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黄帚橐吾不同密度斑块植物、土壤和微生物碳氮磷生态化学计量特征

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生态学报 2024年第10期44卷 4297-4307页

作者：王宏生王玉琴宋梅玲周睿三江源区高寒草地生态教育部重点实验室青海大学畜牧兽医科学院西宁810016

植物-土壤作为构成生态系统养分循环的连续体,在某种程度上决定了草地生态系统的养分平衡和系统稳定性。碳(C)、氮(N)和磷(P)是生态系统中三种主要的营养元素,它们参与了生态系统的养分循环,在生态系统结构功能维持中起着基础性作用,且... 详细信息

植物-土壤作为构成生态系统养分循环的连续体,在某种程度上决定了草地生态系统的养分平衡和系统稳定性。碳(C)、氮(N)和磷(P)是生态系统中三种主要的营养元素,它们参与了生态系统的养分循环,在生态系统结构功能维持中起着基础性作用,且生态系统内部的C、N、P循环在植物、土壤和微生物之间相互转换。为了探究黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)在扩散过程中对草地生态系统养分循环的影响,以黄帚橐吾微斑块为研究对象,根据斑块密度界定6个密度梯度,分别为D0(0株/m~2)、D1(43株/m~2)、D2(99株/m~2)、D3(163株/m~2)、D4(332株/m~2)和D5(621株/m~2),分析了不同密度斑块的草地植物、土壤和土壤微生物生物量C、N、P含量及其生态化学计量的变化情况。结果表明,随着黄帚橐吾密度的增大,草地植物群落的C含量呈增加趋势,植物N含量略微上升后显著下降,且当黄帚橐吾密度≥160株/m~2时,植物N含量显著降低,植物P含量呈先降低后升高的趋势,C∶N比呈逐渐上升趋势,C∶P比呈先上升后降低趋势,N∶P比呈先上升后降低趋势;土壤C、N、P含量均呈先增加后降低趋势,其中C含量在D2达到最大值,N含量为D1—D4高于D0和D5,但各斑块差异不显著,P含量为D3显著高于其余斑块,C∶N在D5达到最大值,C∶P在D2达到最大值,土壤N∶P呈略微降低后又有所增加,土壤养分主要受N限制;MBC随着黄帚橐吾密度的增加有降低趋势,而MBN和MBP变化均表现为“N”字型,MBN∶MBP呈先增加后降低趋势。通过相关性分析和RDA分析得到,黄帚橐吾密度与植物C、N、MBN以及MBP显著相关,植物C含量和土壤C含量与MBN呈显著正相关,土壤养分与微生物量的关系更为密切。

关键词：黄帚橐吾密度斑块养分循环化学计量特征

兰州市42种园林木本植物叶片碳氮磷化学计量特征

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北京林业大学学报 2023年第7期45卷 110-119页

作者：韩蓉田青孙一梅李娟霞朱珠甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学草业学院甘肃兰州730070

【目的】植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其比值是植物长期适应环境的结果,研究西北干旱区域园林木本植物叶片化学计量特征可以为同类城市园林木本植物的精准规划及大尺度模型的构建提供数据基础。【方法】该研究对兰州市主城区(七... 详细信息

