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湘潭锰矿区不同年龄栾树林土壤、根系和叶片C、N、P化学计量特征

徐露燕  
【摘要】:湘潭锰矿区废弃地是一个典型的退化生态系统,本文针对矿区废弃地植被恢复中3个不同林龄的栾树林(3年生、5年生和9年生),测定了林木根系、叶片以及相应土壤的C、N、P含量,综合分析了不同林龄土壤、林木根系和叶片的含量及其化学计量比特征,判断矿区栾树生长的养分限制状况,并揭示植被恢复过程中林地土壤、根系和叶片之间的协同关系。通过研究得出以下结论: (1).土壤C含量随着土层加深均呈现“倒金字塔”状分布,并且每个土层含量差异显著,而N、P含量变化不显著,呈“圆柱体”分布;C:N和C:P比值随着土层加深均逐渐降低,而N:P比值无明显变化;随着恢复年龄的增加土壤中C、N含量显著增加,呈“金字塔”状分布,而P含量则表现为相反趋势,但差异均显著;C:N比值在5年生达到最大,而C:P和N:P比值均呈现递增趋势;相关性分析显示,3个林龄土壤N含量与N:P比值存在显著正相关关系,P含量与N:P比值存在显著负相关关系。 (2).不同林龄栾树根系问C、N、P含量存在差异,N、P含量均随着年龄的增大而减少;不论粗根还是细根C:N、C:P和N:P比值整体上随着年龄均呈现增加的趋势;根系N含量与C:N比值间,P含量与C:P比值间均存在显著负相关关系,N:P比值也随着N的增加线性下降。 (3).栾树叶片C含量随着年龄升高表现为上升后随即趋于稳定状态,N、P含量变化趋势一致;叶片C:N比值和C:P比值随着年龄的增加均降低,N:P比值则相反,各林龄之间均差异显著;叶片N含量与C:N比值间,P含量与C:P比值间均存在极显著负相关关系,且均为对数函数关系,而N含量与N:P比值间表现为线性正相关关系,P含量与N:P比值间为线性负相关关系。(4).不同林龄植物根系C:N、C:P和N:P比值受相应土壤中C、N、P元素含量的影响较小。3年生土壤N元素与细根C:N比值以及粗根C:P比值间存在极显著正相关关系;5年生土壤C、N元素和细根C:P比值间存在极显著正相关关系;9年生土壤C元素和细根C:N比值间存在显著正相关性。 (5).不同林龄栾树叶片和土壤之间分析发现,5年生土壤C含量与叶片C:N比值之间,9年生土壤P含量与叶片C:N比值之间存在显著正相关关系;但是从整体上看,叶片N:P比值与土壤N含量之间存在极显著的正相关关系。 -(6).不同林龄栾树根系和叶片之间存在一定关系:3年生细根C含量与叶片N、N:P比值存在显著正相关,细根和叶片的P含量显著正相关;5年生细根和叶片C含量表现为显著正相关,细根P含量与叶片N、P含量显著正相关,叶片C含量、C:N比值与粗根C:N比值间均存在正相关关系,叶片C含量与细根C:P比值以及N:P比值间存在显著负相关关系;9年生粗根与叶片N元素含量间存在显著正相关关系,粗根C元素与叶片C元素、C:N比值间呈极显著正相关关系,粗根N元素含量与叶片C含量、C:N比值存在极显著负相关关系,叶片N元素和粗根C:N比值间呈显著负相关关系,粗根N:P比值与叶片C:N比值间呈显著负相关关系。 (7).综合分析3个林龄栾树林土壤、根系、叶片的C、N、P含量及其化学计量比值特征,我们发现P很有可能成为湘潭锰矿退化生态系统植被恢复过程中植物生长的限制性因子。该研究结果可为矿区废弃地植被恢复和经营管理以及森林可持续发展提供科学依据。


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