黄土丘陵区刺槐、辽东栎林地土壤碳、氮、磷生态化学计量特征
发布时间：2022-01-05 20:56
黄土高原中部的丘陵沟壑区位于半湿润、半干旱气候带,生态环境脆弱,水土流失严重,植被恢复是该地区水土保持与生态重建的重要措施。辽东栎天然次生林和刺槐人工林是该地区典型的森林植被类型。以黄土丘陵森林分布区边缘的两种主要森林类型为对象,通过采集林地不同深度土壤样品,对比分析两种林地土壤中碳、氮、磷含量的计量关系及垂直分布特征,旨在探明该区域土壤化学计量特征及主要影响因素。结果表明:（1）在两种林地类型中,土壤有机碳与全碳含量呈正相关关系,两种林地可用同一曲线进行拟合,说明特定土壤类型在同一区域其有机碳和无机碳相对含量基本稳定。（2）土壤有机碳与全氮比值在10左右,在不同土层深度无明显变化;而土壤全碳与全氮比值则随土壤深度的增加而增加,超过1 m以后呈现饱和曲线的变化趋势。（3）土壤氮磷比随土壤深度的增加呈幂次型降低。
【文章来源】：生态学报. 2017,37(10)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
土壤有机碳(SOC)与全碳(STC)含量的关系
?SOC)与全碳(STC)含量的关系Fig．1TherelationshipbetweenSOCandSTC2．1．1有机碳和全碳的计量特征由图1可见，在刺槐人工林和辽东栎天然次生林中，土壤有机碳和全碳之间存在着极显著的正相关关系，且两种林地的土壤有机碳和全碳关系可用同一曲线拟合(y=1．2153x－2．0709，Ｒ2=0．9794，P＜0．0001)。在不同土层深度，虽然有机碳和全碳含量发生了变化，但是保持线性关系不变，拟合曲线在X轴的截距显示，该类型土壤中有十分可观的无机碳含量。2．1．2土壤深度和林地类型对土壤有机碳、无机碳相对含量的影响由图2可见，两种林地中SOC/STC随土壤深度的增加均呈下降的趋势，而SIC/STC呈升高的趋势，且SOC/STC和SIC/STC均在0—100cm土层变化速率较大，在100—200cm土层变化速率较小并趋于稳定、这应该与植物根系分布范围有关。表层土壤受环境因子影响大，枯落物和腐殖质层对土壤有机碳积累的影响也集中于表层土壤，因而表层土壤的有机碳储存较为显著［16］，而深层土壤中无机碳占较大份额。此外，辽东栎林的土壤SOC/STC明显高于刺槐林，辽东栎林各土壤深度SOC/STC值分别是刺槐林SOC/STC值的1．50、1．44、1．44、1．16、0．86、0．90、1．01倍。这与辽东栎天然林凋落物量明显高于刺槐人工林相吻合［28-32］。与人工林相比，天然次生林有大量地表凋落物及细根，可向土壤中释放大量的营养物质，使表层土壤蓄存较多的有机碳氮［33］。图2不同林地不同土层SOC/STC、SIC/STCFig．2SOC/STCandSIC/STCofdifferentsoildepthanddifferentforests2．2两种林地土壤氮含量及垂直分布特征2．2．1基于两种测定方法的土壤全氮含量相关性分析将凯氏定氮法和燃烧法测定得出的土壤全氮含量进行分析可见，2种方法测定的全氮含量呈极显著的线
http://www．ecologica．cn性相关关系(图3，P＜0．0001)，趋势线斜率为0．8865，接近1，表明凯氏定氮法测定结果略低于燃烧法但无明显差异。这与之前有关报道相吻合［34-35］。2．2．2土壤深度和林地类型对土壤全氮含量的影响由图4可见，两种林地中土壤全氮含量均随土壤深度的增加呈降低趋势，在0—100cm土层中下降幅度较大，在100—200cm土层中趋于稳定。这种变化趋势同SOC/STC的变化趋势相似(图2)，林地之间表层土壤中全氮含量存在差异，辽东栎天然林高于刺槐人工林，各土壤深度辽东栎林全氮含量分别是刺槐林的2．03、1．43、1．44、1．19、0．88、0．80、0．89倍，显示全氮含量同有机碳含量存在关联性，土壤表面凋落物的累积与分解是造成土壤有机碳和全氮含量差异的主要原因。图3基于2种测定方法的土壤全氮含量比较Fig．3ComparisonoftwomethodsofNcontentdetermination图4不同林地不同土层土壤N%Fig．4N%differentsoildepthanddifferentforests2．3两种林地土壤碳氮比及其垂直变化土壤有机碳是土壤微生物活动的能源，氮是构成微生物细胞的要素。有机碳与全氮之比影响微生物的繁殖和活动，从而影响有机质矿化分解速度［36］，是评价土壤质量水平的一个重要指标［37］。由图5可见，刺槐人工林中，不同土层深度的有机碳与全氮比值无明显差异(P＞0．05)，分别为10．670，9．721，9．964，9．910，10．007，10．270，9．932，均在10左右。辽东栎天然次生林中，0—10cm土层的SOC/N值较高，为13．201，与该土层较高的有机碳含量一致;其他土层的SOC/N值略低，分别为10．716，10．697，9．762，9．387，10．117，10．121，但基本都在10左右。而全碳与氮的比值则随着土壤深度的增加而增加，在0—100cm浅层土壤中变化速率较快，而在100—200cm深
