鄱阳湖湿地植物氮磷及其化学计量关系对土壤养分变化的响应

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鄱阳湖是我国最大的淡水湖,湿地作为一种典型的生态系统,其涵养水源,调节气候,保护生物多样性,调节地表径流等方面发挥着无可替代的作用,并能有效的调控区域内的水分循环和C、N、P等元素的生物地球化学循环。N、P元素作为植物生长所必须的养分元素,反映了土壤养分供应和植物养分需求间的动态平衡。为阐明鄱阳湖湿地典型分布区土壤、植物养分化学计量特征,进一步探究鄱阳湖湿地生态系统中土壤养分变化对湿地植物叶片和根系氮磷含量及其化学计量关系的影响,本研究选取鄱阳湖南矶、白沙洲、吴城、蓼花等4处典型湿地分布区,通过野外采样及室内测定植物叶片、根系及土壤的N、P含量,分析鄱阳湖湿地植物-土壤中养分元素的变化特征及相互作用机制,探究湿地植物叶片和根系氮磷含量对土壤养分变化的响应机制。为揭示大型通江湖泊湿地植物群落对高动态水情变化的养分适应机制提供依据。主要研究结果如下:(1)鄱阳湖湿地植物根际土壤N、P含量的变化范围为0.15—4.59 mg·g-1、0.09—1.12 mg·g-1,平均值分别为0.83mg·g-1、0.48 mg·g-1。土壤全氮与全磷之间的相关性未达到显著性水平(P>0.05)。土壤N:P变化范围为0.27—12.45,平均值为2.21,N:P值与土壤全氮呈极显著正相关(P<0.001),与土壤全磷呈极显著负相关(P<0.001)。(2)鄱阳湖湿地植物叶N、P含量的变化范围为4.98—52.29 mg·g-1、0.49—3.69 mg·g-1,平均值分别为21.71mg·g-1、1.38mg·g-1。叶片N、P含量之间呈极显著正相关关系(P<0.001)。叶片N:P值变化范围3.74—46.83,平均值为17.19±8.23。而鄱阳湖湿地植物叶N含量与土壤N含量之间无显著相关性(P>0.05),而与土壤P含量呈极显著正相关关系(P<0.01),并且与土壤N:P值呈显著负相关(P<0.05)。叶磷含量与土壤全氮含量无显著相关性(P>0.05),与土壤全磷含量呈极显著正相关(P<0.01),与土壤中的N:P值呈显著负相关(P<0.05)。叶片N:P化学计量关系与土壤全氮、全磷含量以及N:P值均无显著相关性(P>0.05)。(3)在不同土壤养分梯度下,叶N含量在土壤高N和低N养分环境下无显著差异,叶N含量分别为21.76mg·g-1和21.72mg·g-1;同样,叶P含量在两种土壤N养分环境下也差异不显著。这表明研究区植物叶N、P含量对土壤N变化的响应不敏感;叶片N、P含量对土壤P的变化较N的变化更敏感,同时叶片N:P化学计量关系具有保守性特征,不随土壤N、P养分变化而产生显著差异,且叶片N-P关系在不同土壤养分环境下没有发生策略位移现象。(4)鄱阳湖湿地植物根系N含量为13.27±7.28mg·g-1,变化范围为5.31—44.02mg·g-1,根系P含量为1.3±0.76mg·g-1,变化范围为0.16—3.74mg·g-1,N:P为13.39。而土壤N、P含量和根系N、P无显著相关性,根系N:P化学计量关系的稳定性低于叶片,在不同的土壤N环境下发生了显著变化。根系N、P之间亦呈极显著线性关系(P<0.01),这种线性关系存在于不同土壤养分环境下,但N—P线性关系的斜率在土壤高N与低N环境下差异显著。
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