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草原和荒漠植物养分时空动态与化学计量学研究

银晓瑞  
【摘要】: 植物营养元素及其化学计量学是当前生态学研究的热点领域之一。本文对内蒙古典型草原、荒漠草原、草原化荒漠和典型荒漠,以及典型草原区不同恢复演替阶段群落的土壤养分动态及空间格局,植物养分及其化学计量比时空动态,植物与土壤养分相关性等进行了测定和分析,以揭示植物的养分利用特征及其化学计量比空间格局的形成机制,限制性因子判断以及认识植被组成与格局、草地退化与恢复演替特征与机理。其研究结果如下: 1.沿水分递减梯度,四个植被类型区0~30 cm土壤有机质(SOC)、全氮(STN)和速效磷(速效P)上呈递减趋势。土壤速效氮(速效N)和全磷(STP)含量趋势不明显。 2.典型草原严重退化群落土壤0~30 cm SOC、STN、速效N和STP略低于恢复24 a群落,速效P则高于恢复群落。STN/STP和SOC/STN值显示,恢复群落比严重退化群落更缺P,而严重退化群落比恢复群落更缺N。 3.草原植物总有机碳(TOC)含量在整个生长季内呈上升趋势,全氮(TN)和全磷(TP)表现为一条双峰曲线。而荒漠植物TOC含量略呈下降趋势,TN和TP含量变化没有规律性。 4.在恢复演替过程中,植物TOC含量与恢复演替时间呈正相关,TN和TP与退化程度呈正相关,且TP变幅高于TN变幅。植物N:P和C:N严重退化群落明显低于恢复群落,退化对植物N:P的影响比C:N更大,符合生态化学计量学的生长速率理论。 5.与中国和全球相比,内蒙古草原区植物叶的TOC最高,荒漠区的最低;草原区植物叶N高于中国和全球水平,荒漠区接近中国和全球水平;草原与荒漠植物叶P均低于全球水平,但略高于全国水平。 6.四个植被类型区植物元素的化学计量比变幅远不及单一元素,N:P变化范围在12.58~16.48之间,C:N的变化范围在20.79~28.56之间,表明沿水分递减梯度,植物化学计量比具有较高稳定性。 7.沿水分递减梯度,群落的TOC含量与SOC、STN和速效P呈明显的正相关,TN含量与SOC、速效P呈明显的正相关,与STN、速效N及STP的相关性不大;TP含量与速效N呈明显正相关。 8.典型草原冷蒿的TOC含量与退化十分相关,大针茅、米氏冰草和黄囊苔草的TN含量对退化较敏感,糙隐子草的TP含量对退化尤为敏感。严重退化群落,N是植物生长的限制性因子,恢复群落P或者N和P同为限制性因子。


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