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征[J]. 朱秋莲,邢肖毅,张宏,安韶山. 生态学报. 2013(15)
[2]黄土高原不同纬度下刺槐林土壤生态化学计量学特征研究[J]. 张向茹,马露莎,陈亚南,杨佳佳,安韶山. 土壤学报. 2013(04)
[3]内蒙古荒漠草原小针茅群落土壤养分的化学计量学特征[J]. 杨雪栋,孙卫国,宝音陶格涛. 中国草地学报. 2012(05)
[4]黄土丘陵区天然和人工植被类型对土壤理化性质的影响[J]. 王凯博,时伟宇,上官周平. 农业工程学报. 2012(15)
[5]不同林龄马尾松人工林土壤有机碳特征及其与养分的关系[J]. 秦晓佳,丁贵杰. 浙江林业科技. 2012(02)
[6]我国东北土壤有机碳、无机碳含量与土壤理化性质的相关性[J]. 祖元刚,李冉,王文杰,苏冬雪,王莹,邱岭. 生态学报. 2011(18)
[7]黄土高原半干旱区辽东栎的树干液流动态[J]. 张建国,久米朋宣,大规恭一,山中典和,杜盛. 林业科学. 2011(04)
[8]不同淹水频率下湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征[J]. 王维奇,仝川,贾瑞霞,曾从盛. 水土保持学报. 2010(03)
[9]生态化学计量学研究进展[J]. 程滨,赵永军,张文广,安树青. 生态学报. 2010(06)
[10]南亚热带森林不同演替阶段植物与土壤中N、P的化学计量特征[J]. 刘兴诏,周国逸,张德强,刘世忠,褚国伟,闫俊华. 植物生态学报. 2010(01)
硕士论文
[1]广西生态移民区土地利用变化对土壤质量的影响[D]. 李英.中国地质大学（北京） 2014
[2]不同林龄橡胶人工林磷循环特征的比较研究[D]. 钟庸.海南大学 2010
[3]土壤氮/磷比对植物影响的初步研究[D]. 邬畏.南开大学 2010
[4]天童常绿阔叶林不同演替阶段N、P化学计量学研究[D]. 高三平.华东师范大学 2008
本文编号：3571063
【文章来源】：生态学报. 2017,37(10)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
土壤有机碳(SOC)与全碳(STC)含量的关系
?SOC)与全碳(STC)含量的关系Fig．1TherelationshipbetweenSOCandSTC2．1．1有机碳和全碳的计量特征由图1可见，在刺槐人工林和辽东栎天然次生林中，土壤有机碳和全碳之间存在着极显著的正相关关系，且两种林地的土壤有机碳和全碳关系可用同一曲线拟合(y=1．2153x－2．0709，Ｒ2=0．9794，P＜0．0001)。在不同土层深度，虽然有机碳和全碳含量发生了变化，但是保持线性关系不变，拟合曲线在X轴的截距显示，该类型土壤中有十分可观的无机碳含量。2．1．2土壤深度和林地类型对土壤有机碳、无机碳相对含量的影响由图2可见，两种林地中SOC/STC随土壤深度的增加均呈下降的趋势，而SIC/STC呈升高的趋势，且SOC/STC和SIC/STC均在0—100cm土层变化速率较大，在100—200cm土层变化速率较小并趋于稳定、这应该与植物根系分布范围有关。表层土壤受环境因子影响大，枯落物和腐殖质层对土壤有机碳积累的影响也集中于表层土壤，因而表层土壤的有机碳储存较为显著［16］，而深层土壤中无机碳占较大份额。此外，辽东栎林的土壤SOC/STC明显高于刺槐林，辽东栎林各土壤深度SOC/STC值分别是刺槐林SOC/STC值的1．50、1．44、1．44、1．16、0．86、0．90、1．01倍。这与辽东栎天然林凋落物量明显高于刺槐人工林相吻合［28-32］。与人工林相比，天然次生林有大量地表凋落物及细根，可向土壤中释放大量的营养物质，使表层土壤蓄存较多的有机碳氮［33］。图2不同林地不同土层SOC/STC、SIC/STCFig．2SOC/STCandSIC/STCofdifferentsoildepthanddifferentforests2．2两种林地土壤氮含量及垂直分布特征2．2．1基于两种测定方法的土壤全氮含量相关性分析将凯氏定氮法和燃烧法测定得出的土壤全氮含量进行分析可见，2种方法测定的全氮含量呈极显著的线
