秦岭华北落叶松人工林叶茎根氮磷含量动态变化与N:P化学计量学特征研究
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Vol. 19 No. 2Apr. 2021第19卷第2期2021 年 4 月中国水土保持科学Science of Soil and Water Conservation不同林龄油松人工林土壤碳、氮和磷生态化学计量特征杨霞,陈丽华覮,郑学良(北京林业大学水土保持学院,100083,北京)摘要:探究林龄对油松人工林土壤有机碳、全氮和全磷质量分数及其生态化学计量特征的影响,以期指导林木生长环境调节,为林地土壤肥力管理提供参考。
2018年6月在辽宁省抚顺县温道林场选取3个不同林龄油松人工林(42,65和85年)作为研究对象,分别测定0 ~20、>20 ~40和>40 ~60 cm 层土壤有机碳、全氮和全磷质量分数。
结果表明:1)3个林龄0~60 cm 层土壤有机碳、全氮和全磷质量分数分别为15. 73 ~47. 67,0.40 - 1.58和1. 11 - 2. 27 g/kg ,林龄和土层深度对其均有极显著影响(P <0. 01), 土壤有机碳和全氮质量分数随林龄先增加后减少,随土层加深逐渐较少。
2)3个林龄0 ~60cm 层土壤碳:氮、碳:磷和氮:磷分别为36. 19 ~ 42. 43,10. 40 ~ 39. 44和 0. 26 - 1. 33,林龄和土层深度对土壤碳:磷和氮:磷存在极显著影响(P <0. 01),对土壤碳:氮则无明显影响(P >0. 05)o 3)土壤碳:氮与土壤全氮显著相关,与土壤有机碳相关性不明显;碳:磷与有机碳和全磷均显著相关;氮:磷与全氮和磷显著相关。
综上,研究中油松林土壤有机碳和全氮质量分数随林龄增加,林龄达到一定阶段后开始减少,并且土壤氮素矿化能力较弱,土壤氮素贫瘠,在以后的经营中应该对土壤养分状况进行适当的调整。
关键词:林龄;油松人工林;碳氮磷;生态化学计量;辽东低山区中图分类号:S758.5 + 3 文献标志码:A 文章编号:2096-2673(2021)02-0108-09DOI : 10. 16843/j . sswc. 2021 . 02. 014Ecological stoichiometry characterization of soil carbon , nitrogen , and phosphorus of Pinus tabuliformis plantations at different stand agesYANG Xia , CHEN Lihua , ZHENG Xueliang(School of Soil and Water Conservation , Beijing Forestry University, 100083 , Beijing, China)Abstract : [ Background ] This work is to investigate the effects of concentrations and stoichiometric ofsoil organic C ( carbon ) , total N ( nitrogen ) and total P ( phosphorus ) in Pinus tabuliformis plantation atdifferent age stages , and to provide theoretical guidance for the regulation of the growth environment of forests and a reference for the management of soil fertility in forests. [ Methods ] In June 2018, a surveywas conducted in Wendao Forest Farm , Fushun county , Liaoning province , and Pinus tabulaeformis plantations of different forest ages (42, 65, and 85 years) were selected as the research objects. Three plots with a total area of 20 m X 20 m ( 9 plots in total ) were set up respectively , and took three soil sample collection points (27 sampling points in total) according to the upper , middle and lower routes.The sampling points were more than 5 m from the boundary. Sampling was conducted according to soildepth of 0 - 20, >20 - 40, >40 - 60 cm at the sampling point. Soil organic C was determined by potassium dichromate oxidation-heating method , soil total N was determined by potassium dichromate sulfuric acid digestion method , the determination of soil total P was determined using a Mo-Sb moltenNaOH anti colorimetry. [ Results ] 1) The contents of soil organic C , total N and total P in 0 -60 cm soil收稿日期:2019 09 02修回日期:2020 06 01项目名称:国家重点研发计划项目“黄土残塬沟壑区水土保持型景观优化与特色林产业技术及示范”(2016YFC0501704)第一作者简介:杨霞(1992—),女,硕士研究生。
落叶松人工林生态化学计量特征研究综述
王嘉
【期刊名称】《辽宁林业科技》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】在落叶松人工林稳定性和服务功能下降的背景下,探寻其养分循环特征和限制性营养元素至关重要。
生态化学计量学理论关注生态系统的元素平衡和动态变化,并以元素间的比例关系揭示养分供应与林木生长发育间的关系,在森林生态系统中已广泛应用。
该文从已有研究入手,总结了落叶松人工林生态化学计量特征、限制性营养元素分析和化学计量特征影响因素等相关研究结果,以期推动生态化学计量学理论在落叶松人工林中的应用,为施肥等生态管理措施的开展提供依据,促进落叶松人工林的持续健康发展。
【总页数】4页(P52-55)
【作者】王嘉
【作者单位】辽宁省林业科学研究院;辽宁省森林生态重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】S791.22
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1.华北落叶松人工林土壤碳氮磷生态化学计量特征
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3.不同林龄华北落叶松人
工林针叶-凋落叶-土壤碳氮磷生态化学计量特征4.不同林龄麻栎人工林土壤生态化学计量特征研究5.不同林龄马尾松人工林叶片–土壤碳氮磷生态化学计量特征研究
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秦岭山地主要森林凋落物化学组分白龙龙;李银;侯琳;罗春林;耿增超;成鸿飞【摘要】[目的]分析秦岭山地主要森林凋落物的化学组分,为应用Yass007土壤碳模型估算和预测秦岭山地森林土壤有机碳变化动态提供必要参数.[方法]利用醇浸提法和酸碱洗涤法,测定生长于秦岭火地塘的华山松(Pinus armandi)、油松(Pinus tabulaeformis)、云杉(Picea asperata)、华北落叶松(Larix princi pis-rupprechti)、锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)和红桦(Betula albo-sinensis)6个主要树种非木质凋落物、细木质凋落物、粗木质凋落物中的醇溶性(ESC)、水溶性(WSC)、酸溶性(ASC)和不溶性(NSC)4类化合物的含量.[结果](1)不同树种凋落物的化学组分含量差异显著(P<0.05),针叶树种凋落物中ESC、WSC、ASC和NSC的含量分别为(78.23±39.51)~(102.11±40.48) g/kg、(106.43±36.66)~(144.25±60.02) g/kg、(482.09±73.01)~(507.09±56.58)g/kg和(277.42±25.13)~(314.03±16.08) g/kg;阔叶树种的凋落物中ESC、WSC、ASC和NSC的含量则分别为(111.63±68.24)~(129.99±39.10) g/kg、(158.64±70.36)~(184.96±51.20) g/kg、(452.28±51.95)~(489.56±52.39) g/kg和(232.77±44.44)~(240.17±94.81)g/kg.(2)各树种不同凋落物类型间化学组分含量差异显著(P<0.05),非木质、细木质和粗木质凋落物中的ESC、WSC、ASC和NSC的含量分别为(21.27士4.12)~(175.77±24.30) g/kg、(53.30±2.40)~(237.10±29.73) g/kg、(404.23±15.79)~(597.45±4.88) g/kg和(166.11±69.77)~(327.98±4.91)g/kg.(3)聚类分析结果表明,秦岭山地主要树种凋落物可分为两大类,华山松、油松、华北落叶松和云杉这4种针叶树种聚为一类,红桦和锐齿栎这2种阔叶树种聚为一类.[结论]在不同区域应用Yas007土壤碳模型时,不宜直接采用模型提供的凋落物4类化合物含量参数.【期刊名称】《西北农林科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(044)005【总页数】8页(P89-96)【关键词】凋落物;化学组分;Yasso07土壤碳模型;碳释放;秦岭山地【作者】白龙龙;李银;侯琳;罗春林;耿增超;成鸿飞【作者单位】西北农林科技大学林学院,陕西杨凌712100;中国科学院植物研究所,植被与环境变化国家重点实验室,北京100093;西北农林科技大学林学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学林学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌712100;陕西省龙草坪林业局,陕西杨凌712100【正文语种】中文【中图分类】S718.51+9土壤有机碳储量占全球土壤碳储量的62%,其波动对全球气候变化和食物安全有重要影响[1]。
