祁连山中部不同植被类型土壤生态化学计量特征研究

为揭示祁连山中部天涝池流域不同植被类型对土壤碳、氮、磷生态化学计量特征的影响,以天涝池流域青海云杉、祁连圆柏、亚高山灌丛和干草原4种植被土壤为研究对象,探究土壤w(有机碳)、w(全氮)、w(全磷)及其生态化学计量特征.结果表明, 4种植被w(有机碳)、w(全氮)、w(全磷)均随土层深度增加而减小. 0～50 cm土壤中, w(有机碳)表现为青海云杉祁连圆柏亚高山灌丛干草原; w(全氮)表现为青海云杉亚高山灌丛祁连圆柏干草原; w(全磷)表现为亚高山灌丛祁连圆柏青海云杉干草原;土壤w(C)∶w(N)表现为青海云杉祁连圆柏亚高山灌丛干草原.土壤w(C)∶w(P)和w(N)∶w(P)受植被类型的影响,表现为青海云杉祁连圆柏亚高山灌丛干草原.亚高山灌丛、干草原和祁连圆柏土壤均w(N)∶w(P)10,受N限制,青海云杉土壤w (N)∶w (P)=10～20,受N和P共同限制;土壤碳、氮、磷之间相互影响,土壤有机碳和全氮的变化规律一致,土壤w(C)∶w(P)和w(N)∶w(P)随着土壤w(含水)和土壤w(砂粒)升高呈上升趋势,随容重增大呈下降趋势.     

杉木人工林土壤碳、氮、磷化学计量特征对短期氮添加的响应

阐明短期氮添加对杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林土壤化学特征的影响,可为杉木人工林的氮素管理提供科学依据.以11 a和18 a两个年龄杉木人工林的林地土壤为研究对象,在每个林龄林地中随机布设9个400 m2的标准样地,设置0、5、10 g/(m~2·a) 3个氮添加水平,每个氮添加水平包含3个重复样地.2019年4月—11月,每月中旬对各样地进行NH₄NO₃添加处理.在生长季和非生长季,研究林地不同深度(0～20 cm和20～40 cm)土壤中速效氮、总有机碳、全氮、全磷质量比特征及其化学计量比对氮添加的响应.短期氮添加增加了2个林龄林地土壤的硝态氮质量比,并表现出累积效应.与18 a相比,11 a杉木林土壤硝态氮质量比上升幅度更大.短期氮添加一定程度增加了两个林龄林地土壤的总有机碳、全氮和全磷质量比,高氮添加显著增加了11 a杉木林表层土壤(0～20 cm)的总有机碳和全氮质量比.与深层土壤(20～40 cm)相比,表层土壤的变化更明显. 2个林龄林地土壤的碳、氮、磷化学计量比受短期氮添加的影响较小,主要受到土层...     

祁连山地区近60年气温时空变化特征

全球气候变暖正改变着全球水汽,进而深刻影响人类的生存与发展.祁连山是中国西部重要的生态安全屏障和生物多样性保护区域,也是地质灾害的多发区.因此,为了明确祁连山地区气温的时空变化特征,针对祁连山及其周边地区21个气象站点的1960-2019年的气温数据,利用Anusplin气温插值法对祁连山区域的气温进行插值,并借助滑动...     

