浅析不同利用方式下草地优势植物的生态化学计量特征

梁志坚

关键词：典型草原；恢复措施；优势植物；碳氮磷化学计量特征

碳(C)、氮(氮)和磷(磷)是植物的基本化学元素，对植物生长和各种生理调节功能起着至关重要的作用。由于N元素和P元素的自然供给经常受到限制，因此它成为生态系统中主要的限制性元素。研究表明，在植被恢复后，土壤碳、氮和磷含量将受到影响，并提高土壤生产力。种植植被的恢复有着重要影响的提高土壤碳、氮和磷,且燕麦(Aveansativa)地退耕还草8年之后0～30cm土层中土壤有机碳储量增加了82%。其他的研究也表明，将农田转化为林地、灌木和草地对土壤碳、氮和磷含量有影响。土壤有机碳、氮、磷含量的土壤有机碳、氮、磷含量增加，表明土壤有机碳、氮、磷的积累。

１材料与方法

1.1研究区概况

试验区位于宁夏古源市古源市云云山草原自然保护区，位于古源市东北部。地理位置是东经10624'10628'和北纬36133619。海拔1800-1800米，坡度为1040，11公里，南北长4.5公里，总面积6700hm2。该地区位于黄土高原的中部。山坡是温和的，土壤是深的。土壤类型为黑色和山灰。年平均气温为6-7，年平均降水量400-450毫米，属半干旱型。降雨季节集中在7月和9月，占全年降水量的60%。敏锐度为2100年3200度，干燥度为1。52岁。保护区是典型的草地，自1982年以来，该地区一直受到限制。保护区植物有本氏针茅（ＳｔｉｐａｂｕｎｇｅａｎａＴｒｉｎ）、大针茅（ＳｔｉｐａｇｒａｎｄｉｓＰ．Ｓｍｉｒｎ），铁秆蒿（ＡｒｔｅｍｉｓｉａｓａｃｒｏｒｗｍＬｅｄｅｂ．Ｖａｒ）、百里香（ＴｈｙｍｕｓｍｏｎｇｏｌｉｃｕｓＲｏｎｎ）等，分属禾本科（Ｇｒａ－ｍｉｎｅａｅ）、菊科（Ｃｏｍｐｏｓｉｔａｅ）和唇形科（Ｌａｂｉａｔａｅ）等．

1．2研究方法

1．2．1样地选择

运用时空互代法,2015年7月中旬,云雾山自然保护区选择不返回农田草(T0),粮食的1年、3年、5年、6年、8年,11年,15年,20年的草(T1,T3、T5、T6、T8,T11,T15和T20),与海拔、坡度和坡向几乎一样的样本选择的原则。每一个过程重复三次。

1．2．2样品采集

在随机设置每一个相同的3个典型样品1*1m，在样方随机利用植物30种植物(如果样品数量不够，与关系选择相邻)，整洁，切割，干重65岁以下。采用土壤柱法和水洗法，对主要植物的根系统进行了研究。土壤和植物采样点采样点一一对应,在原状土样在不同层次土壤剖面(分别在0~5厘米,5~15厘米,15~25厘米,25~40厘米层处理采样),并且每个样本被送往土壤样品混合,杂木。根据植被调查数据，计算出不同的主要植物的重要价值。退耕1年为狗尾草(Setariaviridis)，退耕3年和15年为赖草(Leymussecalinus)，退耕5年为猪毛蒿(Artemisiascoparia)，退耕6年、8年、11年、20年均为长芒草(Stipabungeana)。

２结果与分析

2.1研究区土壤有机碳、氮、磷含量特征

在不同土壤剖面有机碳含量粮食0~5年来呈波动式变化,和6~20年表面(0~5厘米)比其他各种土壤有机碳含量偏高,随着年限的增加呈波动式上升趋势,和另一个3层的土壤有机碳含量呈波动式下降(图1),因为植物根系的土壤是一个主要的分布和垃圾积累的土壤,减少随着土层加深植物根系和减少垃圾分解,因此,有机碳含量从表层到深层层面,它和相关研究的结果是一致的。此外，环境因素也在土壤有机碳含量，如植被生长、气候条件、土壤类型等方面发挥着重要作用，研究区是半干旱的黄土丘陵地区，降雨少，植被覆盖率低，使土壤有机碳的输入减少。这也是该地区土壤有机碳含量较低的原因。方差分析表明，不同年份土壤有机碳含量存在显著差异。有机碳含量在土壤有机碳含量上的差异是显著的。