第32卷 第3期V o l .32 No .3草 地 学 报A C T A A G R E S T I A S I N I C A2024年 3月M a r . 2024d o i :10.11733/j.i s s n .1007-0435.2024.03.019引用格式:阿的哈则,常 涛,秦瑞敏,等.人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究[J ].草地学报,2024,32(3):827-837A D I -h a -z e ,C HA N G T a o ,Q I N R u i -m i n ,e t a l .C h a n g e s i nS o i l C a r b o n ,N i t r o g e n ,P h o s p h o r u sC o n t e n t a n dS t o i c h i o -m e t r i cC h a r a c t e r i s t i c s o fA r t i f i c i a lG r a s s l a n dS o i l s [J ].A c t aA gr e s t i aS i n i c a ,2024,32(3):827-837人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究阿的哈则1,4,常 涛1,4,秦瑞敏1,4,魏晶晶1,2,苏洪烨1,4,胡 雪1,4,马 丽1,张中华1,史正晨1,4,李 珊1,袁 访1,李宏林1,3,周华坤1*(1.中国科学院西北高原生物研究所,青海省恢复生态学重点实验室,青海西宁810008;2.青海师范大学,青海西宁810016;3.青海大学,青海西宁810016;4.中国科学院大学,北京100049)收稿日期:2023-08-27;修回日期:2023-12-18基金项目:国家自然科学基金联合基金项目(U 21A 20186);青海省自然科学基金创新团队项目(2021-Z J -902);第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019Q Z K K 0302-02)资助作者简介:阿的哈则(1997-),男,彝族,四川冕宁人,硕士研究生,主要从事恢复生态学研究,E -m a i l :2548414897@q q.c o m ;*通信作者A u -t h o r f o r c o r r e s p o n d e n c e ,E -m a i l :h k z h o u @n w i pb .c a s .c n 摘要:人工草地建植是治理三江源地区草地退化最有效的方法之一㊂本研究以三江源地区不同牧草播种的土壤为研究对象,通过分析土壤中关键养分元素的含量及其比例关系,揭示了土壤养分的可获得性碳㊁氮㊁磷元素循环和平衡机制㊂研究结果显示,人工草地土壤有机碳㊁全氮和全磷含量明显高于退化草地;混播人工草地对土壤养分改善效果优于单播人工草地;进一步的相关性分析表明,土壤CʒN 比值受到碳素和氮素限制,土壤CʒP 比值受到碳素限制,土壤NʒP 比值受到碳素和氮素的限制㊂综上所述,碳和氮是该地区主要限制养分元素,因此可以适当添加碳氮养分来改善人工草地的土壤质量㊂研究结果对于三江源地区通过合理牧草混播方式改善土壤质量提供了重要参考依据㊂关键词:三江源;人工草地;碳氮磷;化学计量特征中图分类号:T B 99 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2024)03-0827-11C h a n g e s i nS o i l C a r b o n ,N i t r o g e n ,P h o s ph o r u sC o n t e n t a n d S t o i c h i o m e t r i cC h a r a c t e r i s t i c s o fA r t i f i c i a lG r a s s l a n dS o i l sA D I -h a -z e 1,4,C H A N G T a o 1,4,Q I N R u i -m i n 1,4,W E I J i n g -j i n g 1,2,S U H o n g -y e 1,4,HU X u e 1,4,MA L i 1,Z H A N GZ h o n g -h u a 1,S H I Z h e n g -c h e n 1,4,L I S h a n 1,Y U A NF a n g 1,L IH o n g-l i n 1,3,Z H O U H u a -k u n 1*(1.Q i n g h a i P r o v i n c i a lK e y L a b o r a t o r y o fC o l dR e g i o n sR e s t o r a t i o nE c o l o g y ,N o r t h w e s t I n s t i t u t e o f P l a t e a uB i o l o g y,C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s ,X i n i n g ,Q i n g h a i P r o v i n c e 810008,C h i n a ;2.C o l l e g e o fG e o g r a p h y S c i e n c e ,Q i n g h a iN o r m a lU n i v e r s i t y ,X i n i n g ,Q i n g h a i P r o v i n c e 810016,C h i n a ;3.C o l l e g e o fE c o -E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g ,Q i n g h a iU n i v e r s i t y ,X i n i n g ,Q i n gh a i P r o v i n c e 810016,C h i n a ;4.U n i v e r s i t y o fC h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s ,B e i j i n g 100049,C h i n a )A b s t r a c t :A r t i f i c i a l g r a s s l a n de s t a b l i s h m e n t i sa ne f f e c t i v e m e t h o df o rm a n a g i n gg r a s s l a n dd e gr a d a t i o ni n t h eS a n j i a n g y u a na r e a .T h i s s t u d y a n a l y z e d t h e a v a i l a b i l i t y of s o i l n u t r i e n t s a n d t h em e c h a n i s mo f c a r b o n ,n i t r og e n ,a n d ph o s p h o r u s c y c li n g a n d b a l a n c i n g b y e x a m i n i n g t h e c o n t e n t o f k e y nu t r i e n t e l e m e n t s a n d t h e i r p r o p o r t i o n a l r e l a t i o n s h i p s i ns o i l s s o w nw i t hd i f f e r e n t p a s t u r e g r a s s e s i n t h eS a n j i a n g yu a na r e a .T h e f i n d s s u g g e s t t h a t t h e c o n t e n t s o f s o i l o r g a n i c c a r b o n ,t o t a l n i t r o g e n ,a n d t o t a l p h o s p h o r u s i n t h e a r t i f i c i a l gr a s s -l a n dw e r e s i g n i f i c a n t l y h i g h e r t h a n t h o s e i n t h e d e g r a d e d g r a s s l a n d .A d d i t i o n a l l y ,t h e s o i l n u t r i e n t i m pr o v e -m e n t e f f e c t o fm i x e d -s e e d e da r t i f i c i a l g r a s s l a n dw a sb e t t e r t h a nt h a to f s i n gl e -s e e d e da r t i f i c i a l g r a s s l a n d .F u r t h e r c o r r e l a t i o n a n a l y s e s r e v e a l e d t h a t s o i l C ʒNw a s l i m i t e d b y c a r b o n a n d n i t r o ge n ,s o i l C ʒPw a s l i m -i t e db y c a r b o n ,a n d s o i lNʒPw a s l i m i t e db y c a r b o na n dn i t r o g e n .I n s u m m a r y ,t h em a i n l i m i t i n g nu t r i e n t e l e m e n t s i n t h e r e g i o n a r e c a r b o n a n dn i t r o g e n .T h e r e f o r e ,s u p p l e m e n t i n g t h e s e n u t r i e n t s a p p r o p r i a t e l y ca n草地学报第32卷i m p r o v e t h e s o i l q u a l i t y o f a r t i f i c i a l g r a s s l a n d.T h i s s t u d y s r e s u l t s p r o v i d ea nv a l u a b l e r e f e r e n c e f o r s o i l q u a l i t y i m p r o v e m e n t i n t h eS a n j i a n g y u a na r e a t h r o u g h r a t i o n a l p a s t u r em i x i n g.K e y w o r d s:S a n j i a n g y u a n;A r t i f i c i a l g r a s s l a n d;C a r b o n,n i t r o g e n a n d p h o s p h o r u s;S t o i c h i o m e t r y c h a r a c t e r i s t i c s生态化学计量学是一门以生物学㊁化学㊁物理学㊁生态学和化学计量学为基本原理,研究生物系统能量平衡和多种化学元素(主要是碳氮磷)平衡的新兴学科[1-2]㊂土壤碳氮磷化学计量特征的研究是近年来生态学领域的研究热点[3],碳氮磷作为土壤的主要营养成分,在很大程度上决定土壤肥力,进而影响植物生长发育[4]㊂土壤是生态系统许多生态过程的主要载体,是植物赖以生存的重要基质和环境条件,凋落物所形成的有机质及岩石风化释放的养分都聚集在土壤中,供给地上植被生长发育[5]㊂全球土壤有机碳储存量远高于生物碳库和大气碳库,土壤有机碳的微小波动可能会影响生态系统可持续性[6],土壤碳氮磷是陆地生态系统中限制植物生长和不同生态过程的重要元素,碳氮磷作为土壤养分重要营养元素,是生态系统中植物群落组成㊁演替和稳定的主要驱动因素[7]㊂另外,土壤碳氮磷化学计量比在生态化学计量学中具有重要地位,可以用来判断土壤有机质的分解速率㊁养分限制状况和碳氮磷饱和状态等[8],因此,研究土壤碳氮磷含量及其化学计量特征对于认识土壤养分循环平衡机制具有重要意义㊂高寒草甸是三江源区重要的草地生态系统,不仅提供肉㊁奶㊁皮㊁毛等直接经济价值的产品,同时还承担调节气候㊁涵养水源㊁防风固沙㊁生物多样性保育㊁初级生产力和碳固持等极其重要的生态服务功能[9-10]㊂然而,长期过度放牧㊁气候变化㊁虫鼠害和牧区政策偏差等因素导致高寒草甸大面积退化,甚至形成大面积次生裸地 黑土滩 [11-12],这些情况导致地上生物量下降,土壤微生物数量和水分含量降低,优质牧草消失,生物多样性减少,固碳能力减弱,从而改变了该区域土壤中关键养分元素的含量及比例关系[13]㊂三江源地区 黑土滩 已完全失去恢复能力,需要人工辅助来恢复[14]㊂因此,人工草地建植是治理三江源地区草地退化最有效的方法之一[15],已被广泛应用,并产生了 黑土滩人工草地 ,作为一种人工植被出现在三江源区㊂人工草地可以在短时间内提高植物群落的盖度㊁高度㊁生物量及物种多样性[16],还有利于土壤团聚体的形成,增加土壤团聚体的体积,使其具有较强的稳定性,从而改善 