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.     

黄土高原子午岭林区典型树种叶片N、P再吸收特征

为揭示黄土高原子午岭林区不同演替阶段和植被类型主要树种养分再吸收特征,研究选取4种次生植被树种(白桦、山杨、辽东栎和油松)和2种人工植被树种(刺槐和侧柏),测定其成熟叶、凋落叶和林下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,研究了叶片N、P再吸收率及其与养分指标的关系。结果表明:(1)不同树种叶片养分和林下土壤养分含量存在显著差异,土壤C、N含量和C∶N∶P计量比均表现为演替后期林地(辽东栎和油松)>演替前期林地(山杨和白桦)>人工林(侧柏和刺槐);(2)不同树种叶片N、P再吸收率分别为17.18%—43.34%和27.13%—58.12%,均表现为演替后期林地>人工林>演替前期林地,且P的再吸收率总体高于N的再吸收率;(3)不同树种叶片N、P再吸收率与叶片养分指标的关系强于土壤,与养分计量比的相关性大于养分含量的相关性。说明子午岭典型植被会通过叶片N、P再吸收来适应养分限制环境,尤其是演替后期植被再吸收能力更强,研究可为黄土高原植被恢复提供理论依据。     

子午岭典型植被凋落叶-土壤养分与酶活性特征

对黄土高原子午岭任家台林区内刺槐、油松、侧柏等3种人工林以及桦树、辽东栎等两种天然次生林的凋落叶C、N、P含量、林下土壤基本理化性质和碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶3种酶的活性进行分析,并研究凋落叶C、N、P含量与土壤C、N、P含量之间的相关关系,以及土壤基本理化性质与酶活性之间的相关关系,为该区植被恢复效果评价提供科学依据与参考。结果发现:刺槐、辽东栎凋落叶碳氮比值显著低于其他植被,凋落叶分解速率相对较快;辽东栎土壤有机碳、全氮含量最高,分别为19.18、1.60g/kg,刺槐土壤全磷含量最高(0.61g/kg);土壤酶活性主要受土壤有机碳、全氮、容重及p H影响,与土壤全磷相关性不显著;人工林中,侧柏土壤中3种酶活性均高于其他植被,且侧柏凋落叶碳氮比值相对较低,分解速率较快,相比于刺槐作为造林树种更占优势。     

桂西北喀斯特区原生林与次生林鲜叶和凋落叶化学计量特征

研究喀斯特生态脆弱区植物新鲜叶片与凋落叶的元素化学计量学性状,对该地区森林生态系统的恢复与重建具有重要指导意义。在桂西北喀斯特区分别选取了3个原生林群落与3个次生林群落,研究其建群种植物新鲜叶片和凋落叶的C、N、P元素含量及其生态化学计量特征。结果发现,6个群落建群种新鲜叶片C、N、P含量(其平均含量分别为404.3、22.5、1.75 mg/g)均大于凋落叶(平均含量分别为376.5、19.0、1.35 mg/g),鲜叶C:N、C:P、N:P比值(均值分别为17.8、244.9、13.8)均小于凋落叶(均值分别为19.3、315.3、16.3)。6种植物新鲜叶片N、P含量大于凋落叶,而N:P比小于凋落叶,表明喀斯特区植物对N的再吸收率大于P。3个原生林群落建群种鲜叶与凋落叶的平均C、N含量均大于次生林,而P含量则略小于次生林;原生林鲜叶与凋落叶的C:N比均小于次生林,C:P、N:P则大于次生林,推测次生林相对于原生林有更快的生长速率。原生林鲜叶N:P比为13—15之间,次生林鲜叶N:P比为11—12之间,次生林鲜叶与凋落叶的N:P比均小于原生林,说明原生林凋落物分解相对较慢,原生林能相对多的保留养分以供植物吸收,更能适应喀斯特石生环境。植物鲜叶和凋落叶的C:N与N:P比值均呈极显著正相关,说明叶片养分元素间具有共变的特性;叶片N、P含量呈正相关关系,表明植物N:P比具有相对的稳定性,这是高等陆生植物C-N-P元素计量的普遍规律,体现了植物群落对环境的适应。     

