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...     

木兰科6种植物叶片碳氮磷化学计量关系及氮磷养分重吸收特征

木兰科植物是常用的园林绿化观赏树种,研究其叶片碳(C)氮(N)磷(P)计量比和N、P养分重吸收特征,对于理解和预测树木在人工林中生态功能的发挥至关重要。该研究以木兰科6个树种为研究对象,于2019年7月和2019年11月至翌年1月分别采集成熟叶和新鲜凋落叶,测定叶片中C、N、P含量及其计量比,并分析了6个树种的N、P重吸收特征。结果表明:成熟叶(凋落叶)C、N和P含量在各树种间存在差异,其含量变化范围分别为444.73-498.03(389.25-589.33),9.97-19.51(4.76-8.41)和1.01-1.95g·kg^-1(0.40-1.86g·kg^-1);C含量在各树种间变化范围较小, N、P含量在树种间变化范围较大, N∶P比值在成熟叶和凋落叶中均小于全国陆地植物叶片平均值14.4,说明木兰科植物的生长受N限制;常绿树种和落叶树种间成熟叶C、N含量和C:N存在显著差异(p <0.05), P含量、C∶P和N∶P无明显变化(p>0.05),凋落叶C、P含量和N∶P存在显著差异, N含量和C∶N、C∶P无明显变化;成...     

喀纳斯天然林乔灌草叶片及土壤碳氮磷化学计量特征

研究森林植被与土壤碳(C)氮(N)磷(P)化学计量关系是理解生态系统各组分的相互作用和探究植物的生长状况及生态适应性的关键。阿尔泰山天然林是我国北方典型的泰加林,在区域水汽、养分循环和多样性维持等方面发挥了重要作用。以喀纳斯天然林30种乔灌草植物及其生境为对象,运用方差分析、相关分析、冗余分析等方法研究植物叶片及土壤的化学计量特征及其相互关系,揭示喀纳斯天然林乔木、灌木和草本环境适应性的异同。结果显示：30种植物叶片C、N、P的平均含量分别为496.66 g/kg、23.87 g/kg、3.67 g/kg;叶片C∶N、C∶P、N∶P分别为26.52、160.91、6.74。不同生活型植物叶片C、N、P含量及其计量比间显著差异。其中C含量大小顺序为乔木>灌木>草本(P<0.05),N含量大小顺序为草本>灌木>乔木(P<0.05),灌木和草本之间叶片P含量差异不显著(P>0.05),但均显著高于乔木叶片P含量(P<0.05)。叶片C∶N和C∶P大小顺序均为乔木>灌木>草本(P<0.05),乔木和灌木叶片N∶P不存在显著差异(...     

伊犁野果林浅层土壤养分生态化学计量特征及其影响因素

对伊犁河谷野果林20个群落60个样方土壤及环境因子调查取样,研究了野果林0～10和10～20 cm土层土壤有机碳(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: 伊犁野果林0～10 cm土层土壤C、N、P、K含量分别为73.15、7.00、1.14和14.74 g·kg^-1,C:N、C:P、C:K、N:P、N:K、P:K分别为10.37、62.73、5.05、6.05、0.48和0.08;除K和C:N外,0～10 cm土层均显著高于10～20 cm土层.P、K、C:N及P:K具有较高的稳定性(CV=8%～24%),其他指标具中等变异性(CV=28%～46%).土壤养分含量及化学计量比在不同取样地点、不同群落类型及不同坡向间均有显著差异.除C、N之间为幂函数关系外,土壤养分含量及其与化学计量比之间均为二次函数关系,体现了土壤养分化学计量特征之间的非线性耦合特征.坡向、降水量及温度是野果林土壤化学计量特征的主要影响因子.     