【目的】植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其比值是植物长期适应环境的结果,研究西北干旱区域园林木本植物叶片化学计量特征可以为同类城市园林木本植物的精准规划及大尺度模型的构建提供数据基础。【方法】该研究对兰州市主城区(七里河区、安宁区、西固区)42种常见园林木本植物叶片的C、N、P化学计量特征进行了分析。将42种植物按照乔木(26种)和灌木(16种)、常绿(7种)和落叶(35种)及针叶(5种)和阔叶(37种)进行分类,分析不同生活型植物叶片C、N、P、C∶N、C∶P和N∶P的变异特征及与比叶重(LMA)的关系。【结果】(1)42种园林木本植物叶片平均C含量为39.67%、N含量为2.45%、P含量为0.17%,C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为17.17、232.98和14.72。与全球尺度相比,兰州市木本植物叶片C、P含量和C∶N相对较低,而叶片N∶P相对较高。(2)不同生活型植物化学计量特征不同,乔木叶片C含量、C∶N、C∶P和N∶P高于灌木,而N和P含量低于灌木;落叶树种叶片N、P含量高于常绿树种;阔叶树种叶片N、P含量高于针叶树种。(3)对植物叶片性状之间的相互关系分析显示:植物叶片C含量与C∶N、C∶P呈极显著正相关(P<0.01);LMA与叶片C含量表现出协同关系,与叶片N、P含量均表现出相反的关系。【结论】初步判定兰州市园林木本植物在生长季受N元素的限制,建议在本区域生态环境治理时可适当增施N肥。

关键词：兰州市园林木本植物化学计量特征叶片

光照强度对景宁木兰幼苗叶片形态结构、化学计量特征和非结构性碳水化合物的影响

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生态学杂志 2023年第6期42卷 1307-1315页

作者：陈超罗光宇金则新袁梦李月灵单方权上海师范大学生命科学学院上海200234 台州学院生态研究所浙江台州318000 台州学院浙江省植物进化生态学与保护重点实验室浙江台州318000 台州市绿心旅游开发促进中心浙江台州318000

为探讨濒危植物景宁木兰(Magnolia sinostellata)对不同光环境的适应机制,以2年生幼苗为研究对象,设置自然光强的100%(I_(100))、40%(I_(40))、10%(I_(10))3种光照处理,测定不同光环境下叶片形态结构、化学计量特征和非结构性碳水化合物... 详细信息

为探讨濒危植物景宁木兰(Magnolia sinostellata)对不同光环境的适应机制,以2年生幼苗为研究对象,设置自然光强的100%(I_(100))、40%(I_(40))、10%(I_(10))3种光照处理,测定不同光环境下叶片形态结构、化学计量特征和非结构性碳水化合物(NSC)的变化。结果表明:(1)景宁木兰幼苗叶长、叶宽、叶周长和叶面积均以I_(40)下最高,而叶片含水量和比叶面积随着光照强度的减弱而显著增加。(2)全光照下的气孔密度和气孔器面积百分比显著高于遮荫处理。(3)I_(100)、I_(40)下栅栏组织和叶厚度显著高于I_(10)。I_(40)下单位叶面积内叶肉细胞面向外围空间的表面积(Smes)、单位叶面积内叶绿体面向细胞外围空间的面积(Sc)均显著高于I_(100)、I_(10),单位叶面积内叶绿体个数(nchr)以I_(10)下最大。(4)I_(10)下N含量和N∶P均显著高于I_(100)、I_(40),意味着重度遮荫能提高光合作用的酶活性和叶绿素含量。(5)遮荫下可溶性糖、NSC和可溶性糖淀粉比显著高于全光照。总之,景宁木兰在I_(40)下具有高的叶面积、Smes和Sc,叶片结构更为紧密,对CO_(2)的利用能力增强。遮荫处理具有较高的NSC含量。表明景宁木兰属于耐阴性木本植物,适当遮荫能缓解夏季高温、干旱对幼苗生长的限制,但遮光强度不宜过大,建议在野外保护以及人工栽培中光照强度应保持在自然光强的40%以上。

关键词：光照强度景宁木兰形态解剖特征化学计量特征非结构性碳水化合物

荒漠河岸垂直沿河梯度上胡杨叶片碳氮磷化学计量变化特征及其环境解释

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应用与环境生物学报 2023年第5期29卷 1093-1099页

作者：张晓龙郑元润山西财经大学资源环境学院太原030006 中国科学院植物研究所北京100093

为科学认识极端干旱区荒漠河岸地带胡杨(Populus euphratica)对环境变化的响应规律和适应策略,以黑河下游垂直沿河梯度上自然分布的胡杨林为研究对象,测定胡杨叶片全碳、全氮和全磷含量以及土壤理化属性,采用方差分析、相关性分析、去... 详细信息