生物炭对杨树人工林土壤微生物生物量碳、氮、磷及其化学计量特征的影响

【目的】揭示林分尺度下添加生物炭对土壤微生物生物量碳(SMBC)、土壤微生物生物量氮(SMBN)、土壤微生物生物量磷(SMBP)含量及其化学计量特征的影响,深入了解生物炭对杨树人工林土壤微生物群落结构与功能的影响,系统阐明生物炭调控人工林C、N、P生物地球化学循环的土壤微生物学机理,为在平原地区人工林生态系统中安全推广生物炭固碳增汇技术提供理论依据。【方法】以江苏省东台林场的杨树人工林为对象,设置生物炭添加量低(T1,40 t/hm²)、中(T2,80 t/hm²)、高(T3,120 t/hm²)3种处理及对照(不添加CK),测定SMBC、SMBN、SMBP含量及其化学计量特征(土壤微生物生物量碳、氮、磷含量比,即m(SMBC)/m(SMBN)、m(SMBC)/m(SMBP)、m(SMBN)/m(SMBP),文后简写为SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP)在不同处理间的差异,及其与土壤理化性质之间的关系。【结果】①与对照样地相比,3种生物炭添加处理均提高了SMBC、SMBN和SMBP含量。T1、T2、T3处理样地SMBC含量分别为对照样地的1.08、1.15、1.19倍; SMBN含量分别为对照样地的1.12、1.24、1.34倍; SMBP含量分别为对照样地的1.11、1.26、1.41倍; ②T1处理样地的SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP分别为15.7、85.0、5.4,T2处理样地的分别为15.1、78.6、5.2,T3处理样地的分别为14.3、73.3、5.1。与对照相比,3种生物炭添加处理均显著降低了SMBC/SMBN和SMBC/SMBP,且不同处理间差异显著(P<0.05),但仅T2、T3处理显著降低了SMBN/SMBP(P<0.05); ③SMBC、SMBN、SMBP含量均具有显著的季节变异,其中在植物休眠季节(2014年12月及2015年3月),SMBC、SMBN及SMBP的含量均维持在较高水平,而在植物生长的旺盛季节(2015年7月及2015年10月),其含量下降至较低水平,但SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP的季节变化与此完全相反; ④添加生物炭提高了土壤可溶性有机碳、硝态氮、速效磷、全氮和总有机碳含量,增加了土壤pH和含水率,但是降低了土壤密度和铵态氮含量; ⑤相关性分析表明,SMBC含量与土壤可溶性有机碳(DOC)、pH、含水率(SMC)、硝态氮(NO^-₃-N)和速效磷(AP)呈极显著正相关关系(P<0.01),与铵态氮(NH⁺₄-N)呈极显著负相关关系(P<0.01),而与土壤密度、全氮(TN)和总有机碳(TOC)相关性不显著(P≥0.05); SMBN与SMBP的含量表现较为一致,均与DOC、pH、SMC、NO^-₃-N、AP、TN呈极显著正相关关系(P<0.01),与NH⁺₄-N呈极显著负相关关系(P<0.01),而与土壤密度和TOC相关性不显著(P≥0.05)。【结论】添加生物炭能够显著提升SMBC、SMBN、SMBP含量,并有效降低SMBC/SMBN、SMBC/SMBP和SMBN/SMBP,有利于促进土壤微生物对N、P养分的固持与周转,进而改善土壤对N、P养分的供应。研究还发现,研究区杨树人工林生长可能存在N、P养分限制现象。     

祁连山植被NDVI时空变化特征及其与气候变化的响应研究

本文运用1982-2006年间MODIS NDVI数据对祁连山地区植被覆盖变化及其与气候的相应进行了深入研究,结果表明,在近23a间,植被整体上呈波动增长的趋势,但增加幅度并不明显,植被NDVI增加区域主要集中在祁连山中西部及高海拔地区,减少区域主要分布在祁连山东部及河谷地带。植被NDVI与温度和降水并未表现出规律性的变化,但在生长季内,5月NDVI和9月NDVI分别与前期降水和当月温度显著正相关,人类活动对研究区内植被影响较大。本文研究成果将对了解区域内土地利用特征及环境变化具有深远的意义,同时也为祁连山自然保护区的防治奠定了一定的理论基础。     