2.2不同利用方式下优势种植物叶片Ｃ、Ｎ、Ｐ含量及其计量比的季节变化

放牧条件下,C,N,P和植物叶片的内容的三个主要植物有明显的季节性变化(图1)。植物叶子C内容,所有三个植物整个生长季节略有改变,和整体C含量稳定(P>0.05)(图1)。结果表明，三种植物叶片的叶片氮含量和磷含量的变化基本相同，这表明了第一次增加后的下降趋势，不同月份之间的差异显著(P小于0。在05年,只有大针的N含量逐渐减少(图1a、B)。植物叶子C:N,叶片在整个生长季节,总的来说,增加的趋势,和三个在8月和9月显著增加,其中,羊草在C:N9显著高于艾frigida和大针茅(图1d)。对植物叶C:P和N:P,大针毛泽东的最高,明显高于6月阿耳特弥斯(P<0.01)N:P在6月也相对较高(P小于0.05)(图1e,F)。在割草的条件,C的变化,三种植物的N,P是相对较大(图2a~C),和季节变动的内容中C含量的叶子龙蒿和大针不显著(P>0.5)当草逐渐减少时(P小于0.5)叶片N和P含量的变化与放牧条件基本一致，季节变化非常显著(P小于0.05)。至于植物叶子C:N，这三种植物的生长趋势呈上升趋势，而亚蒿叶的磷和氮含量在6月份明显高于其他月份(P小于0。01)(图2d,F)

图２割草条件下３种优势种植物叶片化学计量特征的季节变化

不同的草地利用方法对叶C(P-0-0的含量没有显著影响。对N个内容有重要影响(P小于0)，P，C:N，C:P和N:P有很大的影响(P小于0.01)，其中的N、P含量是最高的，是封闭样本的最低，而C:N和C:P是相反的。除了C(P-BBB-0-0之外，物种之间没有明显的区别。对其他指数的影响是显著的(P小于0.01)。不同的利用方法和物种的交互作用显著影响叶子的内容C,N,P及其测量比例,其中的交互效应对C含量没有显著的影响(P>0)。C:P和N:P有显著影响(P<0.5)对N、P和C的影响:N有显著的影响(P小于0.01)。

2．3不同退耕年限草地土壤C∶N、C∶P、N∶P特征

研究区土壤0～5cm、5～15cm、15～25cm、25～40cm层C∶N变化范围分别为11．22～19．62、10．52～13．97、10．79～16．41、7．08～15．30，平均值(±标准差)分别为13．82±2．50、12．30±1．05、13．66±1．46、11．51±2．59。0～5年同一退耕年限下土壤15～25cm土层C∶N最高，6～20年各土层C∶N呈波动式变化。土壤C∶N与土壤全N含量呈负相关(r=－0．10，n=9，P＜0．79)，与土壤有机碳含量相关性未达到显著性水平。0～5cm、5～15cm、15～25cm、25～40cm土层土壤C∶P变化范围为19．18～35．20、14．15～22．01、13．13～29．20和6．60～27．92，平均值(±标准差)分别为22．17±4．75、18．70±2．34、20．31±5．13和16．68±5．59。退耕20年草地0～5cm土层土壤C∶P最高，并与其他各年呈显著性差异。各退耕年5～15cm土层土壤C∶P差异不显著，其他各层差异均显著。

结论

在整个恢复过程中，C含量的差异并不显著。自2年以来，整个P的含量一直在上升，15年来，这一趋势开始逐渐减少，但在20年和25年里，这些植物的总磷含量并没有显著的变化。然而，总的N内容的差异并不像总的P内容那么大，但是随着出生控制的持续时间的增加，它也会显著增加。导致C,N,P是变化趋势的原因之一,可能是一个不同恢复措施对植物P的内容更重要的影响,也可能是由于土壤N含量增长,导致植物N含量随着年限的增长而增长。N内容的差异导致了c/N的不同。这三种最大的P含量的差异，这可能是由于P元素流的性质较慢，可以为植物吸收磷素的吸收提供依据，使不同的恢复措施在不同的影响下的P含量更加明显。P内容的差异导致了c/P的不同。N和P的联合作用结果是N/P的差。在经济复苏过程中,删除率P明显高于N,P变成更大的制约因素相对于N的复苏措施,植被生产力显著提高,有力的植物,高对营养物质的需求,植物吸收的有效P不足,添加P周转缓慢,与N元素并不容易得到,可供植物吸收的有效P不足,导致植物的崛起N/P,P和N和P为限制性元素。

参考文献：

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