滇中亚高山森林植物叶-凋落叶-土壤生态化学计量特征

为了深入认识滇中亚高山区域5种典型森林生态系统养分循环规律和系统稳定机质,通过测定植物叶、凋落叶和土壤C、N、P含量,掌握该区域典型森林植物叶-凋落叶-土壤生态化学计量特征。结果显示：（1）5种森林类型C、N、P含量差异显著,其中各林型植物叶和凋落叶C、N、P含量均高于土壤。（2）5种森林类型植物N、P再吸收率均为华山松林 > 云南松林 > 常绿阔叶林 > 高山栎林 > 滇油杉林;5种森林类型的再吸收率均为P（均值为61.20%）高于N（均值为36.48%）,表明了该区域土壤P的相对匮乏。（3）5种森林类型C/N、C/P、N/P均表现为凋落叶 > 植物叶 > 土壤;各林型植物叶N/P范围为10.17-15.31。（4）5种森林类型植物叶与凋落叶C、N、P含量、C/N和C/P均呈极显著或显著正相关;凋落叶与土壤的C、N含量及N/P呈显著正相关;5种森林类型植物叶N与P含量呈显著正相关关系;土壤N与P含量呈显著负相关关系。本文探究养分元素在"植物叶-凋落叶-土壤"之间的化学计量特征,为了解该区域森林生态系统的养分状况和揭示生物地球化学循环过程提供了理论数据。     

黄土丘陵区不同森林类型叶片-凋落物-土壤生态化学计量特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,测定了黄土丘陵区主要人工林(刺槐、小叶杨和油松)和天然次生林(辽东栎、麻栎和白桦)中乔叶、凋落物以及土壤的碳(C)、氮(N)和磷(P)含量,探讨不同森林类型叶片-凋落物-土壤生态化学计量特征差异,旨在进一步了解研究区森林生态系统的养分供求现状。结果表明:1)人工林叶片和凋落物的C含量大于天然次生林,N、P含量均小于天然次生林,叶片和凋落物C∶N和C∶P值均表现为人工林大于天然次生林;2)人工林中土壤的C、N、P含量及化学计量比的显著性差异主要集中在土壤表层(0—10 cm),而天然次生林则集中在10—50 cm的土层,随着土层深度增加,二者的C、N、P含量逐渐减小;3)人工林N含量在叶片与凋落物间为显著正相关,天然次生林N含量在凋落物与土壤间为极显著正相关、C∶P值在叶片与土壤间则为显著负相关,其余各指标无显著相关性。揭示了除刺槐和辽东栎的生长受P限制外,其余各树种均受N限制,人工林凋落物的分解速率较快,且人工林土壤P有效性高于天然次生林,这些研究结果可为我国黄土丘陵区的植被恢复与重建工作提供理论依据。     

冀北山地天然次生林土壤生态化学计量特征及影响因素

为了探究天然次生林植被及立地因子对土壤养分含量的影响,量化植被与立地因子对土壤养分的影响比例,为合理抚育冀北山区次生林,提高次生林生产力提供依据,以冀北山地分布的天然次生林为研究对象,选取代表性的地段并设置面积为20 m×20 m的样地,以均匀布点与多点混合为原则,按照0-20、20-40、40-60 cm土层取样。测定土壤pH值、土壤有机碳（Soil organic carbon,SOC）、全氮（Total nitrogen,TN）、全磷（Total phosphorus,TP）、全钾（Total potassium,TK）、速效磷（Available phosphorus,AP）、速效钾（Available potassium,AK）含量,并计算土壤碳、氮、磷计量比。结果表明：不同深度土层土壤TN与SOC之间保持显著相关（P<0.001）,SOC、C∶N与AK之间呈显著正相关（P<0.01）;研究区域冀北山地次生林3层不同深度土壤C∶N平均值（27.74、29.96、29.44）与C∶P平均值（158.86、128.63、119.20）明显高于全国土壤C∶N（11.90）与C∶P（60.00）平均值,N∶P平均值（6.45、4.59、4.70）与全国平均水平（3.56）基本相当,对各深度层土壤N∶P值与土壤TN、TP值进行相关性分析发现,TN值与N∶P的相关性更加显著,说明影响N∶P值的主要因素为氮素量的限制。环境因子对3层不同深度土壤的养分指标分别做出48.64%、53.45%及49.23%的解释比例（P<0.001）,因子交互后的解释能力相较因子自身的解释能力更强,地形因子与其他因子相交互后,解释比率分别为其单独解释比例的6.45、8.06、3.21倍。从立地条件角度讲,地形因子能够对土壤养分空间分布产生一定的影响,抚育过程中对地形因子的作用应当予以重视。     

