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。     

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。     

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...     

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(...     

生物炭添加对土壤呼吸和有机碳含量的影响

以菜地和果园土壤为研究对象,通过室内培养实验,向土壤中分别添加不同材料制备的生物炭(马尼拉草、阔叶和竹叶),热解温度为350℃,研究不同材料制备生物炭添加对土壤呼吸和有机碳含量的影响.结果表明：不同生物炭施入土壤后,土壤 CO 2释放速率总的趋势是前期分解速率快,后期缓慢.在整个培养过程中(28 d),随着培养时间的延长,土壤 CO 2释放速率下降趋势逐渐降低.在不同土壤培养条件下,均是添加阔叶生物炭后土壤 CO 2-C 累计释放增多,果园和菜地土壤 CO 2-C 累计分别达到482．57和424．72 mg·kg-1.添加不同的生物炭均能提高土壤有机碳含量,但只有添加阔叶生物炭之后,差异才会达到显著(P ＜0．05).研究结果为正确利用生物炭和评价其在土壤碳库作用提供科学依据.     

西南喀斯特区坡耕地秸秆覆盖对土壤生态化学计量特征及产量的影响

土壤养分亏缺是限制作物生长的关键因素,同时也是制约作物产量的重要影响因子。为提高西南喀斯特区坡耕地土壤肥力和作物产量,于2018—2019年连续两年在贵州省黔西县开展了野外原位径流小区观测试验。通过该试验探讨不同秸秆覆盖率下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)含量及其生态化学计量特征,揭示不同秸秆覆盖率下土壤养分状况及土壤改良效果。共设6个秸秆覆盖梯度,玉米单作+秸秆覆盖(SM₀—SM₅,0,1111、2222、3889、5556,6944 kg/hm~2),其中SM₀为对照组(CK)。结果表明：(1)秸秆覆盖不同程度增加了土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)及全磷(TP)含量,总体上随覆盖量的增加而增加,尤其是覆盖量较多的情况下(SM₄,SM₅),均显著高于对照(P<0.05),但两者之间差异不显著(P> 0.05),而全钾(TK)则随着覆盖量的增加而减少。(2)在高秸秆覆盖条件下(SM₄,SM₅),除了N∶P外,两...     

生物炭对土壤氮循环的影响研究进展

在定性资料调研的基础上,基于ISI Web of Science数据库,采用文献计量学方法,针对"生物炭对土壤氮循环的影响"及其分支技术进行文献检索、数据整理、分类以及主题分析,从国际整体研究态势和分支技术主题两个角度探讨了目前国内外生物炭影响土壤氮循环方面的研究进展,并从生物炭对土壤N_2O排放、肥料利用率、硝化速率、NH_4~+/NH_3吸附、NO_3~-吸附以及土壤微生物氮素固持等6个方面的影响进行了详细论述。近年来,生物炭对土壤氮循环的影响研究急剧增温,发文量逐年增加,截止2014年6月,SCI数据库中共检索到2468篇论文。其中,期刊论文2188篇、综述性论文93篇,其它类论文177篇。美国、加拿大、英国等欧美国家在该领域的研究中占有明显优势,而自2010年以来,中国已成为该领域全球第一的年发文大国。发文热点主要集中在生物炭对土壤N_2O排放和对氮肥利用率的影响2个方面,占总发文量的73.7%。从6个方面的分支技术主题来看,生物炭的影响作用争议性较大。大部分研究认为,生物炭能够抑制土壤N_2O排放、提高氮肥利用率、促进土壤硝化速率、提高土壤对NH_4~+/NH_3和NO_3~-的固持作用以及土壤微生物氮素固持作用等,但也有研究表明生物炭会促进土壤N_2O排放、抑制土壤硝化速率,且不具备NO_3~-固持能力。这主要与生物炭的类型、老化过程,以及土壤类型及其含水孔隙率等密切相关。总之,探讨了生物炭对土壤氮循环影响的研究动态、热点及主要结论,为深入了解生物炭对土壤理化特性影响的作用机制提供了一定研究思路,为生物炭的农业应用提供了一定借鉴和参考。     

添加秸秆和生物炭土壤N2O排放对温度的响应

为探讨添加秸秆和生物炭土壤N₂O排放对温度的响应,利用室内培养试验,研究CK(不施秸秆和生物炭)、LC(1%生物炭)、HC(2%生物炭)和HS(2.75%秸秆)4个处理分别在10℃(T1)、20℃(T2)和30℃(T3)3个培养温度下的N₂O排放。随培养温度升高,CK、LC、HC和HS处理的土壤NH₄⁺-N含量降低,NO₃^--N含量升高。相同温度下,添加不同物料的土壤铵态氮浓度表现为CK>LC>HC>HS,硝态氮含量表现为HC>LC>CK>HS。不同温度下,添加不同物料的土壤N₂O排放差异较大。随着温度的升高(T1～T3),CK、LC、HC和HS处理土壤N₂O累积排放量分别升高了46.49%～412.81%、64.69%～456.55%、7.42%～145.96%和105.91%～1421.66%。T3时,生物炭添加越多对土壤N₂O排放的抑制作用越明显,L...     

