辽河口不同类型湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征

为阐明不同类型湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征,以辽河口湿地为研究对象,对自然芦苇湿地、油田区芦苇湿地、退化芦苇湿地、碱蓬湿地、滩涂和稻田等六类湿地的土壤有机碳(TOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其生态化学计量学特征进行测定和分析。结果表明,辽河口湿地土壤TOC、TN、TP含量分别为1.612～167.832、0.159～4.452和0.021～0.093 g·kg-1,其含量因湿地类型和土壤深度而异。自然芦苇湿地和油田区芦苇湿地土壤TOC含量较高,自然芦苇湿地和稻田土壤TN含量较高,而碱蓬湿地、滩涂TOC和TN含量较低;不同类型湿地表层土壤(0～10 cm) TOC和TN含量显著高于下层土壤(10～40 cm)。TP含量在不同类型湿地和不同深度土壤间均无明显差异(P>0.05)。C/N、C/P、N/P值分别为28、364和13,在不同类型湿地中差异显著(P<0.05)。相关分析表明,TOC、TN与C/P、N/P呈正相关,电导率(EC)与土壤TOC、TN、TP、C/N、C/P和N/P呈弱的负相关。研究表明,盐度增加可能会削弱土壤中氮磷等营养元素对碳累积过程的控制,引起...     

不同生境条件下滨海芦苇湿地C、N、P化学计量特征

为阐明不同生境对黄河三角洲滨海芦苇湿地土壤和植物碳(C)氮(N)磷(P)含量及生态化学计量特征的影响,选取新生湿地和退耕湿地两种湿地类型为研究对象,对土壤和植物体C、N、P含量及其化学计量特征进行研究。研究表明:1)退耕芦苇湿地土壤TC、TN的含量明显增加,TP的含量变化不大。2)新生湿地和退耕湿地土壤R_(C、N、P)分别为42.6:1.6:1、71.2:2.0:1,R_(NP)低于全球平均水平(13.1)和我国平均水平(5.2),土壤表现为N限制。新生湿地土壤剖面中,R_(CN)和R_(CP)变化剧烈;R_(NP)值随深度的增加而减小;退耕湿地土壤R_(C、N、P)值规律性较好,R_(CN)随深度的增加而变大,R_(CP)和R_(NP)值随深度的增加而减小。3)新生湿地和退耕湿地中芦苇整株R_(CN)、R_(CP)和R_(NP)平均值分别为78.2、1753、22.4;67.0、1539、23.0。开垦活动可以降低芦苇植物体R_(CN)和R_(CP)值,但由于芦苇植物体本身对R_(NP)的约束性较高,对R_(NP)值的影响不大,芦苇植株R_(NP)约为23。以上结论可以为黄河三角洲国家级自然保护区正在进行的湿地保护与恢复工作提供借鉴和参考。     

内蒙古包头黄河湿地土壤碳氮磷含量及其生态化学计量学特征

为探究内蒙古包头黄河湿地土壤空间分布特征、生态化学计量学特征及其指示意义,以黄河包头段沿线从东到西的3种典型类型共6块湿地为研究对象,对其不同土层土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)化学计量特征及环境因素进行研究分析。结果表明:1)SOC、TN和TP平均值分别为11.20、0.42、0.98 g/kg,SOC、TN含量随土层深度增加而垂直波动减小,TP含量垂直方向上差异不显著。2)土壤C/N、C/P、N/P平均值分别为25.39、9.26、0.37,与中国淋溶土、干旱土和沼泽湿地土壤相比,包头市黄河湿地土壤TN含量、C/P和N/P较低,TP含量较高。3)相关性分析结果显示,土壤TN与SOC、TP、N/P和C/P具极显著正相关(P<0.01),与C/N相关性不显著;土壤TP与SOC、TN、C/N和C/P呈极显著正相关(P<0.01),与N/P相关性不显著,TP含量高但有效性较低,TN含量及其有效性可能是限制包头黄河湿地土壤碳、氮、磷等元素循环及其生态化学计量特征的关键因子。研究结果将为包头黄河湿地的植被重建、生态修复和科学管理提供理论依据。     

黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征

以黄土丘陵沟壑区3个植被区(森林区、森林草原区、草原区)不同坡向土壤作为研究对象,对土壤有机C、全N、全P、全K含量及其化学计量特征进行了研究.结果表明,不同植被区、坡向和土层土壤养分含量及其化学计量特征均有明显不同.土壤有机C、全N变异性较大,全P、全K变异性较小.表层土壤养分含量显著高于底层土壤;同一土层之间有机C、全N含量变异性较大,全P、全K含量变异性较小.不同坡向之间养分含量不同,阴坡最大,阳坡最小.土壤养分含量受植被类型及植被盖度的影响,森林区＞草原区＞森林草原区.土壤C/N、C/P、C/K、N/P、N/K比都较稳定,C/N比的变化范围为5.65-12.57,平均值为9.44; C/P比的变化范围为3.62-17.32,平均值为8.15;C/K比的变化范围为0.10-0.55,平均值为0.26;N/P比的变化范围为0.43-1.38,平均值为0.86; N/K比的变化范围为0.01-0.05,平均值为0.03;P/K比值较稳定,为0.03.土壤有机C和全N极显著正相关,全N和全P极显著正相关.     

植被盖度对土壤碳、氮、磷生态化学计量比的影响——以敦煌阳关湿地为例

土壤碳、氮、磷生态化学计量比可以广泛地指示群落的生态学动态过程,其研究可以为湿地生态系统的恢复与保护提供依据。以敦煌阳关湿地为研究对象,选取53个样地,分层(0—20、20—40 cm和40—60 cm)采集土壤样品,对3种植被盖度类型(高盖度、中盖度和低盖度)的土壤碳、氮、磷生态化学计量比特征及其影响因素进行了研究。结果表明:(1) 0—20、20—40 cm和40—60 cm土层C/N变化趋势均为:高盖度中盖度低盖度,C/P、N/P变化趋势均为:低盖度中盖度高盖度。(2)高盖度土壤C/N、C/P和N/P均随土层深度的增加而增大;中盖度土壤C/N随土层深度的增加而增大,C/P、N/P随土层深度的增加先减小后增大;低盖度C/N、C/P和N/P均随土层深度的增加先减小后增大。(3) 0—60 cm土层土壤水分与C/N显著负相关(P0.01),而与C/P、N/P显著正相关(P0.01),土壤盐分与C/P、N/P均显著负相关(P0.01),pH与C/P、N/P均显著正相关(P0.05),TP与C/N呈显著负相关(P 0.05),TN与C/P、OC与N/P均呈极显著正相关(P0.01)。由多元线性回归分析可知,土壤水分是土壤C/N、C/P和N/P的关键影响因子。     

鄱阳湖湿地优势植物叶片-凋落物-土壤碳氮磷化学计量特征

2013年11月初在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区,采集芦苇(Phragmites australis)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)、菰(Zizania latifolia(Griseb.))、灰化苔草(Carex cinerascens)、红穗苔草(Carex argyi)和水蓼(Polygonum hydropiper)等6种优势植物新鲜叶片、凋落物及表层0—15cm土壤样品测定了碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,以阐明不同物种、不同生活型间C、N、P化学计量差异,探讨化学计量垂直分异。结果表明:1)C、N、P含量变化范围分别为:叶片380.6—432.2 mg/g,15.3—32.6 mg/g和1.3—2.0 mg/g;凋落物345.4—416.1 mg/g,10.8—20.8 mg/g和1.1—1.7 mg/g;土壤15.0—38.1 mg/g,1.2—3.1 mg/g和0.7—1.1mg/g,不同物种间叶片、凋落物及土壤C、N、P含量差异显著,且叶片C、N、P含量显著高于凋落物与土壤。2)土壤C∶N、C∶P及N∶P值显著低于叶片与凋落物,且土壤C、N、P化学计量关系与凋落物更为密切,凋落物的C∶N、N∶P分别能解释土壤C∶N、N∶P变异的35%、18%。3)挺水植物与湿生植物之间叶片C∶N、N∶P值差异显著,C∶P则差异不显著,凋落物C∶N、C∶P与N∶P均未达到显著性差异。     