桂西北喀斯特森林植物-凋落物-土壤生态化学计量特征

探明我国西南喀斯特生态脆弱区植被恢复重建背景下, 森林植物、凋落物与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征有助于深入地认识喀斯特森林生态系统养分循环规律和系统稳定机制。该文选取桂西北典型喀斯特地区域3个原生林群落和3个自然恢复28年的次生林群落, 研究其“植物-凋落物-土壤”连续体的C、N、P化学计量学特征及其内在关联。结果表明: 1)圆果化香树(Platycarya longipes)、伞花木(Eurycorymbus cavaleriei)和青檀(Pteroceltis tatarinowii)以及圆叶乌桕(Sapium rotundifolium)、八角枫(Alangium chinense)和黄荆(Vitex negundo) 6种植物的C、N、P平均含量分别为427.5、21.2、1.2 mg·g^-1; 凋落物C、N、P平均含量分别为396.2、12.7、0.9 mg·g^-1, 而表层土壤(0-10 cm) C、N、P平均含量分别为92.0、6.35和1.5 mg·g^-1。2)原生林N再吸收率(平均值为42.7%)高于次生林(平均值为36.5%), P再吸收率(20.4%)显著低于次生林(32.3%) (p < 0.05); 6个森林群落N的再吸收率均大于P的再吸收率。3)不同群落凋落物的C:N值差异不显著, 原生林植物的C:N值小于次生林、土壤C:N显著大于次生林; 原生林土壤C:P与次生林无显著差异, 植物与凋落物C:P小于次生林; 原生林凋落物与土壤N:P值小于次生林, 植物N:P比平均值均为17.4。4)研究区典型森林群落植物中N和P含量呈显著的正相关关系, 植物C:N与N:P、C:P与N:P比值均无明显相关关系; 经过对数变换后的土壤C:N与N:P呈显著负相关关系, 凋落物的C:P与N:P值呈极显著正相关关系。研究结果可为我国西南典型喀斯特脆弱生态区的生态功能恢复与植被重建提供科学依据。     

天然次生林植物叶片生态化学计量特征及光合特性对长期N沉降的响应

2006年5月于吉林省抚松县露水河林业局实验林场布设了人工模拟氮沉降控制试验,共设置3个氮（N）添加梯度,分别为对照（CK 0 g·N·m^-2·a^-1）、低N（LN 2.5 g·N·m^-2·a^-1）和高N（HN 5.0 g·N·m^-2·a^-1）,旨在探讨N沉降对天然次生林先锋树种白桦（Betula platyphylla）和山杨（Populus davidiana）鲜叶、凋落叶化学计量特征、养分重吸收的影响,以及鲜叶光合特性的变化和各性状之间的相互关系。结果表明：（1）模拟N沉降处理下白桦、山杨鲜叶的C含量较对照均无显著影响,LN处理显著降低了山杨鲜叶N、P含量（P<0.05）,显著增加了C：N、C：P和N：P（P<0.05）;HN处理显著增加了白桦鲜叶N含量和N：P,显著降低了C：N（P<0.05）。（2）白桦、山杨鲜叶N、P重吸收率在两个梯度N添加下均显著下降（P<0.05）,且均为负值。山杨鲜叶N重吸收率与P重吸收率呈显著正相关关系（P<0.05）,与鲜叶C：N呈显著负相关关系（P<0.05）。（3）N添加可以提高2种树木叶片氮素光合利用效率（PNUE）（P<0.05）、净光合速率（P_n）（P<0.05）。白桦鲜叶N含量与P_n、PNUE呈显著正相关（P<0.05）;白桦、山杨鲜叶比叶重（LMA）与N含量呈显著负相关（P<0.05）;P_n与PNUE呈显著正相关（P<0.05）。本试验研究表明：在生长季,白桦、山杨鲜叶中N、P均表现为富集状态,土壤养分及外源N可供林木较快吸收并促进其生长,无需从凋落叶中吸收养分。N添加可以增强白桦、山杨鲜叶的光合性能,进而促进植物养分吸收和叶片发育。HN对长白山天然次生林的生长有促进作用。     

