不同土地利用类型下河岸带草本植物叶片与土壤N、P化学计量特征研究

发布时间：2017-10-12 10:00

  本文关键词：不同土地利用类型下河岸带草本植物叶片与土壤N、P化学计量特征研究

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【摘要】：河岸带是连接河流生态系统与陆地生态系统的重要纽带,其地处水陆交界区,具有明显的边缘效应,并经由水-土壤-植被系统,对水陆间的物质流、信息流和生物流发挥着廊道、过滤器和屏障的功能。随着农业与城镇化发展,人类活动已经对河岸带及水体环境的影响逐渐凸显。河岸带通过一系列复杂的物理、生物以及生物化学循环过程实现对氮素和磷素的截留转化,而河岸带土地利用状况是影响植被和土壤结构功能,改变河岸带对氮、磷截留转化过程和效率的重要驱动与约束因素。 氮和磷是植物生命活动中所必需的营养元素,是大多数生态系统中最主要的两种限制性元素,氮和磷彼此独立而又相互影响,在植物的生长、发育、群落组成以及生态系统的结构和功能等方面发挥着重要的作用。借助于化学计量学手段,我们不仅能了解环境要素与生物组成元素间的关系,还有助于理解环境作用对生物生长发育、群落动态以及生态系统过程的影响,因此通过研究不同土地利用格局下河岸带氮、磷生态化学计量特征,有助于深入了解受人为活动影响的河岸带植物与土壤营养元素现状及变化趋势,对今后保护流域健康环境,加强对流域环境管理及土地利用合理规划具有重要意义。 本研究于2011年5月、7月、9月对太湖流域宜兴市地区三种土地利用类型(林地、农田、村镇)相邻河岸带草本植物叶片及土壤氮、磷化学计量特征进行了研究,运用生态化学计量学原理,结合野外施肥实验对太湖流域河岸带植物生长限制性因子进行判断和验证,同时研究了植物与土壤氮磷含量关系,在此过程中以动态平衡调节系数对不同土地利用类型群落稳定性进行了探讨,并得出以下结果： 1、三种土地利用类型河岸带土壤全氮(STN)含量在三个时期均呈先降低后升高趋势。5月与7月三种土地利用类型STN含量无显著性差异,9月村镇土地利用类型河岸带土壤STN含量最低且与林地农田土地利用类型含量相比差异显著(p0.05)。农田土地利用类型河岸带土壤全磷(STP)含量在三个时期中均显著低于林地与村镇土地利用类型(p0.05)。 2、比较三个土层之间土壤STN与STP含量发现各土地利用类型中土壤表层STN与STP含量最高。7月林地土地利用类型表层土壤STN含量显著高于农田与村镇类型(p0.05)。三个时期农田土地利用类型表层土壤STP含量显著低于其他两种土地利用类型(p0.05)。 3、三种土地利用类型下河岸带植物叶片全氮(TN)含量随着植物生长逐渐增加,而植物叶片平均全磷(TP)含量则在7月最高。7月农田土地利用类型河岸带植物TN、TP含量显著高于林地与村镇类型(p0.05),9月村镇土地利用类型的植物TP含量显著高于林地土地利用类型(p0.05)。 4、不同土地利用类型间植物和土壤氮磷比显著性差异结果显示,9月份村镇土地利用类型河岸带植物叶片TN:TP显著低于林地与农田类型(p0.05),农田土地利用类型在0-30cm土壤中以及三个土层中STN:STP均显著高于林地与村镇土地利用类型(p0.05)。 5、依据本研究中植物TN:TP结果及野外验证实验结果,太湖流域河岸带植物生长受N限制作用。 6、林地土地利用类型中河岸带植物与土壤氮磷含量相关性不显著(p0.05),农田土地利用类型植物与土壤氮含量相关性低于村镇土地类型。植物与土壤磷含量相关性低于氮元素相关性,表明农田与村镇磷元素较氮元素受环境中外源营养元素干扰更明显。 7、根据7月林地、农田和村镇土地利用类型植物与土壤N：P得出动态平衡调节系数,结果表明三种土地利用类型河岸带植物群落对环境中元素变化的调节能力及群落稳定性由大到小为林地土地利用类型村镇土地利用类型农田土地利用类型。 以上研究结果表明,本地区土地利用影响下河岸带植物土壤氮、磷出现某种程度的分异。长期的过量氮磷肥的输入已经造成农田土地利用类型河岸带植物对氮磷吸收量高而土壤滞留能力低,植物群落稳定性下降。林地土地利用类型群落稳定性高,其植物与土壤,特别是表层土壤对氮和磷滞留能力较高,村镇土地利用类型植物与土壤含磷量高可能与生活污水的输入以及植物为适应环境而形成的生存策略有关。同时判定N为本研究区河岸带植物限制性元素。
【关键词】：河岸带 化学计量 土地利用 限制性元素 群落稳定性
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S154.4
【目录】：