无患子初果期人工林土壤和叶片C、N、P化学计量特征

【目的】了解无患子无性系人工林初果期C、N、P化学计量差异及其养分元素间相互作用。【方法】以福建省建宁县无患子无性系媛华人工林为研究对象,选择其初果期具有代表性的地段,分别设置3块20 m×10 m样地,测定了土壤(有机碳、全氮、全磷、全钾、有效磷、有效钾、碱解氮)和叶片(碳、氮、磷、钾)养分含量,并计算土壤和叶片的碳、氮、磷元素计量比(记为C/N、C/P、N/P),分析处于初果期的无患子人工林土壤和叶片养分含量及化学计量特征。【结果】无患子无性系媛华人工林土壤有机碳、全氮、全钾、有效磷含量在初果期随林龄增大而增加,土壤全磷变化不明显且含量较低(0.36 g/kg);土壤C/N随林龄增加逐步减小,而C/P和N/P有一定增加趋势;叶片碳和磷含量随林龄增加而逐渐增大,氮含量逐渐降低,钾含量无显著变化,其人工林叶片C/N有一定程度升高,C/P和N/P随林龄增加出现逐渐降低的趋势。此外,无患子人工林土壤有机碳和全氮含量具有显著正相关;无患子叶片碳与氮之间呈负相关,但碳与磷、钾呈正相关。同时,无患子无性系人工林叶片C含量与土壤有机碳含量在0~20和≥40~60 cm的土层呈显著正相关,在≥20~40 cm的土层中呈极显著正相关;叶片磷P含量与土壤有机碳含量在0~20 cm呈极显著正相关,在≥20~40和≥40~60 cm的土层中呈显著正相关;N/P与土壤有机碳含量在0~20 和≥40~60 cm呈极显著负相关,在≥20~40 cm土层中呈显著负相关。【结论】在无患子人工林初果期,土壤养分主要受P的限制,因此,苗木定植后的结果初期,可适当增加磷肥的投入。     

元江干热河谷典型植物的叶片化学计量特征

研究元江干热河谷不同植物叶片的C、N、P化学计量特征,可为该地区植被恢复的措施制定提供理论参考.选取元江河谷的30种典型植物的叶片,分析和研究了叶片的C、N、P和化学计量特征.研究发现元江干热河谷植物叶片C、N、P元素质量比分别为408.54±28.15、16.64±5.12、2.39±0.58 mg·g~(-1),变异系数分别为0.069、0.307和0.242. N和P极显著正相关(P0.01); C/N(w(C)∶w(N))、C/P(w(C)∶w(P))及N/P(w(N)∶w(P))分别为26.44、178.91、6.99,N与N/P极显著正相关(P0.01).相对其他研究,元江干热河谷植物叶片C、N元素含量偏低,而P元素含量偏高,N/P小于14,均为N受限植物. 30种植物聚为5类,根据聚类结果分析了氮磷利用效率和木质化程度得出,第Ⅰ类群植物,即厚皮树、滇刺枣、毛枝青冈、三叶漆、虾子花、华西小石积、心叶木、木紫珠、清香木、变叶翅子树、细基丸可能具有更高的适应元江的干热环境的潜力.     

筼筜湖悬浮物及颗粒有机碳、氮、磷的时空分布

2008年12月—2009年11月,在筼筜湖5个站位进行表层海水的采样,研究水体中悬浮物(TSM)、颗粒有机碳(POC)、颗粒氮(PN)和颗粒磷(PP)的时空分布特征及其与叶绿素a(Chl a)之间的关系.结果显示,各站位TSM、POC、PN和PP浓度总体上沿着筼筜湖的水流方向逐渐降低,季节变化明显,大部分在夏季(6—8月)出现高峰;POC和PN之间相关性极显著(R=0.989,n=127),POC和PN与Chl a之间也具有较好的正相关关系,而PP与Chl a之间的相关性不显著,浮游植物碳(Cph)与POC的质量比在各站位有所差异.研究表明,筼筜湖POC和PN来源较为一致,在赤潮爆发期间浮游植物是其主要来源,而PP除浮游植物来源外,其他来源如外源碎屑输入、表层沉积物再悬浮以及浮游动物、细菌和碎屑可能对其含量都有较大影响.     

两种圆柏属植物叶片元素季节性变化的比较

运用能量色散谱(EDS)分析技术对同属常绿乔木抗旱抗寒性不同的祁连圆柏和圆柏在不同月份叶片元素质量分数进行分析,研究了两种圆柏属植物叶片元素的季节变化和抗旱抗寒性的关系.结果表明:祁连圆柏元素质量分数高低的顺序为Ca＞K＞Cl＞Si＞S＞Mg＞P＞Na,而圆柏的为Ca＞K＞Cl＞Si＞S＞P＞Mg＞Na.常温生长和低温休眠阶段Ca,Cl,Mg和Na在祁连圆柏和圆柏中的相对高低发生变化.在冬季,圆柏P和S积累较多,祁连圆柏Na,Mg,Si积累较多.圆柏属植物叶片元素季节的规律性变化是对环境的适应性反应.     

