黄土丘陵区刺槐与油松人工林生态系统生态化学计量特征及其变化

摘要

为阐明不同植被区和不同类型人工林生态系统生态化学计量特征的差异，本文以黄土丘陵区所属森林带的宜川县和森林草原带的安塞县境内落叶阔叶树种刺槐和常绿针叶树种油松人工林生态系统为研究对象，对比分析了刺槐与油松人工林乔木层（叶、枝、干、根），枯落物层和土壤层碳（C）、氮（N）、磷（P）含量及化学计量比的基本特征；研究了各组分化学计量特征的季节变化和年际变化规律。同时进一步探讨了植物叶片、枯落物与土壤之间生态化学计量特征的关系，揭示各组分C、N、P元素之间的交互影响的作用以及养分循环关系，用以丰富黄土高原地区生态系统养分耦合循环机制的研究，为黄土高原地区刺槐和油松人工林的合理规划种植以及植被恢复提供理论依据。主要研究结果如下： 1）刺槐与油松人工林生态系统各组分C、N、P含量及其计量比间存在着显著的差异，其中两研究区中的油松乔木各器官C含量显著大于刺槐，但N、P含量却显著小于刺槐；刺槐各组分C:N和C:P比值都显著小于油松各组分，而N:P比值显著大于油松各组分，且刺槐生长主要受P限制，油松生长主要受N限制。就不同植被带而言，宜川县刺槐和油松叶片C含量、刺槐枝P含量、油松根N含量、枯落物C和N含量均小于安塞县，而仅有油松叶片P含量、枝N含量大于安塞县，其他各器官各元素均未表现出显著的差异性。两研究区刺槐和油松人工林土壤C、N含量随土层深度增加而减少， P含量则基本保持不变，并且不同树种和不同地区间各元素和计量比表现出一定的差异性。刺槐和油松人工林叶片、枯落物与土壤生态化学计量特征之间的相关性分析表明，枯落物作为植物与土壤养分循环的重要纽带，使得叶片与枯落物、枯落物与土壤中元素表现出较强的相关性。 2）刺槐与油松的乔木各器官和枯落物的C、N、P含量及其计量比的季节变化规律不尽相同，不同树种间的生态化学计量特征表现出显著的差异性。例如，刺槐叶片 C含量在6月份保持在较高水平，然后呈先下降后上升趋势；其N、P含量则表现出下降的趋势，并在10月份达到最低值。油松叶片C含量在生长季前期维持在稳定水平，在8月后显著上升；而N、P含量则表现出先下降后升高的趋势。不同植被带下的植物各组分营养元素的生态化学计量特征则表现出相似的季节变化规律。两研究区刺槐与油松大部分土壤层中C、N、P含量及其计量比的季节变化并不显著，但季节变化趋势比较明显，尤其是土壤表层的季节变化趋势呈现出明显的波动性。不同植被带下其土壤的养分含量及其计量比表现出不同的变化规律。此外，对宜川县和安塞县植物叶片的变异来源分析中表明，树种因素是影响其变异的主要来源，采样月份以及采样月份与树种的交互作用也对其N、P含量的变异产生了显著的影响；不同植被带下植物叶片的养分含量不相同，说明植被带的不同也是影响植物叶片变异来源的因素之一。 3）刺槐与油松各组分C、N、P含量及其计量比表现出不同的年际变化。其中宜川县和安塞县刺槐与油松叶片、枝、枯落物等 C 含量均随年份的增加而减少；两树种各器官N、P含量则随年份的增加表现出不一致的波动变化。宜川县刺槐的叶片、枝、干和枯落物C:N、C:P的比值未表现出显著的年际变化，而刺槐根和油松枝、干、根等器官C:N、C:P比值却随年份增加而增加；这说明不同树种和不同器官之间的养分变异情况各不相同。此外，两研究区土壤的C、N含量未表现出显著的年际变化，仅土壤表层C含量发生了显著的变化；宜川土壤P含量也未表现出显著的年际变化，而安塞土壤P含量则随年份的增加而增加。宜川县土壤C:N、C:P比值随年份的增加而增加，而安塞县土壤C:N、C:P、N:P比值呈现出相对稳定趋势，并未表现出显著的年际变化。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1研究目的及意义

1.2国内外研究进展

第二章 研究内容与方法

2.1研究内容

2.2研究区概况

2.3研究方法

2.4技术路线图

第三章 刺槐与油松人工林生态系统生态化学计量的统计特征

3.1刺槐与油松乔木各器官与枯落物C、N、P含量及其计量比的统计特征

3.2刺槐与油松土壤层C、N、P含量及其计量比的统计特征

3.3刺槐与油松叶片、枯落物和土壤表层（0-10 cm）C、N、P含量及其计量比的相关性

3.4小结

第四章 刺槐与油松人工林生态化学计量特征的季节变化

4.1刺槐与油松乔木各器官和枯落物C、N、P含量及其计量比的季节变化

4.2刺槐与油松土壤层C、N、P含量及其计量比的季节变化

4.3刺槐与油松人工林叶片C、N、P含量及其计量比的变异来源分析

4.4小结

第五章 刺槐与油松人工林生态化学计量特征的年际变化

5.1刺槐与油松乔木各器官和枯落物C、N、P含量及其计量比的年际变化

5.2刺槐与油松土壤层C、N、P含量及其计量比的年际变化

5.3小结

第六章 结 论

6.1主要结论

6.2研究中存在的不足

参考文献

致谢

作者简介