http://www．ecologica．cn性相关关系(图3，P＜0．0001)，趋势线斜率为0．8865，接近1，表明凯氏定氮法测定结果略低于燃烧法但无明显差异。这与之前有关报道相吻合［34-35］。2．2．2土壤深度和林地类型对土壤全氮含量的影响由图4可见，两种林地中土壤全氮含量均随土壤深度的增加呈降低趋势，在0—100cm土层中下降幅度较大，在100—200cm土层中趋于稳定。这种变化趋势同SOC/STC的变化趋势相似(图2)，林地之间表层土壤中全氮含量存在差异，辽东栎天然林高于刺槐人工林，各土壤深度辽东栎林全氮含量分别是刺槐林的2．03、1．43、1．44、1．19、0．88、0．80、0．89倍，显示全氮含量同有机碳含量存在关联性，土壤表面凋落物的累积与分解是造成土壤有机碳和全氮含量差异的主要原因。图3基于2种测定方法的土壤全氮含量比较Fig．3ComparisonoftwomethodsofNcontentdetermination图4不同林地不同土层土壤N%Fig．4N%differentsoildepthanddifferentforests2．3两种林地土壤碳氮比及其垂直变化土壤有机碳是土壤微生物活动的能源，氮是构成微生物细胞的要素。有机碳与全氮之比影响微生物的繁殖和活动，从而影响有机质矿化分解速度［36］，是评价土壤质量水平的一个重要指标［37］。由图5可见，刺槐人工林中，不同土层深度的有机碳与全氮比值无明显差异(P＞0．05)，分别为10．670，9．721，9．964，9．910，10．007，10．270，9．932，均在10左右。辽东栎天然次生林中，0—10cm土层的SOC/N值较高，为13．201，与该土层较高的有机碳含量一致;其他土层的SOC/N值略低，分别为10．716，10．697，9．762，9．387，10．117，10．121，但基本都在10左右。而全碳与氮的比值则随着土壤深度的增加而增加，在0—100cm浅层土壤中变化速率较快，而在100—200cm深
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征[J]. 朱秋莲,邢肖毅,张宏,安韶山. 生态学报. 2013(15)
[2]黄土高原不同纬度下刺槐林土壤生态化学计量学特征研究[J]. 张向茹,马露莎,陈亚南,杨佳佳,安韶山. 土壤学报. 2013(04)
[3]内蒙古荒漠草原小针茅群落土壤养分的化学计量学特征[J]. 杨雪栋,孙卫国,宝音陶格涛. 中国草地学报. 2012(05)
[4]黄土丘陵区天然和人工植被类型对土壤理化性质的影响[J]. 王凯博,时伟宇,上官周平. 农业工程学报. 2012(15)
[5]不同林龄马尾松人工林土壤有机碳特征及其与养分的关系[J]. 秦晓佳,丁贵杰. 浙江林业科技. 2012(02)
[6]我国东北土壤有机碳、无机碳含量与土壤理化性质的相关性[J]. 祖元刚,李冉,王文杰,苏冬雪,王莹,邱岭. 生态学报. 2011(18)
[7]黄土高原半干旱区辽东栎的树干液流动态[J]. 张建国,久米朋宣,大规恭一,山中典和,杜盛. 林业科学. 2011(04)
[8]不同淹水频率下湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征[J]. 王维奇,仝川,贾瑞霞,曾从盛. 水土保持学报. 2010(03)
[9]生态化学计量学研究进展[J]. 程滨,赵永军,张文广,安树青. 生态学报. 2010(06)
[10]南亚热带森林不同演替阶段植物与土壤中N、P的化学计量特征[J]. 刘兴诏,周国逸,张德强,刘世忠,褚国伟,闫俊华. 植物生态学报. 2010(01)
硕士论文
[1]广西生态移民区土地利用变化对土壤质量的影响[D]. 李英.中国地质大学（北京） 2014
[2]不同林龄橡胶人工林磷循环特征的比较研究[D]. 钟庸.海南大学 2010
[3]土壤氮/磷比对植物影响的初步研究[D]. 邬畏.南开大学 2010
[4]天童常绿阔叶林不同演替阶段N、P化学计量学研究[D]. 高三平.华东师范大学 2008
本文编号：3571063
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