黄土高原中部降雨量时空分异特征研究

根据黄土高原中部1981-2008年的58个观测站的月降雨量资料进行趋势变化及季节分配特征分析,结果表明,黄土高原中部年均降雨量在空间上呈现明显的梯度变化,从东南部向西北部逐渐减少,中部降雨量多年来持平.四季降雨量均在减少且平均降雨量变化存在明显的季节性差异,其中夏季降雨量减少趋势最明显,整体呈现下降趋势,干旱化趋势十...     

氮磷钾配施对丹桂叶片性状、碳氮磷含量及其化学计量特征的影响

了解施肥对丹桂(Osmanthus fragrans Lour.var.aurantiacus)幼苗叶片性状、养分限制、化学计量特征的影响对于丹桂的科学施肥具有重要意义.以浦城丹桂(O.fragransPucheng dangui)幼苗为研究对象,通过正交设计L9(34)布置N、P、K施肥方案,采用野外试验与室内分析,研究施肥对丹桂幼苗叶片C、N、P含量及其化学计量特征、叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、比叶重(LMA)、根茎叶和总生物量及分配比例的影响.结果表明:1)适宜的N、P、K配施可以显著提高丹桂幼苗根、茎、叶和总生物量以及叶片LA、SLA和C、N、P的含量(p0.05),而LMA显著降低(p0.05);2)叶片N和C的含量、P和C的含量存在显著的异速生长关系(p0.01),但N和P的含量不具有显著的异速生长关系(p0.05);3)最佳施肥配方为N 10g/株、P 4g/株、K 3g/株,总生物量显著高于其他配方(p0.05),且叶片C和N的含量、N∶P、LA均达最高值;4)相关分析表明SLA与P的含量、C与N的含量、C的含量与N∶P、N的含量与N∶P呈极显著正相关(p0.01),LA与SLA、C∶P与N∶P呈显著正相关(p0.05).研究表明N、P、K配施可以有效改善丹桂的叶片性状和养分分配,提高幼苗的生物量,从而达到优质高产的目的.     

陇东黄土高原混播草地牧草叶片N、P、K重吸收及生态化学计量特征

以紫花苜蓿和无芒雀麦为主建立单、混播栽培草地,研究叶片N、P、K重吸收及生态化学计量特征,揭示陇东黄土高原雨养农区栽培草地N、P、K养分限制及循环利用策略,为栽培草地的合理建植、施肥管理提供理论指导.结果表明:不同牧草配比草地中紫花苜蓿和无芒雀麦叶片养分重吸收效率均为N>P>K.无芒雀麦N、P、K重吸收效率显著高于紫花苜蓿.单、混播下紫花苜蓿养分重吸收效率差异不显著,混播下无芒雀麦养分重吸收效率低于单播.不同牧草配比草地中,紫花苜蓿趋于w(N)∶w(P)>16∶1,无芒雀麦w(N)∶w(P)<14∶1,表明紫花苜蓿与无芒雀麦的生长分别受P、N限制,二者生长均不受K限制.因此,混播草地牧草叶片养分重吸收受混播种类搭配和比例的影响,其中P重吸收效率和混播比例关系最为密切.     

