(252.33±3.60)g/m2。逐步回归分析结果显示,海拔梯度上影响LPC的主要土壤因子是土壤pH值和SWC,影响LNC、LKC、Chla+b、LDMC、LMA和LWC的主要土壤因子是TN,影响LA、SD和LL/LW的主要土壤因子是SWC,可见SWC和TN是天山云杉叶片功能特征沿海拔梯度变化的主要驱动因子。在优越的环境中植物叶片虽然具有较高的光合能力和较高的相对生长速率,但是对资源的利用能力往往较低,在2100m附近LNC、Chla+b、LA最大,LMA、LDMC最小,因此判断此海拔附近为天山云杉最适宜的生长范围。     

祁连山地甘肃臭草斑块土壤水分与植被盖度空间格局

土壤水分是植被格局形成和演变的主要因素,土壤水分的空间异质性对于认识干旱区草原植物对环境的响应机制具有重要意义,而在较小尺度上,植被状况是土壤水分空间异质性的主要驱动因子.利用地统计学方法,研究了祁连山北坡甘肃臭草单优种群斑块浅层剖面(0 ～30 cm)土壤水分与植被盖度的空间异质性及其关系.结果表明:甘肃臭草斑块浅层剖面土壤水分和植被盖度均符合正态分布,各层土壤水分均存在高度的空间异质性,其中,80.93％～87.34％的空间异质性是由空间自相关引起的,植被盖度主要体现在4.09～6.91 m的尺度上,而由1 m以下尺度随机因素引起的空间异质性占12.66％ ～19.07％;甘肃臭草在斑块尺度上各层土壤水分的空间结构表现出明显的圈层结构和斑块状分布的特点,土壤水分高低值斑块呈镶嵌分布且具有较强的空间异质性;甘肃臭草通过生理整合影响并在一定程度上改变了小尺度上土壤水分的分布格局,从而实现了对土壤水分资源最大限度的利用,提高了种群在干旱生境中的适应能力和竞争力.     

Application of Picea wilsonii roots to determine erosion rates in eastern Qilian Mountains, Northwest China

As a consequence of global change and human activities, processes of soil erosion are expected to increase in forested areas, resulting in exposed roots. Dendrogeomorphic research was conducted by analyzing exposed roots of Picea wilsonii subjected to continuous denudation along a main road in Tulugou National Forest Reserve, eastern Qilian Mountains, to reconstruct the local soil erosion dynamics. We determined the start of the exposure by examining the shifts in the ring-growth patterns from concentric to eccentric and by analyzing the detailed changes of wood anatomical features of exposed roots. We also find that the width of growth ring, the percentage of latewood and the average cell size of earlywood tracheids are all remarkable signs for soil lowering. According to the analysis of ANOVA (Fisher’s least significant difference method), the reduction of the cell size of earlywood tracheids is verified to be the key indicator for dating the first year of exposure and occurs prior to the other two indicators. Using 40 roots from 23 trees spread along the road, it has been found that erosion rates vary between 3.3 and 13.5 mm/year with an average value about 5.3 ± 2.1 mm/year. The intensity and occurrence of soil erosion may be influenced by the increase of human activities.     

桂北喀斯特石漠化地区不同植物群落土壤种子库特征及其与土壤养分关系

土壤种子库作为地上植被遗传信息库，对植被自然演替更新以及生态修复建设具有重要作用。为探明桂北喀斯特石漠化地区植被自然恢复潜力和恢复策略，该文选取恭城瑶族自治县喀斯特石漠化地区3种典型植物群落为研究对象，分析不同群落的土壤种子库结构、多样性及其对土壤养分特征的响应，以期为该地区石漠化治理和植被恢复提供理论依据。结果表明：(1)共计监测到幼苗3 648株，隶属于33科51属55种，其中1年生和2年生草本幼苗共20种，多年生草本幼苗21种，藤本幼苗5种、灌木幼苗3种、乔木幼苗6种；不同植物群落土壤种子库平均密度为三华李经济林(22 493 grain·m^-2)>青冈次生林(1 033 grain·m^-2)>金竹灌丛(793 grain·m^-2)。(2)土壤种子库植物生活型方面，三华李经济林主要分布1年生恶性杂草，青冈次生林和金竹灌丛则以多年生草本为主，木本植物占比较少；不同植被类型中土壤种子库物种多样性和相似性总体较低，同时与地上群落物种组成的相似性也较低。(3)研究区域的土壤元素存在高氮低磷的现象，其中磷元素为金...     

祁连山西段草地土壤温度、水分变化特征

研究土壤水热要素对合理预测祁连山气候变化特征及建立气候预警系统有重要意义。采用18套土壤温、湿度自动记录仪(HOBOU30)对祁连山西段草地进行3a连续定位监测,旨在探索分析该区土壤水热变化特征,阐明土壤水热互作效应及耦合机制。表明:1)冷期(1—3、11—12月)占全年的42%,暖期(4—10月)占58%;7月前土壤均温随月份增大而增大,月份增大1月土壤均温增大3.53℃,水分增大3.23%;7月后随月份增大而减小,月份增大1月土壤均温降低4.73℃,水分下降2.55%。2)日变化16:00前土壤均温为7.45℃,水分为16.26%,16:00后均温为9.1℃,水分为16.79%,16:00后比前均温高1.65℃,水分高0.54%。3)土温、水分与海拔均呈线性正相关,前者差异显著(P0.05),后者不显著(P0.05)。4)土温逐层(0—120 cm)平均递增0.07℃,水分递减0.58%;土温与土层深度呈显著线性正相关(P0.05,R2=0.99),水分呈显著线性负相关(P0.05,R2=0.97)。5)该区土温与水分呈显著线性负相关。因此,祁连山西段草地土温变幅较小,水分变幅大,两者在空间上变化均呈二次函数,时间上均呈一次函数。     

滇西北亚高山不同退化林地植被与土壤养分特征

将滇西北亚高山退化林地划分为5个不同退化阶段,采用样方调查法研究其群落植被和土壤养分变化规律.结果表明:在以黄背栎为演替顶极的退化林地中,随草本群落→灌木群落→乔木群落的恢复演替过程,群落中木本植物的科、属、种均有不同程度的增长趋势,其中灌木种增长最大;在功能群组成比例变化上,1年生草本在早期占较大比例,随后与多年生草本一起逐渐减少;灌木和乔木种所占比例在各恢复阶段中一直处于上升趋势,并在针阔混交林内达最大比例,以后略为减少并趋于稳定.此外,各阶段群落内土壤pH值有所下降,土壤有机质、全氮、水解氮及速效钾均呈现增长趋势,但速效磷含量的变化没有规律性.