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。     

滇中退化山地不同植被恢复下土壤碳氮磷储量与生态化学计量特征

植被恢复对土壤营养元素的存赋及其生态化学计量特征的影响广受关注,为了深入了解不同植被恢复类型下土壤碳、氮、磷储量与生态化学计量特征,选择滇中地区退化山地飒马场流域具有代表性的4种不同修复阶段的典型植被(荒坡灌草丛、云南松林、针阔混交林和次生常绿阔叶林)为研究对象,分析了不同植被类型下不同深度土壤中有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)储量和化学计量变化特征。结果表明,退化山地的植被恢复显著改变土壤碳氮磷储存能力和化学计量比,这种改变作用整体上随土壤深度增加而降低。其中,在0—60 cm土层上,SOC储量在次生常绿阔叶林最高,达123.41 t/hm²,其次是针阔混交林(115.69 t/hm²)和云南松林(93.08 t/hm²),荒坡灌草丛(89.56 t/hm²)最低;TN储量针阔混交林(4.91 t/hm²)>次生常绿阔叶林(4.58 t/hm²)>云南松林(4.43 t/hm²)>荒坡灌草丛(3.98 ...     

沙化草地土壤碳氮磷化学计量特征及其对植被生产力和多样性的影响

沙化草地土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征及其对植被生产力与多样性的影响对于认识草地沙漠化过程中土壤与植被的互馈关系,以及沙漠化发展的生态学机理具有重要的意义。通过对科尔沁沙地75个沙化样地的野外调查,研究了科尔沁沙地不同程度沙化草地的表层土壤C、N、P化学计量特征及其与生产力和多样性的相关关系。结果表明:1)科尔沁沙地沙化草地表层土壤具有较低的有机C、全N、全P含量及C∶N、N∶P和C∶P,平均值分别为1.39 mg/g、0.117 mg/g、0.079 mg/g和7.50、2.22、16.91;草地沙漠化过程中,土壤有机C、全N、全P含量显著降低的同时,C∶N、N∶P和C∶P亦显著降低,表明土壤有机C、全N、全P在沙漠化过程中的损失是不同步的;2)科尔沁沙地沙化草地表层土壤有机C、全N、全P元素间均呈显著正相关,具有一定的耦合关系,且土壤有机C和全P间的耦合关系不随沙漠化的发展而发生改变;3)草地沙化过程中,土壤养分的损失限制着草地生产力,而土壤N∶P较全N、全P含量更能反映土壤养分对生产力的限制作用;4)沙化草地土壤全N含量与物种丰富度间具有显著正相关关系,而土壤全P含量与其无显著相关性;多样性指数与全N、全P含量间均具有显著正相关关系;相对于土壤全N、全P含量,N∶P能更好地反映养分平衡对物种多样性的影响作用。     

添加秸秆及其生物炭对茉莉植株与土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

研究植物不同器官碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量特征对深入了解土壤养分元素在循环过程中的相互耦合关系具有重要指示意义。在福州茉莉(Jasminum sambac)种植基地,设置对照、秸秆、生物炭添加处理,测定茉莉植株的生长特性、茉莉不同器官和土壤C、N、P含量,分析其生态化学计量特征。结果表明:与对照处理相比,秸秆添加处理的茉莉叶生物量显著增加了73.33%,土壤盐度和土壤温度均显著降低了37.04%和1.41%;而生物炭添加处理的茉莉株高、叶面积及叶、茎生物量较对照处理分别显著增加了26.11%、29.42%、239.59%和96.04%,土壤密度和土壤温度显著降低了18.33%和1.79%。不同添加处理下,茉莉叶和茎的C含量及叶N含量均无显著差异,而根和土壤的C、N含量则表现为生物炭添加处理显著高于秸秆添加处理和对照处理;茉莉叶、茎和根P含量均表现为生物炭添加处理>对照处理>秸秆添加处理,且生物炭添加处理比对照处理分别显著提高了41.68%、43.73%和24.63%,而土壤P含量则表现为生物炭添加处理>秸秆添加处理>对照处理。其次,生物炭添...     

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...     