黑土滩 表层土壤结构,提高土壤含水量[17]㊂此外,人工草地建植还可以减少土壤中的碳流失,增加植被的碳储量,增加土壤固碳能力[18]㊂但是,在草种的选择和搭配方面也十分重要㊂有研究表明,豆禾种类和比例的搭配可以显著提高土壤养分的供给[19]㊂因此,对不同牧草混播人工草地土壤状况的研究是十分必要的㊂本研究选择耐寒和利用价值高且被广泛运用于三江源地区退化草地修复的本地禾草垂穗披碱草(E l y m u s n u t a n s)和草地早熟禾(P o a p r a t e n s i s),以及对禾本科植物生长发育起着促进作用的豆科植物呼伦贝尔苜蓿(M c d i c a g o f a l c a t a)为人工种植草种[20-21]㊂使用对比分析法,对不同牧草播种的人工草地土壤进行分析,探讨不同牧草播种的人工草地土壤碳氮磷含量及其生态化学计量特征变化规律,以期为三江源地区通过合理牧草混播的方式改善土壤养分和修复退化草地提供科学依据㊂1材料与方法1.1试验区概况试验区位于青海省果洛藏族自治州玛沁县,是三江源高寒草甸研究观测站军牧场试验点,其经纬度范围为34ʎ22'~34ʎ20'N,100ʎ30'~100ʎ29'E,海拔约为4100m㊂该区属于典型的大陆高寒季风气候区,日照时间长,太阳辐射强,无绝对的无霜期㊂年均气温极低,仅有0.7ħ,而年降雨量则为423m m~565m m,主要集中在植物生长期的5月至8月,即雨热同期㊂该区是典型的高寒草甸生态系统,土壤为高寒草甸土,主要由莎草科和禾本科等植物组成,如高山嵩草(K o b r e s i a p y g m a e a)㊁矮嵩草(K o b r e s i a h u m i l i s)㊁垂穗披碱草㊁草地早熟禾㊁细叶亚菊(A j a n i a t e n u i f o l i a(J a c q.)T z v e l)㊁甘肃马先蒿(P e d i c u l a r i sk a n s u e n s i s M a x i m)黄帚橐吾(L i g u l a r i a v i r g a u r e a(M a x i m.)M a t t f)㊁青海刺参(M o r i n a k o k o n o r i c a H a o)等㊂1.2试验设计在2016年1月至2018年12月期间,针对果洛军牧场一块地势相对平坦的重度退化高寒草甸,进行了随机区组试验设计㊂该试验选择了垂穗披碱草㊁草地早熟禾和呼伦贝尔苜蓿进行播种,共划分为828第3期阿的哈则等:人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究8组处理(详见表1),每组处理包含3个重复,共计24个小区,每个小区面积为3mˑ3m ,且相邻小区间隔1m ㊂试验于2016年5月进行播种操作,播种前通过农具对试验地进行了翻耕处理,并将由青海省牧草良种繁殖场提供的牧草种子混匀后撒播㊂为避免放牧干扰,试验地进行了围栏保护,并协调当地牧民进行鼠害防治,尽可能避免鼠兔等啮齿类动物的干扰㊂为避免牧草之间的竞争,播种当年的苗期进行了杂草清除㊂杂草清除采用人工除草方式,将除试验草种以外的杂草剔除㊂对照组不进行任何处理㊂播种时,垂穗披碱草的播种量为3g ㊃m -2,草地早熟禾的播种量为0.75g ㊃m -2,呼伦贝尔苜蓿的播种量为1.5g㊃m -2,均按照青海省建植人工草地的标准进行[22]㊂表1 牧草混播处理及其播种量T a b l e 1 G r a s sm i x e d s o w i n g t r e a t m e n t a n d i t s s o w i n g am o u n t 标号L a b e l混播处理M i x e d t r e a t m e n t s拉丁名L a t i nn a m e播种量S e e d e d r a t e s /g㊃m -2E 垂穗披碱草E l y m u s n u t a n s 3.000P 草地早熟禾P o a p r a t e n s i s 2.250M呼伦贝尔苜蓿M c d i c a go f a l c a t a 4.500C K对照组--E P垂穗披碱草+草地早熟禾E l y m u s n u t a n s +P o a p r a t e n s i s 4.500+1.125E M 垂穗披碱草+呼伦贝尔苜蓿E l y m u s n u t a n s +M c d i c a g o f a l c a t a 4.500+2.250P M草地早熟禾+呼伦贝尔苜蓿P o a p r a t e n s i s +M c d i c a go f a l c a t a 1.125+2.250E P M 垂穗披碱草+草地早熟禾+呼伦贝尔苜蓿E l y m u s n u t a n s +P o a p r a t e n s i s +M c d i c a go f a l c a t a 1.000+0.750+1.500注:对照组的处理方式为维持原始土壤状态,未作任何处理N o t e :T h e t r e a t m e n t o f t h e c o n t r o l g r o u p w a s t om a i n t a i n t h e o r i g i n a l s o i l s t a t ew i t h o u t a n y tr e a t m e n t 1.3 样品采集在2018年9月,进行了样品采集工作㊂在每个小区对角线上选择了3个点作为土壤取样点,并使用内径为5厘米的土钻分别从0~10c m ,10~20c m 和20~30c m 的深度采集土壤样品㊂采集的根土混合样品放入塑封袋中,并带回实验室㊂在实验室中,使用孔径为0.28m m 的60目标准土壤筛对样品进行过筛,然后将过筛后的土样放置在阴凉通风的地方自然风干,以用于后续的土壤有机碳(S o i l o r ga n i c c a rb o n ,S O C )㊁全氮(T o t a l n i t r o g e n ,T N )和全磷(T o t a l p h o s p h o r o u s ,T P )含量的测定㊂具体测定方法如下:土壤有机碳(S O C )含量采用油浴加热重铬酸钾氧化容量法进行测定,土壤全氮(T N )和全磷(T P )含量则采用全自动间断化学分析仪进行测定㊂通过计算S O C 与T N 之间的比值(C ʒN )㊁S O C 与T P 之间的比值(CʒP )以及T N与T P 之间的比值(NʒP ),来表示土壤的化学计量特征㊂1.4 数据分析数据分析方面,首先使用E x c e l 2021对数据进行预处理,然后采用S P S S25.0进行单因素方差分析(O n e -W a y A N O V A )和P e a r s o n 相关性分析㊂对于差异显著的结果,采用D u n c a n 多重比较方法进行进一步分析,其中P <0.05表示差异显著㊂最后,使用O r i gi n2023进行绘图㊂2 结果与分析2.1 不同牧草混播人工草地土壤碳氮磷的差异由表2可知,不同处理方法对土壤中的有机碳(S O C )㊁全氮(T N )和全磷(T P)含量产生了显著影响㊂其中,E P ,E M ,P M ,E 和M 处理的土壤S O C 含量显著高于C K 处理,而P 处理的土壤S O C 含量则显著降低(P <0.05)㊂E P ,E M ,P M ,E 和M 处理的土壤T N 含量也显著高于C K 处理,而E P M 和P 处理的土壤T N 含量则显著降低(P <0.05)㊂E P ,E M ,P M ,E ,和M 处理土壤T N 含量显著高于C K ,而E P M 处理土壤T N 含量则显著低于C K (P <0.05)㊂928草 地 学 报第32卷表2 不同牧草混播人工草地土壤有机碳㊁全氮㊁全磷含量T a b l e 2 T h e c o n t e n t s o f s o i l o r g a n i c c a r b o n ,t o t a l n i t r o g e n a n d t o t a l p h o s p h o r u s i na r t i f i c i a l gr a s s l a n dm i x e dw i t h d i f f e r e n t f o r a ge s 标号L a b e l 有机碳S O C/g ㊃k g-1全氮T N/g ㊃k g-1全磷T P/g ㊃k g-1E P M 27.31ʃ0.32c d2.71ʃ0.06d0.60ʃ0.01bE P 30.25ʃ0.35a3.15ʃ0.05a b0.61ʃ0.01a bE M 29.72ʃ0.97a3.22ʃ0.11a0.62ʃ0.01abP M 29.17ʃ0.16a b2.21ʃ0.02a0.60ʃ0.01bM 29.01ʃ0.03a b3.01ʃ0.08b c0.59ʃ0.01bE 28.34ʃ0.19bc3.08ʃ0.01a b0.64ʃ0.02aP 26.83ʃ0.11d2.69ʃ0.01d0.60ʃ0.01bC K27.30ʃ0.07cd 2.88ʃ0.01c0.60ʃ0.01b注:E P M ,垂穗披碱草+草地早熟禾+呼伦贝尔苜蓿;P M ,草地早熟禾+呼伦贝尔苜蓿;E M ,垂穗披碱草+呼伦贝尔苜蓿;E P ,垂穗披碱草+草地早熟禾;C K ,对照组;M ,呼伦贝尔苜蓿;P ,草地早熟禾;E ,垂穗披碱草㊂不同字母表示不同牧草混播人工草地的差异显著(P <0.05),表中值为平均值ʃ标准误,下表同N o t e :E P M ,E l y m u s n u t a n s +P o a p r a t e n s i s +M e d i c a go f a l c a -t a ;P M ,P o a p r a t e n s i s +M e d i c a g o f a l c a t a ;E M ,E l ym u sn u t a n s +M e d i c a g o f a l c a t a ;E P ,E l ym u s n u t a n s +P o a p r a t e n s i s ;C K ,c o n t r o l g r o u p ;M ,M e d i c a g o f a l c a t a ;P ,P o a p r a t e n s i s ;E ,E l y m u sn u t a n s .D i f f e r e n t l e t t e r si n d i c a t ed i f f e r e n c e si n a r t i f i c i a l g r a s s l a n d s m i x e dw i t hd i f f e r e n t g r a s s e s (P <0.05),T h em e d i a n i n t h e t a b l e i s t h e a v -e r a geʃs t a n d a r d e r r o r ,t h e s a m e a s b e l o wt a b l e 如图1所示,E M 处理的表层土壤S O C 含量最高,为32.259g ㊃k g -1,除P M 和M 处理外,其他处理的土壤S O C 含量均随着土壤深度的增加呈现下降趋势㊂E P M 处理土壤S O C 含量在三个土层上差异显著,其他处理的土壤S O C 含量在0~10c m 和10~20c m 土壤层没有显著差异,显著高于20~30c m 土壤层(P <0.05)㊂E M 处理的表层土壤T N 含量最高,为3.93g ㊃k g -1㊂除了P M ,C K 和M 处理外,其他处理的土壤T N 含量随着土壤深度的增加而降低㊂P 处理的土壤T N 含量在土壤表层显著高于10~20c m 和20~30c m深度层次(P <0.05)㊂土壤T P 含量在不同处理中差异较大,E P M ,E P ,E M ,P M 和P 处理土壤T P 含量在0~10c m 土壤层中最高,E 处理在10~20c m 中最高,C K 和P 处理土壤T N 含量在20~30c m 土壤层中最高,且E P 处理中三层土壤之间均存在显著差异,P 处理土壤T P 含量在0~10c m土壤层显著高于10~20c m 和20~30c m 土壤层(P <0.05)㊂038第3期阿的哈则等:人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究图1 不同牧草混播人工草地土壤碳氮磷含量的差异F i g .1 T h e