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...     

中国毛竹林碳氮磷生态化学计量特征

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量比是生态系统过程与功能的重要特征, 开展种群生态化学计量学研究可以细化植物种群化学计量学内容, 确定限制植物生长的元素类型, 同时为大尺度模型的发展提供数据基础。为阐明我国毛竹(Phyllostachys edulis)林C、N、P化学计量学特征, 通过对毛竹主要产区文献数据的搜集整理与分析, 探索我国毛竹林“植物-土壤-凋落物”系统C、N、P及C:N、C:P、N:P生态化学计量特征, 以及不同组分生态化学计量特征与经纬度之间的关系。结果表明: 1)我国毛竹林叶片C含量为478.30 mg·g^-1, N含量为22.20 mg·g^-1, P含量为1.90 mg·g^-1, C:N为26.80, C:P为299.60, N:P为14.40; 毛竹林0-20 cm土层C含量为21.53 mg·g^-1, N含量为1.66 mg·g^-1, P含量0.41 mg·g^-1, C:N为14.20, C:P为66.74, N:P为4.28; 毛竹凋落物C含量为438.49 mg·g^-1, N含量为13.39 mg·g^-1, P含量为0.86 mg·g^-1, C:N为22.53, C:P为665.67, N:P为22.55。2)毛竹林“植物-土壤-凋落物”系统中, C:N表现为: 叶片>凋落物>土壤, C:P和N:P均表现为: 凋落物>叶片>土壤, 叶片N、P再吸收率分别为39.68%和54.74%, 我国毛竹林生长发育总体上可能受到P限制或者N和P两种元素的双重限制。3)纬度梯度: 叶片N含量、N:P随纬度增加而增加, C:N随纬度增加而降低。经度梯度: 叶片N:P随经度增加而增加, P含量、C:N随经度增加而降低; 土壤C:N随经度增加而增加, N含量随经度增加而降低; 凋落物N含量随经度增加而降低。4)叶片N含量与年平均气温和年降水量均存在明显负相关关系, 但对温度的响应比降水更敏感, 叶片N含量与纬度呈正相关关系, 支持“温度-植物生理假说”, 反映了植物对自然环境的适应。     

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 ...     

不同植茶年限土壤团聚体碳氮磷生态化学计量学特征

试验选取了四川雅安12～15年、20～22年、30～33年和>50年的茶园,研究其土壤团聚体有机碳、全氮、全磷的含量分布及其生态化学计量学特征,以阐明不同植茶年限土壤团聚体碳氮磷生态化学计量学特征的指示意义.结果表明: 0～20 cm和20～40 cm土层土壤有机碳、全氮和全磷含量的变异系数分别为17.5%、16.3%、9.4%和24.0%、21.0%、9.2%;全磷的空间变异性低于有机碳和全氮,但三者呈极显著的正相关关系.有机碳与全氮含量集中分布于小粒径团聚体中,且均在植茶50年后达到最大值,土壤全磷在各粒径团聚体中分布则较为均匀,在种植年限上的变化也不大;0～20 cm和20～40 cm土层土壤C/N、C/P和N/P的变异系数分别为9.4%、14.0%、14.8%和7.4%、24.9%、21.8%;土壤C/N的变异性较低,土壤C/P和N/P均在小粒径中较高,且在植茶50年后达到最大值. 土壤C/N、C/P和N/P对土壤有机碳储量具有良好的指示作用.
     

长期施肥黄土旱塬农田土壤-微生物-植物系统碳氮磷生态化学计量特征

探讨长期不同施肥制度对农田土壤、植物生态系统的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量比的影响,可为揭示该系统能量平衡和养分循环,实现农业生态系统元素平衡及可持续发展提供参考意义。以位于黄土高原半干旱地区的长武国家黄土高原农业生态实验站长期施肥试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(NM)、磷肥配施有机肥(PM)、氮磷肥配施有机肥(NPM)8个处理,分析了黄土旱塬典型农田土壤-微生物-植物生态系统中C、N、P含量及其生态化学计量变化规律。研究结果表明:1)长期单施有机肥和化肥配施有机肥处理可显著提高土壤和有机质C、N、P含量。2)氮、磷肥的输入显著降低了土壤和小麦C∶N、N∶P,施P显著降低了有机态C∶P和小麦C∶P;有机肥配施对微生物生物量和小麦C∶N∶P的影响更为明显。3)长期有机肥配施条件下土壤养分和小麦化学计量比存在较强的相关关系。微生物生物量碳与有机C、N、P呈显著正相关,土壤微生物生物量氮与土壤N、P总量呈显著正相关,微生物生物量磷与土壤C、N、P总量含量呈显著负相关;植株碳含量与微生物...     