东祁连山森林分布区土壤氮分布特征研究

研究土壤氮分布特征对合理预测云杉林生态系统结构与功能具有重要作用,采用PVC管移植法,以祁连山东段青海云杉(Picea crassifolia)林区土壤为研究对象,采用野外取样法和室内分析法,对土壤全氮、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)进行测定分析,重点分析祁连山哈溪林区土壤氮在不同海拔、不同植被、不同剖面上的变化,以及温度、水分与土壤氮之间的关系,旨在提高祁连山青海云杉林生产力及水源涵养能力。结果表明:该区土壤平均含水量为58.9%,平均容重为0.695g/cm3;含水量随海拔的升高有波动增大趋势,容重随海拔的升高有波动下降趋势;不同植被类型的含水量和容重分别表现为灌丛云杉草地;草地云杉灌丛。铵态氮随海拔的升高有缓慢降低趋势,全氮和硝态氮均随海拔的增大有缓慢增加趋势,三种氮在海拔上的变异系数(CV)分别为19.2%、8.48%、12.6%,可见TN、NO3--N属于中等变异,NH4+-N属于弱变异。NH4+-N和NO3--N在剖面上的变异系数分别为17.3%和9.9%,基本上都为中等变异,NH4+-N在剖面上的变化为线型趋势,线性方程为Y=-2.15X+17.42,r2为0.89;NH3--NN在剖面上呈多项式变化趋势,线性方程为Y=1.205X2-5.085X+12.5,r2为1。土壤水分、容重与NH4+-N和NO3--N之间均有三次函数关系,表现为土壤容重和铵态氮在表层有较显著的拟合关系,其r2为0.843,P0.05;水分和铵态氮在20-40cm有较强的显著性,其r2为0.61,P0.05;水分和硝态氮在20-40cm有较显著的变化关系,其相关系数r2为0.653,P0.05,其他各层显著性不强。     

三峡库区库首森林生态系统植物叶片碳氮磷化学计量特征研究

【目的】森林是三峡库区重要的生态屏障,研究该地区森林生态系统化学计量特征可深入了解生态系统的养分循环、限制作用以及稳定机制。【方法】通过对三峡库区库首森林生态系统的7个站点进行典型取样,研究了包括乔木、灌木和草本30种植物的107个样品叶片中碳(C)、氮(N)和磷(P)的化学计量学特征。【结果】三峡库区库首森林生态系统植物叶片中有机碳(OC)、全氮(TN)和全磷(TP)的含量变化范围分别为352.0～506.3、8.3～48.6和0.5～2.5 mg/g,平均值为450.2、18.6和1.2 mg/g; 叶片C/N、C/P和N/P的变化范围为7.6～56.5、158.8～799.3和7.3～40.2,平均值为28.6、450.4和16.9。不同生活型植物叶片的养分组成存在显著差异,乔木叶片的有机碳含量要明显高于灌木和草本,而草本植物的叶片全氮和全磷的含量要明显高于乔木和灌木; 落叶乔木叶片的全氮、全磷含量及N/P的值要明显高于常绿乔木,但有机碳含量及C/N和C/P的值则相反。不同生活型植物有机碳与全氮(磷)含量的相互关系也存在差异,草本植物叶片有机碳与全氮(磷)含量存在极显著负相关,乔木叶片有机碳与全氮含量呈显著的负相关,但与全磷含量不相关,灌木叶片有机碳与全氮(磷)含量不相关; 不同生活型植物叶片全氮和全磷含量均存在极显著正相关。【结论】三峡库区库首森林生态系统植物叶片有机碳含量处于中等水平,而全氮和全磷含量相对较低,磷缺乏是限制该区植被生产力的关键元素。     

遮阴条件下杉木幼苗生长和C、N、P化学计量特征的变化

【目的】比较不同强度遮阴条件下杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗生长、生物量积累与分配,以及不同器官碳(C)、氮(N)、磷(P)积累、分配及化学计量特征的差异,探讨杉木幼苗在不同遮阴条件下的C、N、P元素积累及分配的响应策略,揭示遮阴处理对杉木幼苗C、N、P元素变化规律的影响,为杉木苗木繁育、林分光照环境调控管理等提供参考。【方法】选取当年生杉木幼苗为研究对象,通过人工遮阴方式设置5个遮阴梯度,即0%(对照,不遮阴)、遮阴强度40%(透光率60%)、60%(透光率40%)、85%(透光率15%)和95%(透光率5%),持续观测1 a。试验结束后测定幼苗株高与地径增量、各器官生物量、根冠比、各器官C、N、P含量、积累量,并分析C、N、P化学计量特征(以C/N、C/P,N/P表示元素质量比)等指标。【结果】①随遮阴强度的增大,杉木幼苗株高增量总体呈现上升趋势,而地径增量则显著降低(P<0.05)。根、茎、叶及总生物量、根生物量占比和根冠比降低,茎、叶生物量比增大;②根、茎、叶中及总的C、N、P积累量随遮阴强度的增大而降低。随着遮阴强度的增大,杉木地上部分(茎和叶)C和N分配比例增加,而地下部分(根)C和N分配比例则降低。③杉木幼苗C/N和C/P变化趋势相同,随着遮阴强度的增大先增加后减少。杉木幼苗各器官N/P低于14,表明杉木幼苗在不同遮阴下的生长受到N限制。【结论】杉木幼苗生长和生理特性对不同遮阴强度响应有差异,主要表现在随着遮阴强度的增加,株高生长加快,地径粗生长减缓,生物量分配倾向于地上部分,幼苗由“矮粗”逐渐转变为“细高”。但是过度遮阴不利于杉木幼苗的生长,导致幼苗生物量积累减少,C、N、P积累量降低。     