为科学认识极端干旱区荒漠河岸地带胡杨(Populus euphratica)对环境变化的响应规律和适应策略,以黑河下游垂直沿河梯度上自然分布的胡杨林为研究对象,测定胡杨叶片全碳、全氮和全磷含量以及土壤理化属性,采用方差分析、相关性分析、去势典范对应分析(DCCA)方法,分析胡杨叶片碳氮磷含量及其化学计量比随沿河梯度的变化特征及其影响因素.结果显示:黑河下游荒漠河岸地带胡杨叶片全碳(TC)含量均值为435.66 mg/g,范围为360.38-510.60mg/g,叶片全氮(TN)和全磷(TP)含量均值分别为20.35 mg/g和1.09 mg/g,范围为14.99-27.57 mg/g和0.83-1.37 mg/g.C/N、C/P和N/P均值分别为21.94、407.03和18.66.与全球尺度和区域尺度研究结果相比较,胡杨叶片TC、TP含量较低,而TN含量和N/P较高,相对较高的N/P(N/P均值为18.66,N/P>16)表明研究区域胡杨更易受磷元素的限制.在沿河梯度上,胡杨叶片TC含量、C/N和C/P随着沿河距离增加呈显著上升变化趋势,在距河1250 m处达到最大值,分别为471.81mg/g、30.49和546.97;叶片TN和TP含量随着沿河距离增加呈显著下降变化趋势,在距河1250m处达到最小值,分别为15.52 mg/g和0.87 mg/g,叶片N/P在距河1250 m处达到最小值,为17.96,但下降趋势不显著.土壤含水量、土壤速效磷含量和土壤电导率对胡杨叶片碳氮磷化学计量变化特征影响显著,共解释了总变化的54.75%,其中土壤含水量解释了总变化的53.07%,土壤速效磷含量和土壤电导率解释了总变化的1.68%.上述结果表明,荒漠河岸胡杨叶片碳氮磷化学计量特征在垂直沿河局地尺度上具有显著性差异(叶片N/P除外),土壤含水量较土壤速效磷含量和土壤电导率的影响更为重要.

关键词：荒漠河岸黑河下游沿河梯度胡杨化学计量特征

滇东岩溶高原不同恢复阶段云南松林叶片-枯落物-土壤碳氮磷化学计量特征

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应用与环境生物学报 2022年第6期28卷 1549-1556页

作者：陈培云范弢何停户红红云南师范大学地理学部昆明650500 云南省高原地理过程与环境变化重点实验室昆明650500

以滇东岩溶坡地不同恢复阶段云南松林(纯林、人工混交林、天然次生林)为研究对象,以元江栲原生林和小铁仔灌丛作为参照样地,对5种植被类型中的叶片-枯落物-土壤中的C、N、P含量和化学计量比特征进行研究.结果表明:(1)3种云南松林都呈现... 详细信息

以滇东岩溶坡地不同恢复阶段云南松林(纯林、人工混交林、天然次生林)为研究对象,以元江栲原生林和小铁仔灌丛作为参照样地,对5种植被类型中的叶片-枯落物-土壤中的C、N、P含量和化学计量比特征进行研究.结果表明:(1)3种云南松林都呈现为高C(432.27 g/kg)、低N(10.28 g/kg)、P(0.96 g/kg)的格局,5种植被类型的叶片-枯落物-土壤C、N、P含量基本都表现为叶片>枯落物>土壤,C/N、C/P、N/P值则都表现为枯落物>叶片>土壤,叶片和枯落物的养分含量和化学计量比值与土壤间差异显著.(2)3种云南松林对于养分的吸收同化能力差异不大,但天然次生林的枯落物质量最好,人工混交林的土壤N、P有效性最高,云南松林内受N的胁迫作用强于原生林和灌丛.(3)植物叶片-枯落物-土壤中C、N、P及其化学计量比间相关性显著,互馈机制明显.研究区内土壤C、N、P化学计量特征受土壤pH、团聚体颗粒、含水率、容重和硝态氮影响显著.因此,滇东岩溶高原云南松植被恢复过程中主要受N胁迫作用,提高枯落物养分回流是云南松植被恢复与经营的关键要素.(图4表3参41)