不同林龄杉木人工林植物-凋落叶-土壤C、N、P化学计量特征及互作关系

以贵州8年、16年、28年生杉木人工林为研究对象,分析植物-凋落叶-土壤的C、N、P化学计量特征及其内在联系,探讨林龄对杉木人工林生态化学计量的影响,为杉木人工林可持续经营提供参考。结果表明:(1)杉木人工林植物-凋落叶-土壤均呈高C低N、P元素格局,两两组分间差异显著(P0.05);成熟叶C/N(38.58)、C/P(376.67)偏低,其养分利用效率较低;与成熟叶相比,凋落叶N、P偏低,C/N、C/P偏高;土壤C/P、N/P偏低,C/N较高,说明土壤P素分解较快而N保存较好,反映了凋落叶分解不利。(2)成熟叶C、P以及根、凋落叶、土壤的C、N、P、C/N、C/P、N/P均受林龄的显著影响;从8年到28年,C、N、P含量在植物体呈先增后减趋势,而在土壤中相反,呈先减后增趋势,但在凋落物中C、P显著减小,且C/P,N/P显著增加,反映杉木林早期对养分需求旺盛,随年龄增大需求减小,凋落物分解受制于P素,加剧中幼期杉木生态系统养分供需矛盾。(3)成熟叶与凋落叶N、C/N、N/P之间显著正相关,凋落叶养分源自成熟叶;成熟叶重吸收率P(0.518—0.645)N(0.292—0.488),即对P的利用效率高于N。凋落叶与土壤C、C/N之间显著负相关,表明土壤C、N来源于凋落叶分解,但凋落叶分解缓慢,导致大量元素滞留于凋落叶,土壤损耗元素得不到补给,两者间养分循环缓慢。土壤与根C、P、C/N、C/P、N/P之间均显著正相关,土壤与成熟叶的C、N、P均不相关,表明土壤养分是杉木生长养分的主要来源,但土壤C、N、P含量对成熟叶C、N、P含量影响不大。     

氮素添加对黄土高原典型草原长芒草氮磷重吸收率及C:N:P化学计量特征的影响

 为了解氮素沉降对草地群落的影响, 通过人工氮肥添加模拟试验, 研究了黄土高原天然草地优势植物长芒草(Stipa bungeana)在不同施氮水平下叶片和立枯物碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量的变化特征, 探讨了N素增加对N、P重吸收率和C : N : P化学计量比的影响及其内在联系。结果表明: 氮素添加显著增加了长芒草叶片的C、N和立枯物的N、P含量, 对叶片P和立枯物C含量无显著影响; 氮素添加显著降低了长芒草的N、P重吸收率, 对照处理的N、P重吸收率最高, 分别为60.35%和
71.75%, 并且, 在相同氮素处理条件下P的重吸收率显著大于N重吸收率; 随着氮素添加量的增大, 叶片的C : N降低, N : P和C : P增加, N : P为18.25–29.01。研究表明, 黄土高原天然草地群落主要受P限制, 随氮素沉降增加, P限制进一步加剧; 长芒草较高的N、P重吸收率是保证其在贫瘠的土壤中生存的重要机制。     

