黄土高原人工刺槐林生态系统生态化学计量学特征

摘要

刺槐人工林是黄土高原最主要的水土保持林之一，但刺槐林中出现大面积土壤干化、林地退化现象，威胁到黄土高原植被建设和恢复的效益。本研究选取黄土高原不同植被区和不同林龄的典型刺槐林为研究对象，分析了林下土壤和土壤微生物生物量的C、N、P含量及C∶N∶P生态化学计量学特征，探究了气候和林龄等因子对它们的影响，并结合刺槐凋落叶-叶片-茎-根系，揭示了刺槐林地上-地下生态化学计量学联系，以期促进对黄土高原刺槐人工林的生态特征与功能的认识，为黄土高原植被建设与恢复提供数据支撑和理论依据。研究结果表明:
　　(1)黄土高原人工刺槐林土壤有机C和N、P养分含量及微生物生物量区域分异明显。整体上刺槐林0～20 cm土壤有机C在2.02～15.27 g·kg-1之间，全N在0.24～1.59 g·kg-1之间，全P在0.46～1.14 g·kg-1之间，速效N在5.03～36.78 mg·kg-1之间，速效P在0.77～16.29mg·kg-1之间，土壤微生物生物量C在84.75～391.71 mgkg-1之间，土壤微生物生物量N在5.88～120.66 mg·kg-1之间，并且土壤有机C和N、P养分含量的均值均低于黄土高原土壤相应养分的均值。
　　(2)植物生长过程中的生长特性导致了土壤性质的改变，并呈现出一定的变化特征。总体上，随着刺槐生长，刺槐林土壤有机C和全N逐渐增加，土壤全P及速效N、P无规律变化，土壤微生物生物量C、N、P呈增加趋势。但土壤有机质累积和微生物生物量一定年限内无显著变化，成熟林期开始显著提高，过熟林期出现下降或增加减缓。
　　(3)C、N、P元素在刺槐体内的分布随植物组分和生长阶段而异，并影响了各组分C∶N∶P比。各组分的C∶N∶P特征也反映了刺槐的生长状况及对环境的适应策略。植物体的元素浓度受多种因素影响，通过植物叶片N∶P大小、植物各组分之间以及与土壤之间化学计量学关系来判断植物生长的养分受限状况有一定局限。
　　(4)黄土高原人工刺槐林土壤C∶N约为8.8，N∶P约为1.2，C∶P约为10.3，土壤微生物生物量C∶N约为5.2，各比值整体偏低于全球水平。环境因子的变化对土壤C∶N影响较小，对土壤N∶P、C∶P及微生物生物量C∶N影响较大。林龄的变化对土壤和微生物生物量C∶N影响较小，对两者的C∶P、N∶P影响较大。植物-土壤-土壤微生物的C∶N∶P化学计量比均存在一定相关性。但演替进程中植物-土壤-微生物生物量C∶N∶P没有一致的时间格局。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 黄土高原的植被恢复历史与现状

1．1．2 黄土高原人工林退化问题

1．1．3 刺槐的生长习性及生长、分布状况

1．2 国内外研究现状

1．2．1 黄土高原人工刺槐林退化的原因

1．2．2 黄土高原人工刺槐林对土壤环境的影响

1．2．3 国内其它地区及国外刺槐研究进展

1．2．4 植物-土壤-微生物的生态化学计量学研究

1．3 研究切入点

1．3．1 植物-土壤-微生物相互作用

1．3．2 生态化学计量学

第二章 研究目标、内容与方法

2．1 研究目标与内容

2．2 研究区概况

2．3 研究方法

2．4 技术路线

2．5 试验方案

2．5．1 资料收集与整编

2．5．2 野外调查与样地选择

2．5．3 土壤样品采集与处理

2．5．4 试验测定项目及方法

2．5．5 试验数据处理与分析

第三章 黄土高原刺槐林土壤养分与微生物生物量特征

3．1 研究方法

3．2 结果与分析

3．2．1 不同植被区刺槐林土壤养分特征

3．2．2 不同植被区刺槐林土壤微生物生物量特征

3．2．3 不同植被区刺愧林土壤养分及微生物生物量与环境因子关系

3．3 讨论与小结

第四章 黄土高原刺槐林叶片-土壤-微生物生态化学计量学特征

4．1 研究方法

4．2 结果与分析

4．2．1 不同植被区刺槐林土壤与微生物生态化学计量学特征

4．2．2 刺槐林土壤生态化学计量比与环境因子之间的关系

4．2．3 不同植被区刺槐林叶片-土壤-微生物生态化学计量比的关系

4．3 讨论与小结

第五章 森林带不同林龄刺槐林土壤养分与微生物生物量特征

5．1 研究方法

5．2 结果与分析

5．2．1 不同林龄刺槐林土壤有机碳和全量养分特征

5．2．2 不同林龄刺槐林土壤速效养分特征

5．2．3 不同林龄刺槐林土壤微生物生物量特征

5．3 讨论与小结

第六章 森林带不同林龄刺槐林生态化学计量学特征

6．1 研究方法

6．2 结果与分析

6．2．1 不同林龄刺槐林土壤-微生物生态化学计量学特征

6．2．2 不同林龄刺槐凋落叶-叶片-茎-根系的生态化学计量学特征

6．2．3 不同林龄刺槐林植物-土壤-微生物的生态化学计量学联系

6．3 讨论与小结

第七章 结论

7．1 主要结论

7．2 研究中存在的不足

参考文献

附录

致谢

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