• 摘要6-9
• Abstract9-12
• 目录12-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 研究背景15-19
• 1.1.1 河岸带对氮、磷的截留转化作用15-17
• 1.1.2 氮、磷元素化学计量特征研究进展及应用17-19
• 1.2 研究意义19-20
• 1.3 研究现状与研究内容20-22
• 第二章 研究地选取及概况22-24
• 2.1 地理位置及地形地貌22
• 2.3 气候特征22
• 2.4 植被与土壤特征22-23
• 2.5 河流概况23-24
• 第三章 不同土地利用类型河岸带土壤与植物N、P特征24-38
• 3.1 试验设计及研究方法24-27
• 3.1.1 研究对象的选取24-25
• 3.1.2 样点设置与样品采集25-26
• 3.1.3 样品处理26-27
• 3.1.4 元素测定27
• 3.2 数据处理27
• 3.3 结果27-32
• 3.3.1 不同时期三种土地利用类型土壤N、P平均含量特征27-28
• 3.3.2 不同时期三种土地利用类型各层土壤N、P含量特征28-30
• 3.3.3 不同时期不同土地利用类型下植物叶片N、P含量特征30-31
• 3.3.4 不同土地利用类型下植物与土壤N：P特征31-32
• 3.4 讨论32-36
• 3.4.1 不同时期不同土地利用类型下土壤氮、磷的特征分析32-33
• 3.4.2 不同土地利用类型下土壤氮素分层差异特征33-34
• 3.4.3 不同时期不同土地利用类型对植物氮、磷的影响34-35
• 3.4.4 不同土地利用类型下植物与土壤N：P特征分析35-36
• 3.4.5 植物生长的限制性营养元素的判断36
• 3.5 小结36-38
• 第四章 河岸带植物生长限制因子的野外施肥验证38-44
• 4.1 实验设计与研究方法38-39
• 4.1.1 施肥实验设计38-39
• 4.1.2 测定方法39
• 4.2 数据处理39
• 4.3 实验结果39-41
• 4.3.1 N、P添加对植物群落叶片N、P含量的影响39-40
• 4.3.2 N、P添加对土壤N、P含量的影响40-41
• 4.3.3 施肥实验对植物N：P的影响41
• 4.4 讨论41-43
• 4.4.1 添加实验中植物叶片与土壤氮磷含量总体特征41-42
• 4.4.2 N：P及限制性元素42-43
• 4.5 小结43-44
• 第五章 植物与土壤N、P间关系及群落稳定性机制的讨论.44-49
• 5.1 研究方法44
• 5.2 数据处理44
• 5.3 结果与分析44-46
• 5.3.1 植物与土壤NP相关性分析44-45
• 5.3.2 植物与土壤N：P关系方程拟合及其与群落稳定性间关系45-46
• 5.4 讨论46-48
• 5.4.1 不同土地利用类型间植物与土壤养分含量关系46-47
• 5.4.2 化学计量稳态与群落稳定性分析47-48
• 5.5 小结48-49
• 第六章 总结与展望49-52
• 6.1 总结49-50
• 6.2 展望50-52
• 参考文献52-60
• 致谢60-61

【参考文献】

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本文编号：1018052