黄土丘陵沟壑区森林生态系统生态化学计量特征

为了阐明黄土丘陵沟壑区森林生态系统植物与土壤之间的养分循环关系,明确叶片与乔木层整体生态化学计量特征差异性,采用野外调查与室内分析相结合的方法对研究区内主要森林生态系统不同乔木器官和土壤C、N、P含量进行了测定,分析了叶片、乔木层和土壤化学计量特征及之间的关系。结果表明:研究区内森林生态系统乔木层平均C、N、P含量均显著低于叶片水平,表层土壤(0—10 cm)C、N含量以及C∶P、N∶P值均显著高于土壤(0—100 cm)平均值;叶片与乔木层及二者与土壤间的生态化学计量特征关系不同;乔木层平均C含量与降水呈显著正相关,乔木层平均P含量仅与海拔呈显著正相关,影响本地区植物生长状态的主要因素是降水。土壤平均C、N含量仅受土壤容重的影响,土壤平均P含量主要受土壤容重、温度和降水的影响。研究结果可以为黄土丘陵沟壑区人工林的建设和管理提供理论依据。     

川西亚高山天然次生林不同演替阶段土壤-微生物生物量及其化学计量特征

开展不同恢复演替阶段天然次生林土壤-微生物生物量及其化学计量特征关系的研究,可为有效和持续管理川西亚高山次生林提供科学依据。以川西亚高山米亚罗林区20世纪60、70、80年代3种采伐迹地经自然恢复演替形成的次生林（SF60、SF70和SF80）和岷江冷杉（Abies faxoniana）原始林（PF）为研究对象,探讨了表层（0-20 cm）土壤有机碳（C_soil）、全氮（N_soil）、全磷（P_soil）含量及微生物生物量碳（C_mic）、氮（N_mic）、磷（P_mic）含量随自然恢复演替的变化特征,分析了它们的化学计量比与微生物熵（qMB）之间的相互关系。结果表明：（1）随着恢复演替年限的增加,C_soil和N_mic含量显著降低,N_soil和P_soil及C_mic和P_mic含量呈现先升后降的显著变化趋势,且3种次生林的表层土壤碳、氮、磷及其微生物生物量的含量均低于PF。（2）次生林恢复年限对土壤微生物熵C（qMBC）和P（qMBP）没有显著影响,但对土壤微生物熵N（qMBN）存在显著影响。（3）土壤-微生物化学计量不平衡性C_imb：N_imb随自然恢复演替进程呈先降后升的显著变化趋势,C_imb：P_imb呈不显著的降低趋势,N_imb：P_imb呈现显著降低趋势。冗余分析显示,N_imb：P_imb和C_mic：N_mic是影响qMB变化的主导因子,其中N_imb：P_imb解释了qMB变化的62.6%,说明土壤氮磷及其活性组分（N_mic和P_mic）含量变化可能会影响到qMB变化。综上可知,次生林近60 年的自然恢复演替引起了土壤碳氮磷含量的显著变化;天然次生林土壤-微生物生物量碳氮磷化学计量比主要受到氮磷的协同影响,且SF60土壤质量状况较差,为此,对SF60林分可适当增加氮素供给以促进其林木生长,进而提升土壤质量。     

黄土丘陵区不同类型生物结皮下的土壤生态化学计量特征

生物结皮在土壤养分累积和循环中起着重要作用.本研究以黄土丘陵区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻藓混合结皮、藓结皮、地衣结皮和普通念珠藻结皮6类典型生物结皮为对象,分析不同类型生物结皮土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量学特征,研究不同类型生物结皮对土壤养分的影响.结果表明:不同类型生物结皮土壤C、N、P、C/N、C/P、N/P差异显著;生物结皮层C、N、P、C/N、C/P、N/P均显著高于0~10 cm土层土壤.6类生物结皮土壤C、N含量均随土层加深而下降,P含量受土层深度影响较小.对于生物结皮层,藓结皮C、N、P含量分别为27.07、2.42、0.67 g·kg^-1,显著高于其他类型生物结皮.念珠藻结皮的0~2 cm土层土壤C、N、P、C/N、C/P、N/P显著高于其他类型生物结皮.     