关键词：叶片-枯落物-土壤化学计量特征影响因子云南松滇东高原

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黑河下游植物碳氮化学计量特征及其影响因素

北京林业大学学报 2023年第4期45卷 50-59页

作者：王晓琳王寅何奕成杨慧曲梦君邹旭阁李景文北京林业大学生态与自然保护学院北京100083 内蒙古额济纳旗居延海湿地保护管理中心内蒙古额尔古纳735400

【目的】碳、氮元素对植物的生长发育至关重要,尤其是在极端干旱的内陆河流域,不同功能群植物对土壤水分和养分需求不同,往往表现出不同的化学计量特征。探寻黑河下游不同功能群植物的化学计量特征及对地下水变化的养分反应,对进一步了... 详细信息

【目的】碳、氮元素对植物的生长发育至关重要,尤其是在极端干旱的内陆河流域,不同功能群植物对土壤水分和养分需求不同,往往表现出不同的化学计量特征。探寻黑河下游不同功能群植物的化学计量特征及对地下水变化的养分反应,对进一步了解全球气候变化背景下荒漠生态系统具有重要意义。【方法】在黑河下游,根据与河道的距离,共设置22个采样点,采用相关性分析、方差分解方法分别对不同功能群植物的碳氮化学计量特征及其与环境因子的关系进行研究。【结果】研究结果表明:黑河下游地区植物叶片和细根的碳元素含量平均值分别为408.53和16.30 mg/g;氮元素含量平均值分别为500.34和11.81 mg/g,碳氮比平均值分别为30.74和49.48。与全球和区域尺度研究相比,黑河下游植物具有较高的细根碳含量、较低的氮含量和较高的碳氮比。在不同地下水位梯度上,木本植物的碳含量、氮含量与碳氮比均与地下水深度显著相关,但草本植物与地下水不相关。黑河下游植物碳氮化学计量特征与土壤理化属性紧密相关。地下水和土壤含水量、土壤总氮共同解释了木本植物化学计量总变异的53%~75%;土壤pH值和土壤电导率共同解释了草本植物化学计量总变异的20%。【结论】面对极端干旱盐碱环境,水分是影响木本植物碳氮化学计量特征变化的关键因子,草本植物碳氮化学计量特征主要受土壤pH值和土壤电导率影响。

关键词：地下水黑河碳氮化学计量特征功能群

降水变化下红砂凋落物分解对干旱荒漠区土壤化学计量特征的影响

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草地学报 2023年第5期31卷 1445-1453页

作者：张亚强解婷婷梁冠军甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070 东北林业大学林学院黑龙江哈尔滨150040

为探究降水变化对干旱荒漠区凋落物分解下土壤化学计量特征的影响,本研究以红砂(Reaumuria soongorica)凋落物下的土壤为研究对象,设置了自然降水、降水增加30%和降水减少30%三种降水处理,测定与分析了不同处理下土壤的有机碳(SOC)、全... 详细信息

为探究降水变化对干旱荒漠区凋落物分解下土壤化学计量特征的影响,本研究以红砂(Reaumuria soongorica)凋落物下的土壤为研究对象,设置了自然降水、降水增加30%和降水减少30%三种降水处理,测定与分析了不同处理下土壤的有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量以及化学计量特征。结果表明:与自然降水相比,红砂凋落物分解15个月后0~5 cm土层下降水增加30%显著提高了SOC含量,而降水减少30%显著降低了SOC,TN和TP含量。对于5~15 cm土层而言,降水增加和减少30%处理均显著降低了TP含量。降水减少30%下0~5 cm土层的C∶P和N∶P均显著降低;5~15 cm土层下降水增加和减少30%处理对土壤的N∶P影响显著。因此,未来降水格局变化下,降水增加有助于干旱荒漠区表层土壤有机碳的积累,对化学计量特征的影响不显著,但降水减少可降低土壤的养分和化学计量特征。

