论文部分内容阅读
为了解黄土高原典型人工林植被的可持续发展问题以及土壤-植物碳氮磷分配格局和生态化学计量比的关系,本文以黄土高原典型人工林-刺槐、柠条林为研究对象,通过对刺槐、柠条叶片、茎、植物根系、枯落叶、土壤的碳氮磷含量以及化学计量比、生态化学计量学对环境因子的响应的系统研究,揭示典型人工植被生长过程的养分比例调控机制和各组分间的相互关系。主要研究结论如下:(1)随着林龄的增加,刺槐林土壤碳氮含量显著增加,土壤磷含量在中林龄最高;植物碳氮磷含量高于土壤,植物地上活体碳含量高于枯落叶;氮磷元素在不同组分间变化规律表现为叶片>枯落叶>根系>茎;刺槐叶片N/P在幼林龄、中林龄和成熟林分别为17.70、13.49、12.70,叶片N/P随着林龄的增加呈下降趋势。(2)黄土高原刺槐林土壤碳氮磷平均含量分别为7.49、0.78和0.77g·kg-1,柠条林土壤碳氮磷平均含量分别为5.08、0.58和0.49g·kg-1;刺槐、柠条土壤碳氮养分含量出现表层富集现象,磷含量分布相对均匀;刺槐、柠条土壤碳氮磷含量表现出刺槐>柠条,表明刺槐对碳氮磷的储存能力大于柠条。(3)叶片氮磷含量较高,根茎氮磷含量较低;刺槐叶片N/P平均值为14.08,柠条叶片N/P平均值为20.13,刺槐生长受到氮磷共同限制,柠条生长受磷限制;以Garnier理论作为判断依据,刺槐根系的生长受氮的限制,刺槐茎的生长受氮磷共同限制;柠条叶片生长受磷的限制,茎的生长受氮的限制。茎和土壤、根系碳氮磷之间具有显著相关性,说明茎与土壤、根系的关系较为密切。(4)刺槐、柠条不同组分间内稳性有差异,刺槐叶片和根系的碳氮元素不具备内稳性,根系和茎的磷元素内稳性较高,柠条叶片的氮元素内稳性较高,根系和茎的磷元素内稳性较高。柠条的碳氮元素间的内稳性指数大于刺槐,磷元素内稳性指数小于刺槐;刺槐C/P的内稳性指数较高,C/N不具备内稳性,柠条叶片C/N、N/P内稳性指数较高,茎C/P内稳性指数较高。(5)刺槐、柠条林土壤碳氮磷含量随着纬度的增加而下降,在北纬37°以南柠条林土壤碳氮含量高于刺槐,在北纬37°以北刺槐林土壤碳氮含量高于柠条;降水量400mm是一个临界点,小于400mm,降水量对刺槐林土壤养分影响不大,超过400mm,影响显著增大;刺槐林土壤对年降水变化较为敏感,柠条林土壤对海拔变化较为敏感。(6)刺槐枯落叶碳氮磷含量随着纬度的增加而降低,氮磷含量随海拔的增加而降低,随着年均温度和年降水的增加而增加。刺槐、柠条叶片碳氮磷含量均与纬度无明显相关性,不符合“温度-植物生理假说”,刺槐叶片氮含量随着海拔的升高而升高,碳磷含量随着年降水的升高而升高,与年均温度无明显相关性;刺槐根系的养分含量随着纬度的增加而增加,与温度呈负相关关系,支持“温度-植物生理假说”。