三峡库区消落带池杉-土壤碳氮磷生态化学计量特征

为探究三峡库区消落带消落期池杉(Taxodium ascendens Brongn., 1833)及其实生土壤C、N、P生态化学计量特征,于2018年7月对忠县消落带植被修复示范基地3个水淹处理(DS、MS、SS)池杉幼林不同组分(枝条、叶片、根系和土壤)的C、N、P三种元素含量及其化学计量比进行测定分析。结果表明:(1)随着水淹时间和强度的增加,池杉株高、冠幅、基径和胸径均受到一定的抑制,但总体生长良好,与其稳定的化学计量比关系紧密。(2)不同水淹处理组的池杉枝条、叶片中C、N、P含量及其比值分别均无显著性差异(P>0.05)。同一水淹处理组的N、P含量表现为叶片>根系>枝条>土壤;除枝条P含量外,其他器官组分C、N、P含量均显著高于土壤组分(P<0.05)。(3)池杉各器官N/P比值均远低于临界比率(<14),表明池杉的生长可能受N元素限制较为严重。(4)池杉与实生土壤的C、N、P元素内稳性整体表现为P>C>N,比值内稳性表现为C/N>N/P>C/P,地上部分(枝条、叶片)C、N、P元素及其比值的稳定性较地下部分(根系)强...     

Ecological Stoichiometry of Microbial Biomass Carbon,Nitrogen and Phosphorus on Bauxite Residue Disposal Areas

Abstract

Ecological succession by microbial activity on bauxite residue disposal areas (BRDAs) would accumulate nutrients and convert the residue into a soil-like material. However, the role of microorganisms in nutrient cycling remains elusive on BRDAs. Carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) ecological stoichiometry is a critical indicator of nutrient cycling in an ecosystem. In order to investigate the changes in nutrients following long-term natural weathering process, the contents of C, N, P, microbial biomass carbon (MBC), nitrogen (MBN), and phosphorus (MBP) were measured in chronological stacks of bauxite residue. Deeply, their ecological stoichiometric characteristics were analyzed. Compared to freshly stacked residue, organic carbon (OC), total nitrogen (TN) and available phosphorus (AP) have increased 89%, 1640%, and 369% after 20?years, respectively. The C/N in 20-year-old residue (BR20) is 12.41, which close to the mean range of soil C/N in China. Bauxite residue C/P and N/P increased significantly with the stacking age increased. MBC/MBN decreased from 6.75 to 4.52 after stacked for 5?years, whilst MBC/MBP increased from 23.74 to 59.16 with stacking age. Data analysis of C, N, P and MBC, MBN, MBP in bauxite residue correlated significantly, indicating that microbial biomass can be used as a biological indicator to evaluate bauxite residue quality. This study revealed that BRDAs ecosystem development reaches homeostasis gradually, whilst CNP and MBCNP substrate ratio can be used as an effective tool to explore the mechanism of nutrient cycling.     

天坑森林植物叶-凋落物-土壤C、N、P生态化学计量特征

为探究广西乐业大石围天坑森林群落的C、N、P养分循环特征,比较了天坑内外森林群落的植物叶片-凋落物-土壤C、N、P含量及其化学计量比,采用相关性分析和冗余分析等统计方法研究其内在联系和相互影响。结果表明,与天坑外部森林相比,天坑内部森林植物叶片和凋落物呈现出C低N、P高,土壤为C、N低P高的格局。植物叶片C:N、C:P与凋落物C、N:P显著正相关,植物叶片C与土壤P显著负相关;天坑外部森林的植物叶片N、N:P与土壤N:P显著负相关,植物叶片C:N与土壤C、C:N显著正相关,说明天坑森林内部凋落物的C、P养分可能主要来源于植物叶片,而天坑外部森林的植物叶片C、N主要来自土壤。土壤C:N:P对植物叶、凋落物的C:N:P变化的解释率分别为90.7%和50.6%,其中土壤P对植物叶和凋落物的C:N:P计量特征变化的解释度最高,坑内生境植物对P含量变化更为敏感、坑外植物对于N含量变化更为敏感,表明天坑内部森林可能是P素受限位点、天坑外部森林是N素受限位点。喀斯特天坑内部森林和外部森林植物叶-凋落物-土壤的C:N:P的差异和联系,体现了天坑内外森林群落的养分循环特征和植物群落的适应性。     