d i f f e r e n c e o f s o i l c a r b o n ,n i t r o g e na n d p h o s p h o r u s c o n t e n t i nd i f f e r e n t f o r a g em i x e da r t i f i c i a l gr a s s l a n d s 注:不同小写字母表示不同处理同一土壤层差异显著,不同大写字母表示同一处理不同土壤层差异显著,下图同N o t e :D i f f e r e n t l o w e r c a s e l e t t e r s i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s i n t h e s a m e s o i l l a y e r u n d e r d i f f e r e n t t r e a t m e n t s ,a n dd i f f e r e n t u p pe r c a s e l e t -t e r s i n d i c a t e s i g n if i c a n t d i f f e r e n c e s i nd i f f e r e n t s o i l l a ye r s u n d e r t h e s a m e t r e a t m e n t ,t h e s a m e a s b e l o w 138草地学报第32卷2.2不同牧草混播人工草地土壤碳氮磷化学计量特征的差异由表3可知,不同牧草混播人工草地的土壤碳氮磷化学计量特征比较结果如下:C K处理与E P M处理之间土壤CʒN比值差异显著,C K处理土壤的CʒP比值显著高于E P M,E和P处理, P M处理土壤的NʒP比值显著高于C K处理(P<0.05)㊂图2显示,在0~10c m土壤层中,除P处理外, E P M处理土壤的CʒN比值显著高于其他处理(P<0.05)㊂随着土壤深度的增加,不同处理之间的土壤CʒN比值差异较大㊂E P处理土壤的CʒN 比值在20~30c m土壤层显著高于0~10c m和10 ~20c m土壤层,而E M处理土壤的CʒN比值在10~20c m和20~30c m土壤层显著高于0~10c m 土壤层(P<0.05)㊂各处理土壤的CʒP比值在0~ 10c m土壤层中无明显差异㊂随着土壤深度的增加,土壤的CʒP比值整体呈下降趋势,除了E P M 和E P处理外,其余处理的CʒP比值在0~10c m 和10~20c m土壤层中显著高于20~30c m土壤层(P<0.05)㊂土壤的NʒP比值也随着土壤深度的增加而下降,且E M,E M,P和M处理土壤的NʒP 比值在0~10c m和10~20c m土壤层中显著高于20~30c m土壤层(P<0.05)㊂表3不同牧草混播人工草地土壤化学计量特征T a b l e3 S o i l s t o i c h i o m e t r y c h a r a c t e r i s t i c s o fa r t i f i c i a l g r a s s l a n dw i t hm i x e d p a s t u r e标号L a b e l CʒN CʒP NʒPE P M10.13ʃ0.34a45.38ʃ0.09c4.51ʃ0.14cE P9.52ʃ0.08b c d49.01ʃ1.03a5.18ʃ0.06a bE M9.23ʃ0.01c d47.96ʃ0.84b5.20ʃ0.11a bP M9.08ʃ0.01d49.06ʃ0.35a5.40ʃ0.03aC K9.48ʃ0.04b c d45.92ʃ0.79a b4.84ʃ0.10b cE9.20ʃ0.04c d44.52ʃ1.29c4.84ʃ0.16b cP9.97ʃ0.07a b44.45ʃ0.22c4.45ʃ0.05cM9.71ʃ0.28a b c49.35ʃ0.69a5.12ʃ0.22ab 238第3期阿的哈则等:人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究图2 不同牧草混播的人工草地土壤化学计量特征的差异F i g .2 D i f f e r e n c e s i n s o i l s t o i c h i o m e t r i c c h a r a c t e r i s t i c s o f a r t i f i c i a l g r a s s l a n dw i t hd i f f e r e n t f o r a gem i x t u r e s 2.3 不同牧草混播人工草地土壤碳氮磷含量与化学计量特征的相关性对每种处理的三层土壤碳氮磷含量取平均值,并进行P e a r s o n 相关分析(图3)㊂结果显示:土壤有机碳(S O C )含量与总氮(T N )含量㊁C ʒP 比值和NʒP 比值存在显著正相关关系,相关系数分别为0.92,0.82和0.90,而与C ʒN 比值存在显著负相关关系,相关系数为-0.67(P <0.05)㊂T N 含量与C ʒN 比值也呈现出负显著相关关系,而与NʒP 比值存在正显著相关关系(P <0.05)㊂T P 与化学计量比均没有显著相关性,而N ʒP 比值与C ʒN 比值存在显著负相关关系,与C ʒP 比值存在显著正相关关系(P <0.05)㊂338草地学报第32卷图3土壤碳氮磷与化学计量特征的相关性分析F i g.3 C o r r e l a t i o na n a l y s i s o f s o i l c a r b o n,n i t r o g e na n d p h o s p h o r u sw i t hs t o i c h i o m e t r i c c h a r a c t e r i s t i c s注:图中S O C,T N,T P,CʒN,CʒP和NʒP分别表示土壤有机碳㊁全氮㊁全磷㊁碳氮比㊁碳磷比和氮磷比,椭圆的形状与方向代表正负,颜色为对应系数N o t e:I n t h e f i g u r e,S O C,T N,T P,CʒN,CʒPa n dNʒPr e p r e s e n t s o i l o r g a n i c c a r b o n,t o t a l n i t r o g e n,t o t a l p h o s p h o r u s,c a r b o n/n i t r o g e nr a t i o, c a r b o n/p h o s p h o r u s r a t i o a n dn i t r o g e n/p h o s p h o r u s r a t i o,r e s p e c t i v e l y,a n d t h e s h a p e a n dd i r e c t i o no f t h e e l l i p s e s r e p r e s e n t p o s i t i v e a n dn e g a t i v e, a n d t h e c o l o u r s a r e t h e c o r r e s p o n d e n c e c o e f f i c i e n t s3讨论3.1土壤碳氮磷含量对退化草地与恢复草地的响应研究表明,土壤碳氮磷是植物生长发育的重要生源元素[23]㊂在本研究中,E P,E M和P M混播人工草地的土壤有机碳和全氮含量显著高于C K处理(P<0.05)㊂近年来,许多国内外学者进行了豆禾牧草混播后土壤养分及其植被生产力变化特征的研究,并认为豆禾混播后土壤养分和植被生产力均得到改善[24]㊂马玉寿等[25]也认为垂穗披碱草植株高大,而草地早熟禾植株矮小,这两种禾草之间存在生态位互补,从而使土壤养分得到改善㊂此外,研究表明土壤有机碳主要来源于植被凋落物和根系分泌物[26],土壤中的氮素则来源于动植物残体分解的有机质和生物固氮[27]㊂因此,E P,E M和P M混播人工草地土壤有机碳含量较高的原因可能是这些禾草具有较高的植被生产力㊁地上部分凋落物㊁地下根系分泌物及其死根,有利于土壤有机碳的积累[28];P 单播人工草地导致土壤有机碳含量减少可能是由于单一作物种植减少了不同植物残体的输入,减少了土壤有机质的来源[18]㊂另外,草地早熟禾快速生长和高生物量的特点也使其植物残体分解速度较快㊂当早熟禾植物凋落后,在土壤中迅速分解,进而导致土壤有机碳含量减少[29]㊂此外,早熟禾根系质量相对较小,而根系是植物向土壤输入有机碳的主要途径之一㊂因此,根系质量较小意味着有机碳输入较少,进而导致土壤有机碳含量减少[30]㊂同时,相对于C K处理,E P,E M混播和E单播人工草地的土壤全磷含量较高㊂E M和P M土壤全磷含量较高的原因可能是豆禾混播可以在根际上形成磷养分利用空间㊁磷源利用差异性等优势,因此,土壤全磷含量也得到提高,有利于磷元素的积累[31]㊂而E单播人工草地土壤全磷含量较高,可能是因为草地早熟禾单播没有豆科植物进行固氮作用,氮磷供应平衡系统未受到影响,较低氮素供应使得植被不需要吸收更多的磷,有利于磷元素的积累[32]㊂在同一人工草地中,土壤有机碳和全氮含量随着土壤深度的增加呈下降趋势㊂这可能是因为地表凋落物是土壤有机碳和全氮的主要来源,堆积在植物地表的凋落物经微生物分解形成有机质,最初在土壤表层聚集,向下输入的有机质逐渐减少㊂另外,植物残留物和根系主要积累在表层土壤,深层土壤中有机物分解较快,导致有机碳含438第3期阿的哈则等:人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究量较低㊂而土壤全氮含量可能是因为人工草地土壤根系主要集中在表层土壤,随着土壤深度的增加,植物根系密度和活动减少,导致土壤中的有机物分解和氮素吸收较少,因此土壤有机碳和全氮含量随深度增加而逐渐减少[28]㊂相比之下,磷是一种容易被土壤颗粒吸附和固定的养分,它在不同土壤剖面中的迁移和淋失相对较少[29]㊂此外,人工草地植物根系较为均匀地分布在整个土壤剖面上,使得植物对土壤中磷养分的吸收相对一致,从而维持了不同深度的磷含量相对稳定㊂因此,在不同土壤层中,全磷含量的差异不显著[33]㊂需要注意的是,以上结论是基于已有研究结果的总结,并不能代表所有情况,具体的土壤养分变化还需要根据具体环境和实验条件进行研究㊂3.2土壤化学计量特征对退化草地与恢复草地的响应土壤碳氮磷化学计量比是评估土壤有机质组成和预测有机质分解速率的重要指标[2]㊂其中,土壤CʒN比值是评估土壤氮矿化能力的重要参考指标,可以反映微生物分解有机质的速率,也能反映凋落物和根系残体对土壤碳氮含量的积累[34]㊂本研究发现所有人工草地中土壤CʒN比值的变化范围为9.20~10.13,最大值出现在E P M混播人工草地,该值介于中国土壤CʒN平均值(10~12)之间[35-36],但低于全球土壤CʒN平均值(13.33)[35]㊂当土壤CʒN比小于25时,微生物分解土壤有机质的速率加快[37]㊂T i a n等人对全国土壤CʒN的研究表明,尽管土壤碳氮含量在不同空间具有较大差异,但CʒN比值始终保持相对稳定,这表明二者作为结构性成分具有高度相关性,并且在消耗和积累过程中CʒN比值始终保持相对稳定[29]㊂土壤CʒP比值是反映土壤微生物磷矿化速率及植物从土壤中吸收固定磷元素的重要指标[38]㊂本研究发现土壤CʒP比值的变化范围在44.45~49.35之间,E 单播人工草地中的CʒP比值最高,但低于中国陆地土壤CʒP平均值(52.70)[39]㊂贾宇等人[40]的研究表明,当土壤CʒP比值小于200时,微生物矿化有机质会释放出更多养分,磷的有效性也更高,因此在植物和土壤中积累较多[40]㊂土壤NʒP比值是评估氮磷限制作用的重要指标,并用于确定养分限制的阈值[41]㊂本研究中,土壤NʒP比值的变化范围在4.45~5.40之间,P M混播中的值最高,但低于全球(13)和全国(9.3)土壤NʒP水平㊂Güs e w e l l 等人[8]的研究表明,当土壤NʒP比值小于10时,植物的生长发育受到氮限制㊂本研究中所有混播人工草地土壤的NʒP比值均小于10,说明植被生长都受到氮限制,与青藏高原植物生长发育与氮素密切耦合的研究结论一致[42]㊂另外,由于土壤中的磷元素迁移率较低且含量相对稳定[33],说明所有人工草地均表现为氮素限制,可适当增加氮素施肥量来保持土壤养分平衡㊂不同混播人工草地中的CʒP 比值和NʒP比值随着土壤深度的增加而逐渐下降,这可能是因为随着土壤深度的增加,土壤中的有机碳和全氮含量逐渐减少,而全磷含量在不同土壤层间保持相对稳定[28]㊂土壤CʒN比值在不同混播系统的不同土壤层间没有明显变化,这与朱秋莲等人[39]的研究结果相符,也符合Y