关键词：红砂凋落物降水变化凋落物分解碳氮磷含量化学计量特征

兴安落叶松叶化学计量特征与光合性状的权衡及其种源差异

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应用生态学报 2023年第6期34卷 1483-1490页

作者：上官虹玉王传宽全先奎东北林业大学生态研究中心/森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040

植物叶化学计量特征与光合性状的变异及其权衡关系能够表征植物对环境变化的响应和生态适应策略。本研究在帽儿山同质园内测定了17个地理种源兴安落叶松叶的化学计量特征[叶碳(C)、氮(N)、磷(P)含量、C/N、C/P、N/P]和光合性状[最大净... 详细信息

植物叶化学计量特征与光合性状的变异及其权衡关系能够表征植物对环境变化的响应和生态适应策略。本研究在帽儿山同质园内测定了17个地理种源兴安落叶松叶的化学计量特征[叶碳(C)、氮(N)、磷(P)含量、C/N、C/P、N/P]和光合性状[最大净光合速率(A_(max))、最大光电子传输速率(J_(max))、最大羧化速率(V_(max))],比较化学计量特征和光合性状的种源差异,分析二者的权衡关系及影响因子。结果表明:兴安落叶松叶化学计量特征与光合性状存在显著的种源差异,种源原地气候因子分别解释叶化学计量特征变异的54.8%和光合性状变异的67.2%,叶C、N、P含量和A_(max)、J_(max)、V_(max)均与种源原地干燥度(AI)存在显著正相关关系,C/N、C/P、N/P与AI存在显著负相关关系。冗余分析表明,叶化学计量特征解释了光合性状75.0%的变异,叶C、N、P含量与A_(max)、J_(max)、V_(max)存在显著正相关关系,C/N、C/P、N/P与光合性状均存在显著负相关关系。兴安落叶松叶化学计量特征与光合性状及其协同关系存在种源差异,是树木对种源地气候长期适应的结果。本研究对气候变化下树木的生态适应策略研究具有重要意义。

关键词：化学计量特征光合性状权衡策略种源

封育对蒿类荒漠草地土壤有机碳及土壤微生物生物量生态化学计量特征的影响

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草业学报 2023年第6期32卷 58-70页

作者：李思媛崔雨萱孙宗玖刘慧霞冶华薇新疆农业大学草业学院新疆乌鲁木齐830052 西部干旱区草地资源与生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830052 新疆草地资源与生态自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830052

为了厘清封育过程中退化荒漠草地土壤微生物生物量生态化学计量学特征、土壤有机碳积累特征及其关系,对天山北坡新源县、博乐市、玛纳斯县、呼图壁县、奇台县封育4~7年的蒿类荒漠草地0~50 cm土层土壤有机碳(SOC)、土壤微生物生物量碳(M... 详细信息

为了厘清封育过程中退化荒漠草地土壤微生物生物量生态化学计量学特征、土壤有机碳积累特征及其关系,对天山北坡新源县、博乐市、玛纳斯县、呼图壁县、奇台县封育4~7年的蒿类荒漠草地0~50 cm土层土壤有机碳(SOC)、土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)含量及其化学计量比进行了分析,并用结构方程模型解析了SOC与土壤MBC、MBN、MBP及其化学计量比间的关系。结果表明:1)封育后0~50 cm土层蒿类荒漠草地SOC含量较对照显著降低15.52%(P计量比对SOC积累的直接解释率为46%,且MBN对土壤有机碳的作用效应最强(P化学计量特征影响不显著,且MBN是影响土壤有机碳积累的主要因素。

关键词：蒿类荒漠土壤有机碳土壤微生物生物量化学计量特征封育