深度净化含高氮、磷、化学需氧量污水的方法探究

城镇生活污水中总磷(total phosphorus, TP)、总氮(total nitrogen, TN)、氨氮(ammonia nitrogen, NH₃-N)含量及化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)值较高,需经过处理来降低水质参数值。文中比较了不同絮凝剂、吸附剂对污水中氮和磷的去除能力,比较了臭氧氧化法和芬顿法降低污水COD值的效果,通过化学沉淀法降低TP含量,最后采用多步联用处理技术对污水进行深度处理。结果表明：污水中TP、NH₃-N的去除率及COD值下降率均高于88.7%,其中COD值及NH₃-N浓度达到了国标一级A标准,而TP和TN浓度基本达到了的一级B标准。     

北祁连东段西、南华山中酸性侵入岩地球化学特征

北祁连东段西、南华山中酸性侵入岩以花岗岩和花岗闪长岩为主,SiO2质量分数在66.23%~77.13%之间,具有钙碱系列的岩石组合特征和地球化学特征.微量元素Pb、Sr和La明显富集,Cs、Nb、Ti等元素呈现不同程度亏损,显示混合源岩浆的特征.∑REE的质量分数为(100.80~121.03)×10-6,低于世界酸性岩平均值.稀土配分模式呈右倾型,δEu=0.31~0.33,有负Eu异常,与北秦岭加里东期岛弧型花岗岩地球化学特征相似.中酸性岩体总体表现为壳幔混合型岩浆结晶分异的产物,反映北祁连地区中奥陶世末处于具沟-弧-盆体系的俯冲背景.     

北祁连山岛弧型火山岩地球化学特征

北祁连山岛弧型火山岩地球化学特征@赖绍聪@隆平...     

坡向对祁连山大野口流域草地植物叶片N、P化学计量学的影响

研究祁连山大野口流域不同坡向植物群落(优势种)叶片的化学计量特征及其与土壤因子的关系.结果表明:北坡的w(N)、w(P)显著高于南坡和西北坡,而w(N):w(P)显著低于南坡;不同坡向植物营养限制类型发生变化,南坡植物生长受P限制,北坡植物生长受N限制;叶片w(N)与w(P)、w(N):w(P)呈显著正相关关系;叶片w(P)与土壤温度呈显著负相关关系,土壤水分、温度、pH、w(有机碳)、w(N)共同影响w(N):w(P),其中土壤温度是主导因素.     

祁连山黑河流域NDVI时空变化及其对气候因子的响应

基于GIS和RS技术,利用SPOT-VGT(NDVI)数据和黑河流域15个常规气象站及自动气象观测站的气温.降水量、不同深度的土壤温度、体积含水量等资料,系统分析了黑河流域NDVI的变化特征及其对气候因子的响应特征.通过年平均累积和趋势线分析方法,得出1999-2011年黑河流域NDVI的时空分布特征:年累计NDVI和年均NDVI绝大部分处于增长趋势,只有下游的西部和上游的南部一些地区处于降低趋势;季节累积NDVI和季节平均NDVI绝大部分区域处于增长趋势;在植被退化的阶段,冬季植被退化较其他季节严重;在植被增长的阶段,秋季植被增长较快.通过数理统计方法分析了NDVI对气象因子的响应关系:土壤温度对NDVI的关系能够较好地拟合NDVI的发展趋势,NDVI对气温和降水量的滞后时间大约分别为2旬、1个月,春季NDVI受到前一年11月份和秋季降水量影响较大,总体上土壤水分对NDVI影响较复杂.