a n g等人[43]的观察,即土壤CʒN比值在不同生境中始终保持相对稳定㊂3.3不同牧草混播土壤碳氮磷含量与化学计量比的相关性根据研究结果显示(图3),三江源地区的高寒草甸受到气候变化和过度放牧等因素的影响,导致土壤中碳㊁氮㊁磷元素的循环和化学计量特征变得更加复杂㊂研究表明,土壤中的有机碳含量与全氮含量呈现显著正相关关系,相关系数高达0.92㊂然而,土壤中的有机碳和全氮与全磷含量之间并没有显著相关性㊂这可能是因为土壤中的碳和氮之间存在紧密的耦合关系,这与朱秋莲[39]和李金芬等人[44]研究结果一致㊂研究者认为,在不同的生态系统中,土壤中的氮流动依赖于有机碳[45],因为氮通常以有机氮的形式存在[46]㊂土壤中的氮素矿化潜力受到有机碳的影响,而磷元素在任何生态系统中都保持稳定状态[47]㊂因此,土壤中的有机碳含量与全氮含量和全磷含量之间存在一定的相关性和规律性㊂土壤化学计量特征是反映土壤养分限制的重要因素[1]㊂相关性分析显示,人工草地土壤中的CʒN比值与有机碳和全氮含量整体上呈负相关关系,这表明土壤的CʒN比值受到碳和氮的共同限制㊂而土壤中的CʒP比值与有机碳含量显著正相关,与全磷含量之间没有相关性,说明土壤的CʒP比值受到碳的影响较大;土壤中的N ʒP比值与全氮含量呈显著正相关,与全磷无显著相关性,说明土壤的NʒP比值主要受到氮元素的影响,根据研究结果,可以通过调整人工草地土壤中的有机碳㊁氮和磷含量,以及采取相应的管理措施,改善土壤中CʒN比值,CʒP比值和NʒP比值之间的关538草地学报第32卷系,并提高土壤养分的利用效率㊂4结论相较于对照组,人工草地土壤整体有机碳㊁全氮和全磷含量得到了显著提高㊂尤其在垂穗披碱草+呼伦贝尔苜蓿混播的人工草地中,这一效果更为明显㊂相关性分析表明,该地区土壤中碳与氮是限制植物营养的主要元素㊂因此,在草地恢复过程中,建议适量施加有机肥料来提高土壤养分含量,以确保草本植物健康生长和草地恢复效果㊂总之,如欲通过合理牧草混播来改善三江源地区退化高寒草甸土壤养分,建议选择垂穗披碱草+呼伦贝尔苜蓿混播㊂参考文献[1]曾德慧,陈广生.生态化学计量学:复杂生命系统奥秘的探索[J].植物生态学报,2005,29(6):141-153[2]王绍强,于贵瑞.生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征[J].生态学报,2008,28(8):3937-3947[3] 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太白山不同海拔土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征李丹维;王紫泉;田海霞;和文祥;耿增超【摘要】为探究太白山土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量垂直分布特征,阐明土壤C、N、P生态化学计量学特征对海拔梯度的响应规律,在秦岭太白山1700~3500 m区域以100 m海拔间隔进行研究。
结果表明:(1)不同海拔高度下土壤有机碳、全氮、全磷变化范围分别是23.56~83.59 g kg-1、2.00~5.77 g kg-1、0.32~0.47 g kg-1。
土壤有机碳与全氮含量随海拔梯度升高先增后降,土壤全磷含量空间变异较小;(2)土壤C∶N、C∶P、N∶P范围分别为7.17~18.41、60.61~190.4、5.81~12.26。
随海拔增加,土壤C∶N在阔叶林带呈降低趋势,针叶林带时转变为增加趋势。
土壤C∶P随海拔梯度的变化趋势与土壤C∶N类似,N∶P随海拔梯度增加先升后降,至3200 m有所升高;(3)两个阔叶林带(辽东栎林带和桦木林带)与高山草甸的土壤C、N含量及生态化学计量比高。
冷杉林带C、N含量及其生态化学计量比最小;(4)温度、含水量、海拔和植被对土壤C、N、P化学计量特征具有重要影响,通过冗余分析揭示每个因素分别可解释系统变异信息的25.0%、24.3%、11.1%和6.9%,合计为67.3%。
可见这些环境因素直接决定了土壤养分及生态化学计量特征。
结果可为探明森林土壤养分供应状况和限制因素及太白山生态系统的保护、森林土壤质量评价等提供基础。
%Objective]This study is to explore how soil carbon,nitrogen and phosphorus were distributed vertically along the slope of the Taibai Mountain and elaborate eco-stoichiometric characteristics of these soil nutrient elements relative to elevation from 1 700 m to 3 500m.[Method]Soil samples were collected along the slope at an interval of 100 m in elevation and soil physicochemical properties were mensuratedfor analysis. [Result]Results show as follows.(1)Soil organiccarbon(SOC),total nitrogen (TN)and total phosphorus(TP)in the soil varied in the range of 23.56~83.59 g kg -1,2.00~5.77 g kg-1 and 0.32~0.47 g kg-1,respectively,and averaged 40.58 g kg-1,3.11 g kg-1 and 0.39 g kg-1, respectively. Soil organic carbon and TN displayed a trend of rising-first-and-declining-later with the rising elevation and a peak appeared at 3 000 m. The content of SOC was obviously higher in the middle section of the slope,2 200~2 300 m in elevation than in the upper and lower sections of the slope and TN varied similarly in vertical distribution. So soil carbon and nitrogen content were quite consistent in spatial variation. However,TP varied much less spatially and along the altitude gradient. Along the slope of the Taibai Mountain,stand different types of forests in belt. In these different forest belts,regardless of type,the distributions of soilcarbon,nitrogen,phosph orus were somewhat coupled. Soil C∶N,C∶P and N∶P varied in the range of 7.17~18.41,60.61~190.4 and5.81~12.26,respectively,and averaged 12.99,102.2 and 7.90. With rising elevation,soil C∶N decreased in the broad-leaved forest belt and increased in the coni ferous forest;soil C∶N was quite close to the average(12.4)of the global forest soil(0~10 cm);soil C∶P varied in a trend similar to what soil C∶N did,and peaked in the section of the slope,2 200~2 300 m in elevation,getting higher than the average(81.9)of the global forestsoil(0~10 cm);and soil N∶P was similar to soil C∶N in variation.(2)SOC,TN and TP varied in the range of 23.84~49.54 g kg-1,2.42~3.62 g kg-1 and 0.36~0.42 g kg-1,and averaged 39.82 g kg-1,2.97 g kg-1 and 0.39 g kg-1,respectively,in the studied slope under whatever type of forest. SOC was obviously lower in the fir forest belt than in the broad-leavedforest(Quercus acutidentata forest,liaodong oak forest,birch forest)belt;soil TN in the coniferous forest belt was significantly lower than that in the Quercus liaotungensis forest and alpine meadow belts,and similar to those in the others;and soil TP differed slightly between forest belts. SoilC∶N,C∶P and N∶P varied in the range of 9.80~15.49,67.01~119.44 and 6.32~9.21,and averaged 13.36,100.81 and 7.54,respectively. The two broad-leaved forests(Quercus liaotungensis forest belt and birch forest belt)and the alpine meadow belt were the highest in content of soil carbon and nitrogen and their ecological stoichiometric ratio,while the fir forest belt was the lowest.(3)Temperature,water content,elevation and vegetation may quite well explain the variation of the ecological stoichiometry of soil carbon,nitrogen and phosphorus. Redundancy analysis shows that the points of Ⅰ and Ⅰ on the sequencing a xis may explain 57.94% and 9.21% of the variation of the contents of soil nutrients and their stoichiometric characteristics,and the four factors,temperature,water content,elevation and vegetation,may explain 25.7%,22.5%,20.9% and 18.7%,respectively,of the system variation. Obviously,elevation is the major factor that directly determines vegetation type and environmental conditions,which in turn affect distribution and eco-stoichiometry of soil nutrients. [Conclusion]All the findings in this study may serve as scientific basis for determining soil nutrient supply and its limiting factors in these forest soils and evaluating quality of these soils. However,more effects should be made to furtherdiscuss the issue of soil nutrients and their eco-stoichiometric characteristics,and to expose stoichiometric characteristics,mutual relationships and spatial variation of the forest system of vegetation-litter-soil.