青藏高原东部窄叶鲜卑花灌丛植物-土壤生态化学计量特征研究

摘要

青藏高原是地球上最高的高原，号称“世界屋脊”，被誉为地球的“第三极”。在青藏高原上分布着中国极为重要的灌丛植被，其分布面积较广。窄叶鲜卑花灌丛是青藏高原东部高山灌丛中特有的、具有代表性的物种。本研究采用分层随机抽样方法来布设样地，在青藏高原东部选取了16个具有代表性的地段作为窄叶鲜卑花灌丛生态系统的样地，分别采集生态系统不同组分的样品，分析了样品碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其计量特征。通过对青藏高原东部窄叶鲜卑花灌丛植物-土壤生态化学计量特征进行研究，得出以下结论:
　　青藏高原东部窄叶鲜卑花灌丛样地土壤表层(0-10 cm)C、N、P含量的平均值分别为73.27±20.25 g.kg-1、6.27±1.8 g.kg-1和1.13±0.25 g.kg-1，该灌丛土壤C、N、P含量均随土层深度的增加而减少，即都呈现出“倒金字塔”型，但各自减少的程度不一;C、N含量的变异系数总体上随土层加深而增大，P含量的变异系数相对稳定;土壤中C、N之间的相关耦合性和线性拟合程度均高于C、P和N、P。窄叶鲜卑花灌丛土壤表层(0-10 cm) C∶N、C∶P和N∶P的均值分别为10.88±0.87、59.49±18.64和5.49±1.84，C∶N在不同土层间的分布相对稳定，C∶P和N∶P也随土层深度的增加而减少，C∶N、C∶P和N∶P的变异系数随着土层加深而增加，空间变异性表现为:C∶N＜N∶P＜C∶P，土壤C、N、P的空间分布特征在一定程度上决定了C∶N、C∶P和N∶P的空间分布特征。
　　该研究区域草本层植物地上部分C、N、P含量的变化范围分别为247.72-433.32 g.kg-1、12.98-30.31 g.kg-1、1.06-2.88 g.kg-1，平均值分别为364.48g.kg-1、16.74 g.kg-1、1.78 g.kg-1，变异系数分别为15.94％、26.04％、30.47％;草本植物地下部分C、N、P含量的变化范围分别为153.03-419.55 g.kg-1、3.30-14.93g.kg-1、0.64-2.44 g.kg-1，平均值分别为282.46 g.kg-1、9.96 g.kg-1、1.25 g.kg-1，变异系数分别为32.27％、28.04％、37.12％。草本植物地上部分C、N、P含量大于地下部分，C、N、P含量的变异系数却是地下部分大于地上部分。草本植物地上部分C∶N、N∶P、C∶P平均值分别为22.52、9.96、226.91，变异系数分别为20.91％、27.31％、39.21％;草本植物地下部分C∶N、N∶P、C∶P平均值分别为30.22、8.83、271.17，变异系数分别为38.25％、32.39％、57.63％。草本植物地上部分C∶N和C∶P平均值小于地下部分，而N∶P则是地上部分大于地下部分，C∶N、N∶P、C∶P的变异系数是地下部分大于地上部分。
　　窄叶鲜卑花灌木不同器官中C、N、P的含量分别表现为茎杆(495.07 g.kg-1)＞当年小枝(483.37g.kg-1)＞果(480.35 g.kg-1)＞根(468.47 g.kg-1)＞叶(466.33g.kg-1)，叶(22.27 g.kg-1)＞果(19.74g.kg-1)＞当年小枝(7.98g.kg-1)＞茎杆(4.54 g.kg-1)＞根(4.00g.kg-1)，果（2.85 g.kg-1）＞叶（1.92 g.kg-1）＞当年小枝(0.96 g.kg-1)＞根(0.52g.kg-1)＞茎杆(0.45 g.kg-1)。窄叶鲜卑花灌木各器官中C含量较高且相对稳定，其变异系数范围为1.71％-4.44％，N、P含量较低且变异系数较大，变异系数范围分别为14.49％-25.50％和11.46％-46.15％，N、P在根部的变异系数最大。N∶P在不同器官中的范围为7.12-12.41，其值相对稳定。窄叶鲜卑花灌木不同器官中C、N、P计量特征及其分配与该器官所执行的功能和所处的生长期密切相关;该灌木不同器官C、N、P计量特征在一定程度上符合生态化学计量学的内稳态理论和生长速率理论。
　　窄叶鲜卑花灌木中C与N、P存在极显著的负相关性;草本植物中C与N存在极其显著的正相关性，C与P存在极其显著的负相关性，说明灌木植物和草本植物对C、N、P协同利用机制方面存在一定的差异性。青藏高原东部窄叶鲜卑花灌丛土壤肥沃，窄叶鲜卑花灌木叶片C、N、P浓度含量较高，使用土壤和灌木叶片N∶P指标分析该物种养分限制情况存在一定的差异性，故可得用化学计量比的方法在肥沃的土壤和物种水平判断养分限制性情况理应谨慎。在本研究区域中，灌木植物对C吸收和储存能力高于草本植物。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景及选题意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 选题意义

1．2 生态化学计量学的研究现状

1．2．1 生态化学计量学的概念

1．2．2 植物生态化学计量学的研究现状

1．2．3 土壤生态化学计量学的研究现状

1．2．4 植物-土壤生态系统化学计量特征

1．2．5 生态化学计量学的应用

1．3 研究内容及创新点

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究创新点

第2章 研究区域概况与研究方法

2．1 研究区域概况

2．2 研究方法

2．2．1 样品采集

2．2．2 样品处理和测定

2．2．3 数据统计分析

2．3 技术路线

第3章 灌丛生态系统不同组分生态化学计量特征

3．1 土壤C、N、P生态化学计量特征

3．1．1 不同土层C、N、P含量及分布特征

3．1．2 不同土层C、N、P比值特征

3．1．3 土壤C、N、P含量的相关性分析

3．1．4 结果讨论

3．2 草本层地上和地下部分C、N、P生态化学计量特征

3．2．1 地上和地下部分C、N、P含量及分布特征

3．2．2 地上和地下部分C、N、P比值特征

3．2．3 草本植物C、N、P含量及其比值间的相关性分析

3．2．3 结果讨论

3．3 灌木层优势种C、N、P生态化学计量特征

3．3．1 窄叶鲜卑花不同器官C、N、P含量及分配特征

3．3．2 窄叶鲜卑花不同器官C、N、P比值特征

3．3．3 窄叶鲜卑花C、N、P含量及其比值间的相关性分析

3．3．4 窄叶鲜卑花叶片化学计量特征及其养分分析

3．3．5 结果讨论

第4章 灌木-草本-土壤化学计量特征比较

4．1 C、N、P在灌木-草本-土壤中的生态化学计量特征

4．1．1 C、N、P含量在灌木-草本-土壤中的分配特征

4．1．2 C、N、P比值在灌木-草本-土壤中的计量特征

4．1．3 结果讨论

4．2 组分间C、N、P生态化学计量的相关性分析

4．2．1 组分间C、N、P生态化学计量的相关性分析

4．2．4 结果讨论

结论

1 主要结论

2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

附录