海南岛海岸带木麻黄和厚藤叶片碳、氮、磷含量及其化学计量特征

海岸带植物叶片的化学计量学特征及其影响因素可以为改善海岸带的生态环境提供理论依据。选取海南岛沿岸12个市（县）海岸带木麻黄防护林的木麻黄和周边沙滩上的藤本植物厚藤为研究对象,通过测定木麻黄与厚藤叶片中的碳（C）、氮（N）和磷（P）含量,分析两种植物叶片C、N和P的化学计量学特征及其差异,探究不同环境因子对两种植物叶片C、N、P含量、C：N、C：P和N：P的影响,以期寻找影响海岸带植被生长的主要限制因素。结果表明：海南岛木麻黄叶片C、N和P的平均含量分别是399.06±20.29、12.56±1.04、1.04±0.35 g·kg^-1,C：N、C：P和N：P分别为32.04±2.82、420.65±121.27和12.92±3.21;厚藤叶片C、N和P的平均含量分别是364.31±30.20、12.84±1.96和2.06±0.64 g·kg^-1,C：N、C：P和N：P分别为29.13±4.95、185.85±63.14和6.47±2.12。相关性分析结果表明：木麻黄叶片的N含量与年平均气温和年平均降水量呈显著正相关关系,P含量与年平均降水量呈极显著正相关关系,C：P和N：P与年平均降水量呈显著负相关关系;厚藤叶片C含量与年平均气温呈显著正相关,C：N与年平均降水量呈显著负相关。木麻黄叶片的N含量与10~20 cm土层的SOC呈显著负相关关系,C：N与10~20 cm土层的SOC呈显著正相关,C：P与0~10 cm土层的C：N呈显著正相关关系;厚藤叶片的C含量与10~20 cm土层的SOC呈显著负相关关系,P含量与0~10 cm土层的TN含量,N：P和10~20 cm的SOC含量呈正相关关系,C：N与0~10 cm土层的C：N呈显著正相关关系,C：P与0~10 cm的TN含量呈显著负相关关系而与0~10 cm土层的C：N呈极显著正相关关系,N：P与0~10 cm土层的TN含量呈显著负相关关系。研究结果表明海南岛海岸带植被叶片的碳氮含量较低,N可能是影响该区域植物生长的主要因子,同时,植被生长受到年平均气温、年平均降水量的共同影响,受土壤养分含量影响低,环境因子对不同类型的植物的影响并不相同。     

青藏高原东缘亚高山针叶林碳氮磷生态化学计量特征

为深入理解针叶林生态系统植物叶片和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及其内在相互关系,该研究以青藏高原东缘亚高山岷江冷杉(Abies faxoniana)林(针叶林Ⅰ)、云杉(Picea asperata)林(针叶林Ⅱ)、油松(Pinus tabuliformis)林(针叶林Ⅲ)为研究对象,测定了3种林分针叶、灌木、草本和土壤的碳、氮、磷含量及其比值。结果表明：(1)3种针叶林植物叶片C、N含量表现为草叶>针叶>灌叶>土壤;C∶N、C∶P、N∶P表现为灌叶最高、针叶和草叶次之,土壤最低。其中C、N、P含量均表现为云杉林>冷杉林>油松林;同一针叶林不同组分C、N、P含量均表现为草叶>针叶>灌叶。(2)不同针叶林C∶N和C∶P均表现出油松林>冷杉林>云杉林,而叶片C∶N、C∶P均表现为灌叶>针叶>草叶。(3)针叶林植物叶片N与P含量呈显著正相关关系,针叶与灌叶的C含量、针叶 灌叶 草叶之间的N、P含量以及C∶N、C∶P均呈显著正相关关系;针叶的C含量与其自身的N、P含量呈极显著负相关关系,针叶与土壤TP和N∶P、灌叶与土壤TP含量、草叶与土壤N∶P均呈显著负相关关系,体现了营养元素在针叶林针叶、灌叶、草叶和土壤之间的相互循环和转移。研究认为,青藏高原东缘亚高山针叶林植物生长受N限制,该区域土壤有机质的矿化作用较慢,在针叶林的保护和经营过程中,要加大对林下植被的保护,提高土壤肥力,从而达到维护森林长期生产力的作用。     

不同杉木林分类型土壤团聚体生态化学计量特征

在野外调查的基础上,选择成土母质相同、坡向坡度相似、海拔基本一致的杉木-米老排、杉木-火力楠和杉木纯林3种杉木人工林采集土壤样品,通过干筛法分离＞2 mm、2～0.25 mm和＜0.25 mm 3个团聚体组分,研究其土壤团聚体有机碳、全氮、全磷的含量及其生态化学计量特征,以阐明不同杉木林分类型土壤团聚体碳氮磷生态化学计...     