【期刊名称】《土壤学报》【年(卷),期】2017(054)001【总页数】11页(P160-170)【关键词】海拔高度;太白山;土壤养分;化学计量特征;植被类型【作者】李丹维;王紫泉;田海霞;和文祥;耿增超【作者单位】西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100; 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室,陕西杨凌712100;西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100【正文语种】中文【中图分类】S714.2生态化学计量学是一门研究生态系统中能量平衡和多重化学元素平衡的科学,在生态系统生产力制约因素以及物质(特别是碳(C)、氮(N)和磷(P))循环等方面得到广泛应用。
华北落叶松不同代际人工林土壤养分及细菌群落变化特征华北落叶松是我国北方地区较为常见的树种之一,为了提高林木的生长速度和增强林地生态系统的稳定性,人们通过人工造林来培养落叶松。
本文就华北落叶松在不同代际人工林土壤养分和细菌群落变化特征进行分析。
首先,随着华北落叶松人工林代际的增加,土壤养分含量基本呈现出下降的趋势。
如氮、磷、钾等微量养分的含量在不同代际土壤中均出现降低的情况。
尤其是在3代以上的华北落叶松人工林中,由于长期的自然环境与人为干扰,土壤质量恶化严重,出现了氮素和磷素含量极低的现象。
然而,营养元素的缺乏对华北落叶松的生长发育并没有太大的影响,反而有可能促进其根系发展迅速,提高其对不利环境的适应能力和生存能力。
其次,不同代际华北落叶松人工林土壤细菌群落在数量和种类上均发生了较大的变化。
实验结果表明,不同代际土壤细菌数量存在显著差异,随着代际的升高,土壤细菌数量逐渐减少。
而且,不同代际土壤中优势菌种群落组成也有所变化。
一二代人工林主要以红球菌、变形菌和硝化菌等为主,而在3代以上人工林中,优势菌群则发生了明显变化,以枯草芽孢杆菌、嗜热芽孢杆菌为主。
这种变化可能是由于长期的自然环境与人工干扰导致土壤和树木有机物逐渐积累,造成了土壤酸化和低温等不良环境,从而导致了前期优势菌群的逐渐消失,后期细菌种类的逐渐替换。
综上所述,华北落叶松人工林在不同代际下,土壤养分和土壤细菌群落都发生了明显的变化。
对于林木的生长发育和生态系统的稳定性,需要采取相应的措施,如控制伐树幅度,适度施肥等,以保证土壤积累有机物和营养元素的能力。
同时,也需要增强对土壤微生物群落的保护,建立良好的生态环境,为落叶松的健康生长提供保障。
秦岭中段华北落叶松人工林演替动态柴宗政;王得祥;郝亚中;张丽楠;朱红燕;张丛珊【摘要】探讨秦岭中段中低海拔及中高海拔地带18~ 48年生华北落叶松人工林的演替趋势,并提出相应经营策略.结果表明:中低海拔地带华北落叶松人工林的演替趋势为华北落叶松人工纯林→华北落叶松+锐齿栎+青榨槭+野核桃+漆树针阔混交林→锐齿栎+野核桃+漆树阔叶混交顶级群落,其经营策略为经济效益与生态效益并重,采用近自然森林经营技术将其营建成以华北落叶松为建群种,锐齿栎、漆树和野核桃为伴生树种的异龄、复层混交林;中高海拔地带华北落叶松人工林的演替趋势为华北落叶松人工纯林→华北落叶松+华山松+红桦针阔混交林→华山松+红桦+云杉(含青杆)/巴山冷杉针阔混交林→云杉(含青杆)/巴山冷杉的顶级群落,其经营策略为考虑更换树种,遵循自然演替趋势,通过人为干预加快其向云杉(含青杆)或巴山冷杉顶级群落的演替进程.【期刊名称】《林业科学》【年(卷),期】2014(050)002【总页数】8页(P14-21)【关键词】秦岭中段;华北落叶松;森林演替;经营策略【作者】柴宗政;王得祥;郝亚中;张丽楠;朱红燕;张丛珊【作者单位】西北农林科技大学林学院杨凌712100;西北农林科技大学林学院杨凌712100;陕西省宁东林业局西安710000;西北农林科技大学林学院杨凌712100;西北农林科技大学林学院杨凌712100;西北农林科技大学林学院杨凌712100【正文语种】中文【中图分类】S718.55群落演替的定量分析开始于20世纪50年代(钟扬,1988),国内群落演替的定量分析研究起于80年代初(余树全,2003;于晓梅等,2009),主要包括演替指数法(赵伟等,2010;潘百明等,2010)、分层株数法(屈红军等,2010;黄华等,2010;佟静秋等,2009)、群落结构特征分析(田丽等,2007;万慧霖等,2008;Nils et al.,1978)、智能化模拟技术(郎奎建,2004;Eva et al.,2007)和相关演替模型(申玉贤等,2011;余树全,2003;Bryan et al.,2000;Karyne et al.,2005)等方面。
连续施肥对华北落叶松针叶和林地土壤生态化学计量的影响摘要近年来,人工林面积迅速增加,但随着人工林纯林集约化的多代连栽,地力衰退问题越来越突出。
导致人工林地力衰退的因素是综合的,根本原因是人类活动对人工林土壤生态系统不合理的干扰和破坏。
本研究应用连续施肥手段,结合生态化学计量学理论,深入探究中林龄华北落叶松人工林(Larix principis-rupprechtii Mayr)针叶和土壤的C、N、P含量及计量比的相互关系,试图找出落叶松人工林生长发育的限制性营养元素以及探究外源N、P元素的添加对土壤肥力的改善作用,以期了解人工林生态系统的养分分布格局及其内在循环机制。
结果表明:(1)、各个施肥处理对华北落叶松人工林针叶C含量影响不显著,但在不同程度上影响了针叶的N、P含量,进而影响了落叶松针叶的C、N、P计量比,特别是针叶N:P比值。
除了单施磷肥外,处理N1、N2、N1P、N2P均在一定程度增加了针叶的N:P比,其中处理N1、N2、N2P下的针叶N:P显著大于对照组(CK),以处理N2P的施肥效果最优。
(2)、氮磷配施(N1P、N2P)显著影响了土壤的C、N、P含量及计量比,优于其他几个处理。
各施肥处理在一定程度降低了土壤C:N比值,增加了土壤C:P和N:P比值。
除了施肥处理P外,土壤C:P高于我们土壤C:P的平均值,也高于全球不同生态系统土壤C:P 的平均值,说明该区域土壤P缺乏。
另外,施肥处理N1P和N2P下,土壤C:P与土壤P相关性不显著,说明氮磷配施对土壤P缺乏状态有一定的改善作用。
各处理下,土壤C:N和N:P显著增加,且土壤C:N和N:P与N之间存在着显著相关关系,说明该区域植物生长易受N限制,施肥处理在一定程度上改善了土壤可利用N缺乏的状况。
(3)、落叶松针叶和土壤的C、N、P含量及化学计量比之间不仅存在着一定的相关关系,也存在一定的差异,总体上计量比间的关联性要比养分元素高。
针叶的C、N、P含量和C:N、C:P比值高于土壤的,针叶的N:P比值小于土壤的,这种差异代表了植物养分需求和土壤养分供应间的竞争和互作关系。
华北落叶松人工林生物量碳计量参数研究的开题报告一、研究背景随着气候变化和环境污染的加剧,全球碳排放量已成为亟待解决的问题。
林木具有吸收二氧化碳,减缓气候变化的重要作用。
而对于华北地区主要植被类型——落叶松人工林的碳储量和碳吸收能力的研究尚不完善。
为此,有必要对华北落叶松人工林的生物量和碳计量参数进行深入研究。
二、研究目的1.通过采用不同方法对华北落叶松人工林进行调查,获得其生物量和碳储量数据;2.探究华北落叶松人工林的生物量和碳储量与环境因素之间的关系;3.建立华北落叶松人工林的碳计量参数,为碳汇管理和减排提供数据支持。
三、研究内容1.对华北落叶松人工林各部分的生物量进行采样,采用水平观察法和立木样法测定其生物量和碳储量;2.对落叶松人工林的环境因素进行调查,比如海拔、坡度、土地利用方式、土壤肥力、气候等;3.通过统计分析,探究落叶松人工林的生物量和碳储量的分布情况,并确定其与环境因素的关系;4.根据研究结果建立华北落叶松人工林的碳计量参数模型。
四、研究方法1.采用水平观测法和立木样法对落叶松人工林的生物量进行采样;2.采用GPS仪器对调查地点进行测量,确定其海拔、坡度等信息;3.采用土壤样品分析仪测定土壤肥力和pH,分析气候和土地利用方式等其他环境因素;4.采用Excel、SPSS等软件进行统计分析和建模。
五、研究意义1.填补华北落叶松人工林碳储量和碳吸收能力研究的空白;2.为制定全球碳汇管理策略提供华北地区的数据支持;3.提高人们对碳汇的认识和意识,推进碳减排和环境保护工作。
六、预期成果1.华北落叶松人工林各部分的生物量和碳储量数据;2.华北落叶松人工林的碳计量参数模型;3.对华北落叶松人工林生物量和碳储量分布及其与环境因素的关系进行研究的论文和科研成果发表。
不同品种落叶松人工林细根形态特征及碳氮含量研究王朋;倪薇;倪柏春【摘要】细根功能属性对树木生理、生态系统功能与过程具有重要的指示意义.形态特征是功能属性的重要组成部分,而细根中的碳氮营养成分对细根的生理、功能及形态的影响与作用至关重要.本文以5种不同落叶松人工林为研究对象,以实验生态学和分析化学等方法手段,定量分析了落叶松1、2级细根的直径、根长、根表面积、比根长等形态指标与碳氮营养成分,其结果有望对该领域研究,提供借鉴与参考.【期刊名称】《林业勘查设计》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】6页(P73-78)【关键词】细根形态;细根属性;落叶松;菌根侵染;碳氮含量【作者】王朋;倪薇;倪柏春【作者单位】铁力林业局林木良种繁育场,黑龙江铁力152500;中国科学院研究生院,北京100040;伊春林业科学院黑龙江伊春153000【正文语种】中文1 相关概念细根是植物获取水和养分的初级通道,也是根系中最具动态的部分。
目前,关于细根主要有两种定义方法,一种是用根直径的粗细来定义,一般认为直径小于 2mm 的根为细根,而另一种则是Pregizer等在2002年提出的根序定级法(Pregitzeret al., 2002),他将生长在根系末稍的根定义为1级根,其母根定义为2级根,依此类推形成根序分级等级。
大量研究指出,直径定义法易忽略根系发育过程中的养分吸收、化学组成以及寿命上的异质性(Pregitzeretal.,1997;Guo et al.,2008),而根序法则能较好的反映细根的结构与功能(wells et al.,2002;Guo et al.,2004;With-ington et al.,2006;Wang et al.,2006)。
据研究证实,植物的高级根序主要负责传输、存储等功能(Kong et al., 2010; Long et al., 2013),而低级根序(通常是 1、2 级根尖)则主要负责吸收水分和养分,它们的根尖数量巨大,吸收面积广泛,因而对吸收功能的贡献最大(Xia et al., 2010)。
太白山不同海拔土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征一、本文概述太白山位于中国陕西省中部,作为秦岭山脉的一部分,其地理位置和生态环境具有极高的研究价值。
太白山的海拔高度差异显著,从山脚到山顶的生态环境呈现出明显的垂直分布特征,这为研究不同海拔下土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征提供了理想的天然实验室。
本文旨在探究太白山不同海拔梯度下土壤碳、氮、磷含量的变化,并分析这些变化如何影响土壤的生态化学计量特征。
