陕北黄土丘陵区不同降雨量区土壤-植物生态化学计量学特征研究

摘要

本研究通过对陕北黄土丘陵区三个降雨量区（米脂、延安、富县）退耕地草本植物多样性以及组成成分调查，结合室内测定土壤-叶片-枯落物碳（C）、氮（N）、磷（P）含量。探讨陕北黄土丘陵区不同降雨量区土壤、叶片、枯落物C、N、P含量及其生态化学计量学特征之间的差异与变化特征，同时探讨土壤、植物养分含量及其生态化学计量学特征与环境因子之间的关系。以期阐明不同降雨量区下陕北黄土丘陵区不同人工植被群落植物与土壤养分功能作用的动态过程，为陕北黄土丘陵区植被恢复重建、合理配置植被模式提供科学依据。主要结论如下： （1）植被种类、多样性以及分布格局在不同降雨量下下表现出显著的差异，但不同植被类型郁闭度表现出不同的差异性。乔木郁闭度在不同降雨量下下表现为富县>延安>米脂；灌木表现为延安分别显著高于米脂和富县1.62、1.03倍；草本则为富县分别显著高于米脂和延安0.56、0.45倍，但在米脂和延安之间没有显著的差异性。 由于不同降雨量区差异显著，这使得富县地区的水热条件较之米脂和延安更好。自然降雨量丰富进一步使得富县土壤含水量最高，因此草本生长较好。 （2）随着三个地区年均降雨量的增加，不同类型植被群落退耕林下土壤C含量变化范围表现为1.6-9.1g·kg-1、1.0-12.5g·kg-1、2.6-8.0g·kg-1；N的变化范围为0.3-0.7 g·kg-1、0.4-0.8 g·kg-1、0.3-1.0 g·kg-1；P的变化范围分别为0.4-0.6 g·kg-1、0.3-0.6 g·kg-1、0.3-0.6 g·kg-1。土壤C、N、P养分含量随着年均降雨量的增加在富县地区表现出显著的增加，但在米脂和延安之间没有显著的差异。由于地上植被之间的差异，土壤C:N:P生态化学计量学特征随着降雨量的增加表现出不同的变化。整体表现为C:N、C:P、N:P比值富县显著高于延安和米脂。 （3）随着三个地区年均降雨量的增加，乔木、灌木和草本叶片碳含量范围表现为417.8-449.7g·kg-1、427.8-480.1g·kg-1、435.2-474.2 g·kg-1；氮的变化范围分别为18.2-31g·kg-1、14.7-31.0 g·kg-1、9.5-16.4 g·kg-1；磷的变化范围分别为2.0-2.1g·kg-1、1.5-2.5 g·kg-1、1.9-2.8 g·kg-1。乔木叶片磷在不同降雨梯度间没有显著差异，但在灌木和撂荒地则表现为延安显著高于米脂，而米脂显著高于富县。 叶片C:N值在不同植被类型下均表现为米脂显著高于延安和富县；C:P值则在灌木和草本下表现为延安<米脂<富县。相较于米脂和延安，限制富县地区植被生长的主要养分元素可能为磷。米脂地区植被生长可能主要受氮限制；而在延安地区则可能同时受氮、磷元素的限制。 （4）叶片枯落物C、N、P养分含量及其化学计量学特征不同地区之间表现出不同的变化规律。乔木、灌木和草本枯落物C在三个地区的变化范围分别是：349.2-418.1 g·kg-1、352.-423.4g·kg-1、354.3-436.8 g·kg-1；N的变化范围分别是11.5-18.5g·kg-1、10.6-17.2 g·kg-1、6.2-14.2 g·kg-1；P的变化范围分别是1.7-2.0 g·kg-1、1.0-2.2 g·kg-1、1.5-1.9 g·kg-1。 枯落物C、N含量整体表现为富县显著高于延安和米脂，P则表现为延安显著高于米脂和富县。年均降水量、土壤含水量以及土壤养分元素含量显著的影响着植物叶片枯落物含量。枯落物碳氮比值整体表现为米脂显著高于延安和富县，其中草地间的差异最显著，表现为米脂分别显著高于延安和富县0.63、0.84倍。富县地区较低的磷有效性导致了C:P和N:P值表现为富县显著高于延安和米脂。 （5）土壤、叶片和枯落物C、N、P含量之间具有显著的相关性，在叶片、枯落物、土壤C、N、P养分计量比值中，仅土壤C:P与叶片和枯落物C:P比呈现出显著的相关性，其中土壤C:P比与枯落物C:P比和N:P比呈现出极显著的正相关性，与叶片C:P比与N:P比呈显著正相关。同时，年均降雨量显著影响着不同地区的土壤、植物养分含量和生态化学计量学特征。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1选题目的与意义

1.2 国内外研究进展

第二章 材料与方法

2.1 研究区概况

2.2 样品采集与处理方法

2.3 研究内容

2.4 室内测定项目方法

2.5 数据分析方法

2.6 技术路线

第三章 结果与分析

3.1陕北黄土丘陵区不同降雨量区植物多样性与土壤含水量变化特征

3.2陕北黄土丘陵区不同降雨区土壤C、N、P含量及其生态化学计量学特征

3.3 陕北黄土丘陵区不同降雨量区叶片C、N、P生态化学计量学特征

3.4陕北黄土丘陵区不同降雨量区枯落物C、N、P生态化学计量学特征

3.5 陕北黄土丘陵区不同降雨量区土壤-叶片-枯落物C、N、P含量及其比值的相关关系

3.6 陕北黄土丘陵区不同降雨量区环境因子对土壤、叶片、枯落物C:N:P生态化学计量学特征的影响

第四章 讨论

4.1 陕北黄土丘陵区不同降雨量区土壤C、N、P养分含量及其生态化学计量学特征

4.2陕北黄土丘陵区不同降雨量区叶片C、N、P养分含量及其生态化学计量学特征

4.3 陕北黄土丘陵区不同降雨量区枯落物 C、N、P 养分含量及其生态化学计量学特征

4.4陕北黄土丘陵区不同降雨量区叶片-枯落物-土壤C、N、P生态化学计量学相关性

第五章 结论

参考文献

致谢

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