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土壤氮/磷比对植物影响的初步研究

邬畏  
【摘要】: 在大多数陆地和水域生态系统中,氮/磷比化学计量特征(氮与磷之间的比值)具有重要作用。本研究主要通过野外油蒿+冷蒿群落调查、室内油蒿盆栽实验以及野外油蒿植物个体采样分析三部分实验,使用统计学与地统计学方法,分析了土壤氮/磷比对植物密度、植物群落演替、植物生长率及植物体内氮/磷比的影响,以揭示土壤氮/磷比对植物的影响、完善干旱区植物群落稳定机制。 1.选择腾格里沙漠东缘内蒙古阿拉善左旗境内的油蒿+冷蒿群落为研究对象,在80m×80m样地400个4m×4m样方中,调查了油蒿和冷蒿的密度,测定了0-20cm土层中的全氮和有效磷,分析了土壤氮/磷比与植物密度之间及其空间异质性之间的关系。结果表明,油蒿密度随土壤氮/磷比的增大而减小,冷蒿密度随土壤氮/磷比的增大而增大;油蒿密度的空间异质性随土壤氮/磷比的空间异质性的增大而减小,冷蒿密度空间异质性与土壤氮/磷比空间异质性无关。分析表明,植物密度的变化与土壤氮/磷比的变化密切相关,随着土壤氮/磷比的增大,油蒿逐渐退出,冷蒿逐渐侵入。这说明,土壤氮/磷比的变化是干旱区油蒿群落演替的一个原因。 2.选择中国西北东部沙地的演替前期植物油蒿进行了双因素(土壤有效氮/有效磷比和植物密度)随机区组盆栽实验,探讨了土壤有效氮/有效磷比、植物氮/磷比以及植物生长率、死亡率之间的关系。结果表明,在养分不短缺而土壤水分保持中度胁迫时,密度对油蒿幼苗体内氮/磷比及其生长率有一定影响,而土壤有效氮/有效磷比的影响更为显著。随土壤有效氮/有效磷比增大,油蒿幼苗的生长率显著减小,死亡率显著增加。分析表明,随土壤有效氮/有效磷比增大,油蒿幼苗体内氮/磷比显著增大,油蒿幼苗体内氮/磷比与土壤氮/磷比成正相关关系;油蒿幼苗枝叶和根中氮的浓度有增大趋势但不显著,而磷的浓度则显著降低;稳态调节失衡导致了油蒿幼苗死亡率的显著升高。这说明,在养分不短缺而土壤水分保持中度胁迫时,土壤氮/磷比的增大会影响植物的生长率和死亡率,对植物生长构成养分限制。 3.在中国西北东部沙地随机选取12株演替前期植物油蒿,采集油蒿枝条和0-20cm的土壤,测量油蒿体内全氮及全磷含量,土壤速效氮及有效磷含量。结果表明:由于样本含量小,土壤空间异质性大,在养分受限时,土壤氮/磷比对油蒿体内养分含量无显著影响,但土壤氮/磷比对油蒿体内氮/磷比存在一定程度的正相关;土壤中有效磷的空间异质性大,所以结果显示土壤有效磷对油蒿体内全磷含量的影响最小。 综上所述,土壤氮/磷比通过影响植物体内氮/磷比的变化会对植物生长率、死亡率及植物群落演替产生影响。同时,研究土壤氮/磷比对植物体内养分含量的影响时,应考虑到土壤空间异质性大的因素。本研究为探索土壤养分对植物生长的影响提供了一定的理论基础,也为中国西北部草原的恢复建设提供了一定的理论指导。


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