通过采集太白山不同海拔高度的土壤样品,分析其碳、氮、磷元素的含量,并结合生态化学计量学的理论和方法,揭示太白山土壤碳、氮、磷元素随海拔变化的规律,以及这些变化对土壤生态功能的影响。
本文的研究不仅有助于深入理解太白山土壤生态系统的结构和功能,而且可以为其他类似地区的生态学研究提供借鉴和参考。
本文的研究结果对于太白山生态环境保护、生态恢复和可持续发展也具有重要的实践指导意义。
二、文献综述太白山,作为中国西部的重要山脉,其独特的地理环境和生态条件为土壤碳、氮、磷元素的分布和循环提供了丰富的研究背景。
多年来,国内外学者对于太白山土壤碳、氮、磷的含量及其生态化学计量特征进行了大量研究,旨在揭示这一关键生态系统中的元素循环和能量流动规律。
在土壤碳的研究方面,早期研究主要关注于太白山不同海拔土壤中有机碳和全碳的含量变化。
这些研究发现,随着海拔的升高,土壤有机碳和全碳含量呈现出一定的变化趋势,这可能与不同海拔的气候、植被类型以及土壤质地等因素有关。
近年来对于土壤碳稳定性的研究也逐渐增多,尤其是关于土壤团聚体对碳的固定和保护作用。
对于土壤氮的研究,学者们主要关注氮的形态、含量及其与植被生长的关系。
研究表明,太白山土壤中氮的形态多样,包括无机氮和有机氮等。
随着海拔的变化,土壤氮的含量和形态分布也会发生相应的调整,以适应不同植被的生长需求。
土壤氮的矿化过程和硝化作用等氮循环过程也是研究的热点。
磷作为植物生长的关键元素之一,在太白山土壤中的含量和分布特征也受到了广泛关注。
北方山区主要森林类型树木叶片氮、磷回收效率研究宗宁;石培礼;耿守保;马维玲【期刊名称】《中国生态农业学报》【年(卷),期】2017(025)004【摘要】养分回收是植物养分利用策略的重要驱动力,可减少养分流失,降低其对环境的依赖性,对植物种群和群落稳定性、生态系统养分循环都具有重要的生态学意义.本文在收集北方山区(黄土高原、太行山区、京北山区)天然林、人工林等各种森林成熟叶片和凋落物氮、磷养分含量等资料的基础上,根据群落生活型和管理方式将各类森林进行归并,对其养分回收效率进行了综合评估.结果表明,各类森林植被通过成熟叶片和落叶中氮、磷含量计算得到的叶片氮、磷回收效率分别是24.5%~71.3%和18.1%~75.4%,均值分别是45.5%和47.4%.北方山区天然林和人工林成熟叶片的平均氮含量分别是11.6 g·kg﹣1和21.6 g·kg﹣1,人工林成熟叶片氮含量显著高于天然林,养分在人工林生长过程中可能基本处于消耗状态.不同地区天然林与人工林叶片磷含量存在差异:太行山区天然林成熟叶片和枯落叶片磷含量显著高于人工林,而京北山区人工林成熟叶片磷含量较高,枯落叶片磷含量较低.灌木成熟和枯落叶片中氮含量显著高于乔木,而两者间磷含量无显著差异;灌木叶片氮回收效率高于乔木.通过3个地区的比较发现,京北山区树木叶片氮、磷回收效率分别是62.1%和67.8%,高于其他两个地区.相关分析表明,北方山区森林枯落叶片氮含量是影响叶片氮、磷回收效率的重要因子.通过对不同树种养分回收效率的比较发现,针叶树种养分回收效率大于阔叶树种,这说明在土壤养分贫瘠山区针叶树种的养分回收效率更高,更能适应这种贫瘠的土壤环境.在山区进行人工建植时,针叶树种高的养分利用效率应该被考虑进来.%Nutrient cycling is one of the basicfunctions of forest ecosystems. As two of the main nutrition elements, nitrogen and phosphorus are critical for proper metabolism and growth processes of plants. In order to reduce the dependence on external nutrient, plants can resorb nutrients from senescing leaves prior to abscission and store them into other plant tissues for reuse. Resorption efficiency, defined as the percent nutrient reduction between live and senescent leaves, is used to quantify the resorption capacity of a plant. Nutrient resorption is a key process of plant nutrient utilization strategy. Through nutrient resorption, plants can reduce nutrient loss from the ecosystem and lower the dependence on the environment. This is crucial for the stability of plant population and community, and for ecosystem nutrient cycling. Based on published papers on forests in mountain regions of North China (including the Loess Plateau, Taihang Mountain, North Beijing Mountain Area, etc.), the systemization of nitrogen and phosphorus contents in mature and senescent leaves of forests was conducted depending on the life forms and management methods of forests. All in all, we collected data on nitrogen and phosphorus at 13 sites in the three regions and conducted a comprehensive assessment on nutrient resorption efficiencies. We compared nitrogen and phosphorus resorption efficiencies between trees and shrubs, as well as between natural and plantation forests. In order to explore the factors regulating nutrient resorption efficiency, we also analyzed the relationships between the contents of nitrogen and phosphorus against nutrient resorption efficiency. The results showed that the ranges of nitrogen and phosphorus resorptionefficiencies for forests were respectively 24.5%–71.3% and 18.1%–75.4%, with averages of 45.5% and 47.4%, both slightly lower than global average. Average nitrogen content in mature leaves of plantation forests was 21.6 g·kg﹣1, significantly higher than that of natural forests (11.6 g·kg﹣1). This indicated that in the process of growth of plantation forests, there could be excessive consumption of nutrients. In Taihang Mountain, nitrogen content in mature and senescent leaves and nitrogen resorption efficiency for shrubs were significantly higher than those for trees. However, phosphorus resorption efficiency was relatively lower, demonstrating that plant growth in the region was mainly limited by nitrogen supply. Comparisons among different areas showed that nitrogen and phosphorus resorption efficiencies in North Beijing Mountain Area were higher than those in the Loess Plateau and Taihang Mountain. Correlation analysis showed that both nitrogen and phosphorus resorption efficiencies were significantly correlated with nitrogen content in senescent leaves, indicating that the nitrogen content of senescent forest leaves (also called nutrient resorption proficiency) in North China was the main limiting factor of nitrogen and phosphorus resorption efficiencies. Based on the comparison of nutrient resorption efficiencies of different vegetation species, nutrient resorption efficiencies were greater for conifer forests than that for broad-leaved species. This suggested that in nutrient-barren soils in mountain terrains, nutrient resorption in conifer forests was more efficient, and conifer trees were probably more adaptable to such barren soil environment. In the process of development of artificial plantations inmountain regions, it was recommended to consider high nutrient use efficiency of conifer forests.【总页数】10页(P520-529)【作者】宗宁;石培礼;耿守保;马维玲【作者单位】中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京 100101;中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京 100101;中国科学院大学资源与环境学院北京 100049;中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京 100101;中国科学院大学北京 100049;中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京 100101【正文语种】中文【中图分类】S718.55【相关文献】1.鲁中山区主要森林类型易燃可燃物垂直分布及其燃烧性 [J], 解国磊;丁新景;马风云;韩越;李逸凡;马丙尧2.丰都县中山区主要森林类型凋落物的水文特性研究 [J], 潘登科;王琴;潘登高;舒兴华;陈先明3.辽东山区主要森林类型生物多样性的研究 [J], 刘畅;李长军;高明楣4.辽东山区主要森林类型土壤养分含量特征研究 [J], 戴立5.用灰色关联度法评价森林涵养水源生态效益——以辽东山区主要森林类型为例[J], 张德成;殷鸣放;魏进华因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