九段沙芦苇湿地生态系统N、P、K的循环特征

对九段沙(上沙、中沙、下沙)芦苇湿地土壤、植物中N、P、K含量进行了测定,研究其分布规律.结果表明:水平分布上,湿地土壤全量养分与速效性养分含量均是中沙最低,并以中沙为中心向两端递增,速效性养分的这种变化尤为显著.垂直分布上,土壤全N和全K含量的分布规律一致,为上层＞下层＞中层;全P含量分布为中层＞上层＞下层.速效N含量分布为上层＞中层＞下层;速效P含量上层土壤最高,中、下层土壤含量因湿地类型而异;速效K含量多以中层土壤最低,上、下层土壤含量变化不稳定,以不同湿地而异.不同芦苇湿地的土壤速效性养分含量差异显著大于全量养分的差异,0～60 cm深度土壤的全量养分和速效性养分含量排序均为K＞N＞P.中沙湿地植物中养分含量最低,与土壤中营养元素总体水平分布一致;多数芦苇湿地植物中营养元素含量排序为N＞K＞P,与土壤养分含量排序不一致.不同芦苇湿地的吸收系数排序均为N＞P＞K;芦苇湿地利用系数排序为P＞K＞N;循环系数排序为N＞K＞P.     

再生水补水河道芦苇碳氮化学计量特征及其对环境的响应

在再生水补水河道内,芦苇（Phragmites australis）受高氮再生水的长期影响,具有独特的碳（C）、氮（N）化学计量特征。为查明芦苇C、N化学计量特征及其对高氮环境的响应,在芦苇生长季节（5、7、9月份）,分析了再生水补水的潮白河顺义段内河水、土壤及芦苇各器官（根、茎和叶）中C、N含量及碳氮比（C/N）。结果表明：河水中C、N含量和C/N比分别在22.20-37.25 mg/L、2.24-11.20 mg/L和3.33-9.92之间。土壤中C、N含量和C/N比的范围为5.69-35.17、0.28-2.63、8.77-25.39。在整个生长季节的所有采样点内,芦苇根、茎和叶中C含量的平均值分别为（170.84±63.56）、（369.02±39.12）、（431.80±96.70） mg/g;N含量的平均值分别为（8.20±3.96）、（14.11±6.22）和（30.73±8.66） mg/g;C/N比的平均值分别为23.89±12.84、32.65±18.48、15.21±5.60。方差分析表明,芦苇各器官中C、N计量特征具有显著的季节性差异（P<0.05）,这主要与芦苇在生长过程中的生理作用有关。环境中C、N计量特征具有显著的空间差异（P<0.05）,受环境变量的影响,芦苇叶中N含量和C/N比从上游到下游显著降低（P<0.05）。逐步回归分析的结果显示,土壤和河水中的C、N含量能够解释芦苇叶中71.0%的变量（P<0.05）;土壤中C、N含量和河水中N含量能够解释芦苇叶C/N比82.6%的变量（P<0.05）。相关分析指出,河水中N含量与土壤中N含量显著正相关（P<0.05）,说明土壤受到高氮再生水的影响而具有较强的供N能力。高氮环境下,芦苇叶中N含量较高;相较于芦苇茎和叶,根中C含量较小。研究证明在再生水补水河道中,芦苇对环境中的N有良好的吸收能力,其C、N计量特征对高氮环境表现出明显的响应。     

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.
     