黄土高原子午岭地区人工油松林碳氮磷生态化学计量特征

分析人工植被重建背景下,森林植物、枯落物与土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征有助于深入理解森林生态系统养分循环规律和系统稳定机制。以黄土高原子午岭地区的3个林龄(10、25 a和40 a)的人工油松林为对象,通过测定油松林叶片、枯落物和土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,研究人工油松林不同林龄叶片、枯落物和土壤的化学计量学特征。结果表明,不同林龄油松叶片C、N、P含量分别为538.85—560.54 g/kg、9.00—10.47 g/kg和1.04—1.13 g/kg。在3个林龄油松林中,除叶片C含量外,叶片N、P含量存在显著差异(P0.05);枯落物层以及土壤层的C、N、P含量均存在显著差异(P0.05),且枯落物层含量大于土壤层。随着林龄的增加,叶片C∶N比呈现先减小后增大的变化,N∶P和C∶P比呈显著增加趋势,而枯落物层C∶N、C∶P和N∶P比无显著差异。同时,随着林龄的增加,除10—20 cm土层的C∶N比外,土壤的C∶N比在0—10 cm土层和C∶P和N∶P比在0—10和10—20 cm皆呈显著增加趋势。研究区油松林叶片N∶P比平均值为9.13,低于14,表明油松林生长主要受氮的限制。土壤的N含量与叶片和枯落物层的N含量、以及三者间N∶P比呈显著线性相关(P0.05),充分体现了油松林植物、枯落物与土壤之间的互动关系。研究结果可为我国黄土高原脆弱生态区的生态功能恢复与植被重建提供科学依据。     

黄土高原小流域不同植物群落土壤生态化学计量的垂直变化特征

在黄土高原生态恢复重建过程中,土壤养分及化学计量特征是评价黄土区植被恢复效应的有效途径。该文以典型半干旱黄土小流域3种恢复方式下(天然荒草、自然恢复、人工恢复)的5种植物群落(长芒草群落、赖草群落、苜蓿群落、柠条群落、山杏群落)不同深度的土壤(0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm)为研究对象,利用方差分析及线性回归法分析土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)含量及化学计量比的垂直变化特征,并探讨各指标间的耦合关系。结果表明:(1)群落类型和土壤土层深度对土壤SOC、TN、TP含量均有显著影响,土层深度还显著影响土壤TK的分布,但两者交互作用只对TN含量有显著影响。0～20 cm土层中,土壤SOC、TN含量表现为柠条灌丛显著高于长芒草、赖草、苜蓿和山杏群落(P<0.05)。(2)在土壤垂直剖面上,除C:N随土层加深而增加外,其他土壤化学计量比均随土层加深而逐渐降低。在0～20 cm和20～40 cm的土层中,土壤C:N表现为赖草群落显著高于长芒草、苜蓿、柠条和山杏群落(P<0.05),而土壤C:P、N:P、N:K均表现为人工恢复柠条群落最高; 在40～60 cm的土层中,山杏土壤C:K显著低于长芒草、赖草、苜蓿和柠条群落(P<0.05)。(3)不同群落土壤SOC、TN、TP、TK含量彼此间呈正相关关系,其中,SOC含量与TN含量、TN含量与TP含量、SOC含量与TP含量、TN含量与TK含量在5种植物群落中均达到显著正相关(P<0.05)。土壤C:P与C:K、C:K与N:K、N:P与N:K间均具显著正相关关系(P<0.05),C:N与N:P、C:N与N:K、P:K与C:P、P:K与N:P间均呈负相关关系。综合来看,不同植物群落土壤SOC、TN、TP、TK含量均随土层加深而逐渐降低,人工恢复柠条生态化学计量特征综合更强,更有利于改善当地土壤质量。