秦岭中幼林龄华北落叶松针叶与土壤的碳氮磷生态化学计量特征

为探究华北落叶松人工林物质循环规律与养分元素的分配格局,将华北落叶松针叶和土壤结合起来,以秦岭地区7年(7a)、12年(12a)、22年(22a)生华北落叶松人工林为研究对象,综合探究中幼林龄华北落叶松针叶和土壤的C、N、P含量及C∶N∶P化学计量特征。结果表明,不同林龄间土壤C和P含量的差异显著,7a和12a的C和P含量显著高于22a的,N含量差异不显著,随土层深度的增加,土壤C、N、P均呈下降趋势;22a土壤的C∶P和N∶P显著高于7a和12a,说明随着林龄增加,P限制了人工林正常的生长发育,C∶N在林龄之间的差异不显著;不同林龄针叶C差异不显著,N和P差异显著,N和P含量在中龄林中最高;22a针叶的C∶N和C∶P均表现为显著下降,3种林龄华北落叶松针叶的N∶P在6.8—9.3之间,说明幼、中林龄华北落叶松主要受N的限制;华北落叶松针叶和土壤的C、C∶N之间呈显著的正相关,P、C∶P之间呈显著的负相关,N、N∶P之间相关性不显著。中林龄华北落叶松人工林土壤P元素含量低,主要是通过养分的再吸收来满足植株的生长需求,而非通过吸收土壤养分。     

土壤呼吸对秸秆与秸秆生物炭还田的响应及其微生物机制

土壤呼吸释放CO_2是温室气体排放的重要途径之一,减少土地利用中温室气体排放、增强土壤碳汇聚能力对于减缓全球温室效应具有重要意义。生物炭具有改善土壤理化性质、增加作物产量、调节土壤微生物性质等特性。本研究采用室外盆栽的方式,以地肤草为目标植物,研究了芦苇、水稻、互花米草三种农林秸秆及其秸秆生物炭还田对土壤的改良效应,以及对土壤呼吸的影响及其微生物机制。结果表明:秸秆及其秸秆生物炭均可改善土壤肥力,促进植物生长,且生物炭改良效果略好于秸秆直接还田。但秸秆生物炭还田的土壤呼吸显著低于秸秆直接还田,其中芦苇生物炭最低。秸秆直接还田可促进土壤β-糖苷酶、脱氢酶和活性微生物量等微生物活性指标,从而促进土壤呼吸,增加土壤CO_2的释放,而生物炭还田对土壤微生物活性无显著的促进作用,反而有一定的抑制作用,这可能是由于生物炭中易降解有机物含量很低,可降解性较低的缘故。     

生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征

生态系统元素平衡是当前全球变化生态学和生物地球化学循环的研究热点和焦点.在系统介绍生态化学计量学与碳氮磷元素循环研究进展的基础上,重点从土壤C:N:P化学计量比的分布特征、指示作用、对碳固定的影响,以及人类活动对C:N:P比的影响等方面探讨了C:N:P比在养分限制、生物地球化学循环、森林演替与退化等领域中的应用等问题,并展望了生态系统碳氮磷平衡的元素化学计量学未来研究的发展方向.通过对生态化学计量学理论和方法的研究,可以深入认识植物-凋落物-土壤相互作用的养分调控因素,对于揭示碳氮磷元素之间的相互作用及平衡制约关系,为减缓温室效应提供新思路和理论依据,具有重要的现实意义.     

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.     

不同管理模式对茶树碳氮磷含量及其生态化学计量比的影响

植物不同器官的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量特征能够反映植物内部的养分分配与平衡关系。该研究以福建安溪3种不同管理模式的铁观音茶园为研究对象, 设置了常规管理模式下的茶园(M1)、间作套种模式下的茶园(M2)和现代技术管理模式下的茶园(M3) 3种样地, 分析茶树根、茎、叶器官的C、N、P含量及其化学计量学特征, 养分的变异特征与异速生长关系。结果表明: M2和M3管理模式下茶树根、茎、叶N、P含量均显著高于M1管理模式, C含量差异不明显; 茶树根、茎、叶C:N、C:P、N:P均表现为M1 > M2 > M3。茶树不同器官C、N、P含量差异较大, 根据变异来源分析, 管理模式因素对C、N、P含量变异的影响均达到显著水平。根茎叶N-P的异速生长关系表明茶树不同器官的养分需求存在相似性; 土壤pH和容重是影响C:N、C:P、N:P的重要因素, 而土壤含水量和盐度对茶树根和叶C含量的影响较大。总体来讲, 间作套种以及现代化滴灌、水肥等管理模式可以改善茶树对养分的吸收效率, 对解决土壤养分不均衡问题具有正面效应。     

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。