呼伦贝尔草原辉河湿地不同淹水状态的土壤碳氮磷特征比较

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量比是生态系统过程及其功能的重要特征。为了比较不同淹水状态下草原区河岸湿地土壤生态化学计量特征差异,探讨用土壤生态化学计量特征来表征草原河岸湿地的退化状态,以呼伦贝尔草原辉河河岸湿地为研究对象,分别选择完全退化和未退化河岸湿地,从中选取常年淹水区域(W)、年际干湿交替区域(WD)以及河岸带边缘多年未曾淹没的干燥区域(D)为观测样地,对比研究退化与未退化草原河岸湿地土壤C、N、P化学计量比在不同淹水状态下的表征。结果表明:(1)随着淹水状态的改变,不论是退化河岸湿地还是未退化河岸湿地,不同淹水状态下的土壤C/N、C/P、N/P均差异显著(P0.05);(2)退化河岸湿地的C/N、C/P和N/P的平均值分别为9.05、273.08和28.25,与未退化河岸湿地相比(7.85、95.48、11.41)值显著升高;(3)相关性分析结果显示,土壤总磷与有机碳、全氮显著正相关,与C/N、C/P、N/P负相关,这可能是限制退化河岸湿地土壤养分元素循环的主要因素。研究结果表明:呼伦贝尔草原辉河河岸湿地不同淹水状态的土壤碳、氮、磷特征差异明显(P0.05),尤其是土壤C/P和N/P。与未退化河岸湿地相比,退化河岸湿地的C/N、C/P、N/P均明显高于未退化河岸湿地(P0.05),因此可以将土壤碳、氮、磷化学计量比特征作为草原区河岸湿地退化的评价指标。     

大兴安岭北部多年冻土区河岸森林湿地土壤性质和微生物呼吸活性特征

多年冻土区河岸森林湿地是水文、生态和生物化学过程的关键区域。本研究以河岸森林湿地及其与泥炭地的交错带土壤为对象,分析了腐殖质层和不同深度土壤理化性质、生态化学计量和微生物呼吸活性( 微生物生物量碳、基础呼吸、微生物熵和代谢熵)特征。结果表明: 与大兴安岭多年冻土区泥炭地和河岸森林湿地的交错带相比,河岸森林湿地土壤理化性质主要分异在20 cm土层以下,其总碳、总氮含量和碳磷比、氮磷比显著降低,生态化学计量特征的变化主要是由于氮含量变化引起的,说明河岸森林湿地土壤氮转移相对较快,存在氮限制;交错带湿地土壤中钠、镁、钾和钙含量主要在30 cm土层发生分异,而河岸森林湿地土壤中钠、镁、钾和钙含量主要在20 cm土层发生分异,其镁含量与土壤总碳、总氮和总磷含量显著相关,说明土壤镁含量是大兴安岭河岸森林湿地的重要营养元素;河岸森林湿地和交错带腐殖质层微生物呼吸活性高于其他层土壤,说明其易分解的碳组分含量高;河岸森林湿地和交错带土壤微生物呼吸活性与土壤理化性质、生态化学计量特征及营养元素的相关性存在差异,而河岸森林湿地土壤总氮含量与微生物呼吸活性显著相关,说明大兴安岭河岸带湿地土壤微生物活性受氮的限制。     

The effect of increasing salinity and forest mortality on soil nitrogen and phosphorus mineralization in tidal freshwater forested wetlands