西北干旱区荒漠植物叶片和细根碳、氮、磷化学计量特征陈壹铭;单立山;马静;王红永;解婷婷;杨洁;马丽【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2024(44)9【摘要】植物的叶片和细根是植物地上部分和地下部分最重要的营养器官,其碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征反映了植物的养分限制状况及叶片与细根间的协同作用,开展叶片与细根化学计量关系的研究,对认识植物养分利用策略及元素间平衡关系有重要意义。
对西北干旱区21种荒漠植物叶片与细根C、N、P含量进行了测定,分析了C、N、P含量及其计量比在不同生活型及不同器官间的关系。
结果表明:1)西北干旱区荒漠植物叶片与细根C含量相对稳定,叶N、P含量高于细根,说明在干旱生境中,植物对养分的分配侧重于地上部分,以完成其正常的生命活动;叶片与细根的N∶P无显著差异,有明显的保守性,表明植物地上与地下部分养分吸收策略与分配规律具有一致性;2)不同生活型植物叶片和细根的C、N、P含量及C∶N、C∶P存在显著差异,灌木与禾草具有较高的C∶N和C∶P,杂类草具有较高的N、P含量,说明灌木与禾草倾向于保守型养分适应策略,杂类草倾向于快速生长的资源竞争策略;3)21种荒漠植物叶片与细根N、P含量间均存在显著的正相关关系,表明西北干旱区荒漠植物体内N、P元素间存在相互作用;4)植物叶片与细根间C、N、P含量及C∶N、C∶P存在等速生长关系,表明植物光合产物和养分在地上与地下部分间的分配具有平行的比例关系,但这种关系受生活型影响。
上述结果表明西北干旱区不同生活型植物在恶劣生境中存在不同的养分适应策略,且地上与地下部分的养分利用策略及分配规律存在协同作用,这为进一步认识西北干旱区荒漠植物的养分利用策略提供了试验基础。
【总页数】12页(P3648-3659)【作者】陈壹铭;单立山;马静;王红永;解婷婷;杨洁;马丽【作者单位】甘肃农业大学林学院【正文语种】中文【中图分类】Q94【相关文献】1.三峡水库消落带适生树种落羽杉(Taxodium distichum)叶片细根碳/氮/磷生态化学计量特征2.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3.氮磷添加对水曲柳人工林叶片、细根和土壤生态化学计量特征的影响4.极端干旱区3种荒漠植物叶和根碳氮磷化学计量特征对氮添加的响应5.科尔沁沙地主要植物细根和叶片碳、氮、磷化学计量特征因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
落叶松人工林土壤主要营养元素时空变异
孟春;罗京;庞凤艳
【期刊名称】《森林工程》
【年(卷),期】2013(029)003
【摘要】运用经典统计学方法,对东北林业大学哈尔滨实验林场落叶松人工林林地土壤主要营养元素时空变异进行研究.研究结果表明,随林龄的增加,土壤全N、全P、C元素含量及pH值均较1983年的观测值下降;C元素和pH值呈现随深度增加
先增加后减小的变化趋势;全N呈现出随深度增加先减小后增加的变化趋势,水解性N表现出与全N相近似的变化趋势;全P呈现随深度增加而增加的变化趋势,速效P则表现为随深度增加先减小后增加的变化趋势;全K与速效K在深度方向上
无显著变化;除C元素随观测月份的增加表现出积累作用外,其他各项土壤营养元
素均表现出生长旺盛月份含量(或值)较低,其他月份含量(或值)较高的变化趋势;观测期内除pH值为弱变异外,其他各营养元素仅为中等变异,林地土壤均质性较好.【总页数】6页(P33-38)
【作者】孟春;罗京;庞凤艳
【作者单位】哈尔滨市林业科学研究院,哈尔滨150029
【正文语种】中文
【中图分类】S718
【相关文献】
1.白桦人工林土壤主要养分元素时空变异 [J], 孟春;罗京;赵淑苹;庞凤艳
2.南丹县土壤pH与主要养分的时空变异分析 [J], 屈冉;金亚波
3.湘西植烟土壤pH时空变异及其主要驱动因素 [J], 李强; 闫晨兵; 田明慧; 向德明; 蒲文宣; 黎娟
4.湘西植烟土壤主要养分时空变异特征研究 [J], 向德明; 闫晨兵; 黎娟; 向铁军; 田峰; 彭宇; 张黎明; 李强
5.落叶松人工林下土壤酶活性与土壤主要养分含量的关系 [J], 张智;梁淑兰;项凤武因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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牛瑞龙;高星;徐福利;王渭玲;王玲玲;孙鹏跃;白小芳【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2016(036)022【摘要】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.【总页数】9页(P7384-7392)【作者】牛瑞龙;高星;徐福利;王渭玲;王玲玲;孙鹏跃;白小芳【作者单位】西北农林科技大学生命科学学院,杨凌712100;西北农林科技大学生命科学学院,杨凌712100;西北农林科技大学资源环境学院,杨凌712100;中国科学院水利部水土保持研究所,杨凌712100;西北农林科技大学生命科学学院,杨凌712100;西北农林科技大学生命科学学院,杨凌712100;西北农林科技大学生命科学学院,杨凌712100;中国科学院水利部水土保持研究所,杨凌712100【正文语种】中文【相关文献】1.华北落叶松人工林土壤碳氮磷生态化学计量特征 [J], 白小芳;徐福利;王渭玲;赵亚芳;王玲玲;孙鹏跃2.华北落叶松针叶碳、氮、磷含量及化学计量比的季节变化 [J], 赵亚芳;徐福利;王渭玲;王国兴;陈钦程;赵海燕;马亚娟3.陶湾流域草本植物土壤及土壤微生物量碳氮磷生态化学计量特征 [J], 田耀武; 和武宇恒; 翟淑涵; 王聪4.不同林龄华北落叶松人工林针叶-凋落叶-土壤碳氮磷生态化学计量特征 [J], 王平安;宫渊奇;王琪武;任旭明;薄夫京;张芸香;郭晋平5.土壤pH值变化对3种草原类型土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响 [J], 张静静;刘尊驰;鄢创;王云霞;刘凯;时新荣;袁志友因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
秦岭华北落叶松人工林叶茎根氮磷含量动态变化与N:P化学计
量学特征研究
氮、磷作为林木生长必需的重要元素,同时也是植物生长的主要限制性元素,两者含量及之间的平衡影响着林木的生长、发展和演替,同时影响林木凋落物的分解和土壤肥力的变化。
因此,林木对氮磷的吸收、利用、分配等过程对林木的养分平衡具有重要意义。
本文以华北落叶松人工林为研究对象,在土壤氮、磷亏缺的林地内进行氮磷施肥肥效与氮磷吸收试验,通过采集不同施肥处理和不同林龄华北落叶松不同生长阶段的针叶、茎干、细根,测定针叶、茎干、细根的氮磷含量,分析华北落叶松体内不同部位(针叶、茎干、细根)的氮磷含量分配特征、氮磷时空变化规律以及N:P化学计量特征,明确华北落叶松针叶氮磷养分再吸收效率特征,探讨华北落叶松人工林针叶、茎干、细根氮磷含量动态变化及其N:P化学计量特征对氮磷施肥和不同林龄的响应,为揭示华北落叶松对氮磷养分的吸收、利用和归还机制提供理论基础,也为华北落叶松人工林的健康生长提供理论依据。
主要研究结果如下:(1)施用氮、磷对华北落叶松针叶、茎干、细根的氮磷含量有重要的影响。
施氮显著增加针叶、茎干、细根的氮含量,相对降低针叶和细根的磷含量,对茎干的磷含量没有显著的影响;施磷则显著降低针叶和细根的氮含量,提高针叶、茎干、细根的磷含量。
不同施肥处理华北落叶松针叶、茎干、细根的氮、磷含量随着季节呈波动变化,针叶的氮含量呈先降低后升高再下降的趋势,在生长季节中期的7月或8月达到峰值,而在10月达到最低值。
供磷水平下,针叶的磷含量呈先逐渐升高再下降的趋势,而其它施肥处理针
叶的磷含量在生长季初期和中期内波动变化不大,略为下降趋势,到生长季后期急剧下降。
各施肥处理茎干的氮、磷含量呈现先升高后降低再升高的总体趋势,变化趋势基本一致,只是出现转折的时间不一样。
各施肥处理细根的氮含量呈先升高后下降再升高的趋势,而细根的磷含量呈逐渐升高的趋势,氮、磷含量在生长季末期(10月)达到最大。
不同施肥处理对华北落叶松针叶、茎干、细根的N/P比产生明显影响。
施氮可提高针叶、茎干、细根的N/P比,施磷则降低针叶、茎干、细根的
N/P比,这反映了施氮增加针叶、茎干、细根的氮含量,施磷增加针叶、茎干、细根的磷含量,表明了华北落叶松针叶、茎干、细根的生长会受氮、磷水平的影响。
各施肥处理华北落叶松针叶、茎干、细根的N/P比在7月或8月不同程度地达到最大。
合理施肥可以提高针叶的N再吸收效率,施氮肥对针叶的P再吸收效率影响不大,施磷肥则较大程度的降低针叶的P再吸收效率。
(2)各龄级华北落叶松针叶的氮含量随着季节变化呈现基本一致的趋势,均为先升高后降低的趋势。
各个林龄的华北落叶松针叶的磷含量随季节变化呈下降趋势,但6a生的树木在下降过程中有突然升高再下降的波动。
华北落叶松针叶的氮、磷含量并未表现出随林龄的变化而出现有规律的增减。
11a生和21a生华北落叶松茎干的氮含量随着季节的变化呈现先增加后减少再增加的趋势;31a生和41a生华北落叶松茎干的氮含量则随着季节的变化表现出先增加后减少的趋势。
整体上各个林龄的华北落叶松茎干的磷含量随季节表现出先增加后减少的趋势。
随着林龄的变化,华北落叶松茎干的氮含量并未表现出有规律的增减,而茎
干的磷含量则表现出了随林龄的增加而降低的趋势。
总体上各龄级华北落叶松细根的氮、磷含量随着季节变化均呈现增加的趋势。
随着林龄的增加,华北落叶松细根的氮含量呈增加趋势,而磷含量则未表现出明显的增减趋势。
随着林龄的增加,华北落叶松针叶和细根的N/P比逐渐增加,反映了随林龄增加华北落叶松针叶和细根的N/P比出现了一种调整,这也许是华北落叶松为了适应土壤氮、磷可利用变化的一个重要改变。
华北落叶松针叶的N、P再吸收效率表现出在中龄林(21a)达到最大,并未随树木年龄的变化而出现有规律的增减。
(3)不同施肥处理和不同林龄华北落叶松人工林针叶、茎干、细根的氮、磷含量不同,其含量随着季节呈现不同的变化规律。
氮、磷含量的基本规律是针叶最大,细根次之,茎干最小,即针叶>细根>茎干,说明植株吸收的氮、磷营养主要分配到华北落叶松针叶内。
华北落叶松人工林林木生长基本上均是N元素供应不足,林木生长受N限制,不受P限制。
(4)在生长季节内,6a、11a、21a、31a和41a的华北落叶松针叶的氮含量范围分别为12.01~22.33g/kg、14.16~17.79g/kg、5.85~20.97g/kg、
15.69~23.06g/kg、12.32~24.42g/kg,磷含量范围分别为1.70~2.76g/kg、
1.82~
2.72g/kg、0.44~2.17g/kg、1.58~2.10g/kg、1.22~2.42g/kg,N/P比范围分别为7.05~9.64、6.30~9.63、8.22~12.94、8.41~1
3.41、7.68~10.16;细根的氮含量范围分别为3.04~8.83g/kg、1.60~7.42g/kg、3.65~8.88g/kg、
6.74~13.49g/kg、
7.76~14.13g/kg,磷含量范围分别为0.93~1.21g/kg、
0.50~1.50g/kg、0.92~1.22g/kg、0.76~1.62g/kg、1.11~1.31g/kg,N/P比范围分别为3.26~7.30、3.35~8.06、3.48~8.46、8.34~11.12、6.47~10.88。
11a、
21a、31a和41a的华北落叶松茎干的氮含量范围分别为0.93~2.63g/kg、
0.47~1.38g/kg、0.70~2.35g/kg、0.70~2.33g/kg,磷含量范围分别为
0.085~0.142g/kg、0.055~0.104g/kg、0.032~0.057g/kg、0.048~0.063g/kg,茎干的N/P比范围分别为9.23~23.16、6.34~19.68、10.54~23.68、13.08~19.69。