Phosphorus Availability Determines the Response of Tundra Ecosystem Carbon Stocks to Nitrogen Enrichment

Northern permafrost soils contain important carbon stocks. Here we report the long-term response of carbon stocks in high Arctic dwarf shrub tundra to short-term, low-level nutrient enrichment. Twenty years after experimental nitrogen addition, carbon stocks in vegetation and organic soil had almost halved. In contrast, where phosphorus was added with nitrogen, carbon storage increased by more than 50%. These responses were explained by changes in the depths of the moss and organic soil layers. Nitrogen apparently stimulated decomposition, reducing carbon stocks, whilst phosphorus and nitrogen co-stimulated moss productivity, increasing organic matter accumulation. The altered structure of moss and soil layers changed soil thermal regimes, which may further influence decomposition of soil carbon. If climate warming increases phosphorus availability, any increases in nitrogen enrichment from soil warming or expanding human activity in the Arctic may result in increased carbon sequestration. Where phosphorus is limiting in tundra areas, however, nitrogen enrichment may result in carbon loss.     

The Proportion of Empneuston and Total Atmospheric Inputs of Carbon,Nitrogen and Phosphorus in the Nutrient Budget of a Small Mesotrophic Lake (Piburger See,Austria)

Litter and wet traps were employed to determine the inputs of coarse organic matter (empneuston), total organic carbon, total nitrogen and phosphorus through dry fallout and precipitation to a soft-water, mesotrophic lake. The dispersal of airborne material over the lake surface was investigated, and a method for the calculation of total input was developed. The component of the particulate matter larger than 1 mm contained the largest proportion of organic carbon, while the dissolved and the fine particle (smaller than 1 mm) fractions made greater contributions to the inputs of nitrogen and phosphorus compounds. The importance of the large particle fraction of the airborne organic matter in the lake's nutrient budget during the autumnal fall of litter was confirmed. However, the maximum total airborne input seems to occur during spring and summer. The input of phosphorus compounds through the atmosphere to small forest lakes is large compared to that from other sources. Airborne material accounts for 39% of the total phosphorus loading.     

Carbon,Nitrogen, Phosphorus,and Potassium Stoichiometry in an Ombrotrophic Peatland Reflects Plant Functional Type

Ombrotrophic bog peatlands are nutrient-deficient systems and important carbon (C) sinks yet the stoichiometry of nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K), essential for plant growth and decomposition, has rarely been studied. We investigated the seasonal variation in C, N, P, and K concentrations and their stoichiometric ratios in photosynthetically active tissues of 14 species belonging to five plant functional types (PFTs) (mosses, deciduous trees/shrubs, evergreen shrubs, graminoids, and forb) at Mer Bleue bog, an ombrotrophic peatland in eastern Ontario, Canada. Although we observed variations in stoichiometry among PFTs at peak growing season, there was convergence of C:N:P:K to an average mass ratio of 445:14:1:9, indicating N and P co-limitation. Nitrogen, P, and K concentrations and stoichiometric ratios showed little seasonal variation in mosses, evergreens, and graminoids, but in forb and deciduous species were the largest in spring and decreased throughout the growing season. Variations in nutrient concentrations and stoichiometric ratios among PFTs were greater than seasonal variation within PFTs. Plants exhibit N and P co-limitation and adapt to extremely low nutrient availability by maintaining small nutrient concentrations in photosynthetically active tissues, especially for evergreen shrubs and Sphagnum mosses. Despite strong seasonal variations in nutrient availabilities, few species show strong seasonal variation in nutrient concentrations, suggesting a strong stoichiometric homeostasis at Mer Bleue bog.