Tidal freshwater wetlands are sensitive to sea level rise and increased salinity, although little information is known about the impact of salinification on nutrient biogeochemistry in tidal freshwater forested wetlands. We quantified soil nitrogen (N) and phosphorus (P) mineralization using seasonal in situ incubations of modified resin cores along spatial gradients of chronic salinification (from continuously freshwater tidal forest to salt impacted tidal forest to oligohaline marsh) and in hummocks and hollows of the continuously freshwater tidal forest along the blackwater Waccamaw River and alluvial Savannah River. Salinification increased rates of net N and P mineralization fluxes and turnover in tidal freshwater forested wetland soils, most likely through tree stress and senescence (for N) and conversion to oligohaline marsh (for P). Stimulation of N and P mineralization by chronic salinification was apparently unrelated to inputs of sulfate (for N and P) or direct effects of increased soil conductivity (for N). In addition, the tidal wetland soils of the alluvial river mineralized more P relative to N than the blackwater river. Finally, hummocks had much greater nitrification fluxes than hollows at the continuously freshwater tidal forested wetland sites. These findings add to knowledge of the responses of tidal freshwater ecosystems to sea level rise and salinification that is necessary to predict the consequences of state changes in coastal ecosystem structure and function due to global change, including potential impacts on estuarine eutrophication.     

Foliar nutrient dynamics in tidal and non-tidal freshwater forested wetlands

Foliar nutrient dynamics were studied at 8 forest stands (three non-tidal and five tidal) along the lower 30 km of the Apalachicola River system in Florida, USA, during 2008. At each site, we sampled canopy foliage and litterfall from three to four trees representative of the dominant overstory species. Foliage and litterfall were analyzed for a variety of elements including N and P and these data were used to examine differences in element concentrations, nutrient ratios (C:P, C:N, and N:P), nutrient use efficiency, and nutrient proficiency. Measurements of tree diameter at basal height (DBH) at each plot were used with species allometric equations to estimate forest litterfall dry weight and N and P flux in non-tidal and tidal wetlands. Both non-tidal and tidal wetlands showed evidence of P limitation based on N:P ratios, but absolute levels of P were determined to be extremely low in tidal wetlands based on higher nutrient use efficiencies (measures of both P resorption efficiency and proficiency). Differences in P concentrations and fluxes between tidal and non-tidal wetlands are probably related to longer inundation and hydrologic export observed in tidal wetlands. Using estimations of annual litterfall dry weight and nutrient concentrations, N and P flux in non-tidal swamps were 2-4 times greater than in tidal wetlands. This study demonstrates the change in nutrient dynamics as wetlands shift from tidal to non-tidal conditions.     

古尔班通古特沙漠西南缘柽柳沙包的土壤化学计量特征

柽柳沙包作为沙漠地区一种特殊的生物地貌景观,在维持区域生态环境稳定中发挥着极为重要的作用。以古尔班通古特沙漠西南缘的典型柽柳沙包为研究对象,通过对土壤含水量、pH值、电导率、粒径及土壤有机碳（SOC）、总氮（TN）、总磷（TP）含量的分析,探讨了古尔班通古特沙漠柽柳沙包中土壤C、N、P的化学计量特征、垂直变化规律及影响因素。结果表明：（1）随着土层深度增加,SOC和TN均呈先升高后降低的变化,且C、N在表层土壤含量最高,具有"肥岛效应";总磷（TP）含量总体变化幅度较小,呈弱变异。随着土层深度增加,土壤C/N呈先降低后升高再降低的变化,C/P和N/P呈先降低后升高的变化。（2）与全球及中国平均值相比,古尔班通古特沙漠柽柳沙包土壤C、N、P、C/N、C/P及N/P均相对较低,而C/N相对较高,土壤养分缺乏程度表现为N > C > P。土壤养分元素及化学计量比多呈显著的线性关系,且土壤化学计量比在0-200 cm层主要受C、N的制约,在200-500 cm层不仅受C、N的制约,也受P的限制。（3）土壤C、N、P化学计量特征在0-200 cm层主要受降水、温度及蒸发等气候因素的影响,而在200-500 cm层易受土壤含水量的影响;此外,粘、粉、沙粒含量在整个土壤剖面中对土壤C、N、P化学计量特征也具有明显的影响。     

闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比

为了阐明河口潮汐湿地碳源温室气体排放的化学计量比特征,对闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放进行了测定与分析。结果表明:芦苇湿地和短叶茳芏湿地二氧化碳与甲烷排放均呈现正相关;涨潮前、涨落潮过程和落潮后芦苇湿地和短叶茳芏湿地CO2∶CH4月平均值分别为55.4和185.0,96.3和305.5,68.7和648.6,3个过程芦苇湿地和短叶茳芏湿地CO2∶CH4差异均不显著(P>0.05),2种植物湿地CO2∶CH4对潮汐的响应并不一致,但均在涨潮前表现为最低;涨潮前、涨落潮过程和落潮后均表现为芦苇湿地CO2∶CH4低于短叶茳芏湿地(P<0.05);河口潮汐湿地CO2∶CH4为空间变异性>时间变异性,潮汐、植物和温度均对CO2∶CH4的变化具有一定的调节作用。     

洞庭湖湿地3个林龄杨树人工林叶与土壤碳氮磷生态化学计量特征

选取洞庭湖洲滩湿地挖沟抬垄造林的6林龄、9林龄和13林龄杨树人工纯林为研究对象,通过比较不同林龄杨树叶及沟垄土壤的C、N、P含量差异,研究湿地杨树人工林不同生长阶段养分元素的分配格局及生态化学计量学特征,揭示杨树种植对洞庭湖湿地生态系统的影响。结果显示,叶N、叶P以及C∶P和N∶P与林龄显著相关,但叶C和C∶N与林龄不相关。3个林龄杨树人工林叶N∶P均大于16,说明P是限制洞庭湖杨树生长发育的主要因子,9林龄叶P量显著低于6林龄和13林龄,而N∶P和C∶P则显著高于6林龄和13林龄,说明P的限制在9林龄尤为显著。3个林龄湿地杨树人工林树垄和树沟土壤有机C、全N和C∶N呈现出与林龄和土层深度的负相关关系,但全P与两者没有显著关系。C∶P在树垄样地中呈现出与林龄和土层深度的负相关关系,而在树沟样地中呈现出与土层深度的正相关关系,与林龄无显著关系。N∶P在9林龄和13林龄树垄样地和6林龄树沟样地中与土层深度呈负相关关系,说明挖沟抬垄造林方式不利于土壤有机C和全N的积累,也不利于维持洞庭湖湿地土壤的肥力。     

Trade-off between leaf chlorophyll and betacyanins in Suaeda salsa in the Liaohe estuary wetland in northeast China

Aims Pigment composition is an important functional trait that can be affected by environmental factors. The objective of this study was to investigate the effect of soil salinity on pigment composition in Suaeda salsa by comparing chlorophyll and betacyanin content in the Liaohe estuary wetland, a typical coastal wetland in northeast China.Methods We investigated the plant biomass, percentage of red leaves and pigment content (chlorophyll a, chlorophyll b and betacyanins) in S. salsa in intertidal and supratidal zones of the upper, middle and lower reaches of the Liaohe estuary wetlands. The Na + content of both the soil and plant was also measured. Full analysis of variance and multivariate analysis were used to compare differences in pigment content and Na + content between the supratidal and intertidal zones.Important findings Pigment composition was significantly affected by soil salinity. With increasing soil salinity, the percentage of red leaves was higher in the intertidal zone than in the supratidal zone. In all three reaches, plants had lower chlorophyll a content and higher betacyanin content in the intertidal zone than in the supratidal zone. Compared to chlorophyll a, chlorophyll b was less sensitive to soil salinity. There were no differences in chlorophyll b content between the intertidal and supratidal zones in the upper and lower reaches. Furthermore, pigment composition was associated with both the plant tissue and soil Na + content. Compared to the supratidal zone, the intertidal zone had a higher Na + content in plants. There was a negative relationship between plant chlorophyll content and soil Na + content, but a positive relationship between betacyanin content and soil Na + content. Overall, the results indicated that there might be a trade-off between leaf chlorophyll and betacyanin content in S. salsa to maintain its growth and survival in high salinity environments.