影响C4草本植物C/N比值变化的因素与土壤有机C积累的关系

摘要

文章对采自贵州从低海拔的东部到高海拔的西部且大致平行的石灰岩和砂岩两地带均生长的3种C4草本植物,即巴茅(Miscanthus floridulus)、白茅(Imperata cylindrica)和类芦(Neyraudia reynaudiana),以及相对应的土壤表层样品,进行了营养元素和C同位素组成分析;研究营养元素含量随着海拔的不同而出现的变化趋势,以及这些元素之间的相互协变作用,尤其是Ca和N之间的相互协变作用对植物的N含量、C/N比值和δ13C值的影响,以了解植物的C/N比值(指示植物残留物质量的一种标志)与土壤有机C积累的关系.研究结果表明,植物的N含量和δ13C值具有随海拔的上升而显著增大趋势,而植物的C/N比值在砂岩地区虽有减小的趋势,在石灰岩地带则没有.对所研究的C4草本植物来说,在土壤pH值为5.8的中性条件下显示出Ca的最大吸收,因此,Ca与其他营养元素之间的协变模式在两种土壤类型中表现出相反的倾向,并存在土壤交换性Ca的边界浓度:当土壤可交换性Ca的含量为2.24 mg/g,相应土壤的pH值在5.8以下时,随着土壤可交换性Ca浓度的增大,植物的N含量上升,而植物的C/N比值会显著降低;当Ca在边界浓度以上时,随着土壤可交换性Ca浓度的增大,植物的N含量下降,而植物的C/N比值有增加的趋势.由此可见,植物残留物的N含量和C/N比值受Ca元素含量的相互协变作用的影响.在砂岩地区,随着植物C/N比值的增高,土壤有机质的含量却随之下降,而在石灰岩地区则没有这种倾向.因此得出结论:植物的C/N比值的增大对土壤有机碳积累的影响主要取决于土壤的性质,尤其是取决于土壤可交换性Ca的含量.