黄土丘陵区微地形尺度下草地植物群落生物学及生态化学计量学特征

发布时间：2017-06-06 02:07

  本文关键词：黄土丘陵区微地形尺度下草地植物群落生物学及生态化学计量学特征，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：地形因子是黄土丘陵区影响植被生长的关键,微地形通过影响光照福射、温湿度及土壤养分格局,进一步影响了植物群落的分布和组成。本文以黄土丘陵区安塞试验站微地形(阳坡坡上、中、下部,坡顶,阴坡坡上、中、下部)尺度下的草地群落为研究对象,通过野外调查群落组成和地上、地下生物量以及室内分析测定群落植物叶片、根系及土壤化学计量学特征,探究黄土丘陵区群落生物学及化学计量学特征随微地形的变化特征,主要结论如下:(1)研究区内草地群落主要由菊科、禾本科和豆科的物种组成,阴坡物种较阳坡丰富。群落地上、地下生物量、根系年生长量分别为:164.12 g?m-2、1044.87 g?m-2、731.77 g?m-2?a-1,且在不同坡向的大小顺序都为:阴坡阳坡坡顶。根系生长主要集中在0~20 cm,且从上到下逐渐减小。(2)研究区土壤有机碳(1.20~12.78 g?kg-1)、全氮(0.14~0.94 g?kg-1)、全磷(0.14~0.63 g?kg-1)、全钾(8.32~11.53 g?kg-1)、速效钾(40.82~86.75 mg?kg-1)、铵态氮(3.53~7.23 mg?kg-1)、硝态氮(12.25~27.91 mg?kg-1)、速效磷(0.43~0.92 mg?kg-1)和土壤含水量(3.91~12.2%)基本都在阴坡大于阳坡,并且在阴阳坡的坡下部富集。土壤C/N比值(4.85~19.38)、C/P比值(3.64~27.66)、N/P比值(0.50~1.78)、C/K比值(0.22~1.13)也随着微地形的变化而变化。方差分析表明,坡向和坡位及其交互作用都对土壤养分和水分有显著影响。相关分析表明,土壤水分和养分与群落生产力之间密切相关。(3)研究区草本群落叶片C、N、P、K含量的平均值分别为:433.47、24.84、1.61、16.15 g?kg-1。叶片C/N、C/P、N/P、C/K化学计量比的平均值分别为:18.18、320.36、17.41、29.69,叶片N/P比值表明黄土丘陵区植物生长更易受P限制。根系C、N、P、K含量的平均值分别为:380.05、9.07、0.31、5.46 g?kg-1,根系C/N、C/P、N/P化学计量比的平均值分别为:49.61、1326.64、30.73。研究发现研究区草地群落叶片及根系C、N、P、K含量在坡向梯度上表现为阴坡大于阳坡。(4)植物与土壤作为生物地球化学循环的不同环节,两者之间必然存在着联系。相关分析表明:0~20、20~50、50~80、80~100 cm四个分层的土壤C、N、P、K含量与叶片及根系化学计量特征之间都有不同程度的相关关系,特别是表层土壤C、N、P、K含量与叶片及根系C、N、P、K含量基本都呈显著正相关关系。(5)草地群落添加N肥和N+P复合肥后显著增加了地上生物量而降低了地下生物量,且施肥增加了叶片N、P含量,改变了叶片N/P值,但根系C和K含量对施N肥和N+P复合肥后响应不大。施肥同样也改变了土壤养分含量和土壤化学计量特征,尤其是施肥大大增加了土壤速效N、P养分含量。
【关键词】：微地形尺度 草地群落 生物量 化学计量学特征
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S812
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 选题的背景及意义11-12
• 1.1.1 选题背景11-12
• 1.1.2 选题意义12
• 1.2 国内外研究现状与进展12-20
• 1.2.1 地上/地下生物量研究进展12-14
• 1.2.2 根系空间分布、生产力及周转速率研究进展14-15
• 1.2.3 物种多样性研究进展15-16
• 1.2.4 植物和土壤C、N、P、K化学计量学特征研究进展16-18
• 1.2.5 N、P添加对植物群落特征和土壤养分的影响研究18-19
• 1.2.6 微地形下的植被生态学研究19-20
• 1.3 研究内容及目标20-21
• 1.3.1 研究内容20
• 1.3.2 研究目标20-21
• 第二章 研究材料与方法21-26
• 2.1 研究区概况21-22
• 2.1.1 地理位置21
• 2.1.2 气候状况21
• 2.1.3 植被状况21-22
• 2.2 研究方法22-25
• 2.2.1 样地布设概况22-23
• 2.2.2 草本群落地上、地下生物量的测定23
• 2.2.3 物种多样性计算23
• 2.2.4 根系年生长量测定及周转率计算方法23-24
• 2.2.5 植物叶片和根系C、N、P、K含量测定24
• 2.2.6 土壤养分、含水量测定24
• 2.2.7 施氮，施磷措施24-25
• 2.2.8 数据分析25
• 2.3 技术路线25-26
• 第三章 黄土丘陵区微地形尺度下草地群落生物学特征26-35
• 3.1 草地群落物种组成及物种多样性动态26-28
• 3.2 微地形尺度下草地群落地上、地下生物量变化28-32
• 3.3 微地形尺度下草地群落根系年生长量及其周转率变化32-34
• 3.4 小结34-35
• 第四章 微地形尺度下草地群落的土壤养分和水分特征35-44
• 4.1 微地形尺度下土壤养分和水分含量及其动态变化35-39
• 4.2 微地形尺度下土壤C、N、P、K化学计量比特征39-41
• 4.3 微地形尺度下草本群落生物学特征与土壤养分和水分的关系41-43
• 4.4 小结43-44
• 第五章 微地形尺度下草地群落的植物叶片化学计量学特征44-53
• 5.1 微地形尺度下植物叶片C、N、P、K化学计量学特征44-45
• 5.2 微地形尺度下植物根系C、N、P、K化学计量学特征45-49
• 5.3 群落植物叶片、根系、土壤化学计量学特征之间的关系49-51
• 5.4 微地形尺度下草地生态系统养分在叶片-根系-土壤中分配格局和循环模式51-52
• 5.5 小结52-53
• 第六章 N、P添加对草地群落生物量及化学计量学特征的影响53-62
• 6.1 草地群落生物学特征对N、P添加的响应53-55
• 6.2 草地群落N、P化学计量特征对N、P添加的响应55-57
• 6.3 草地生态系统土壤养分对N、P添加的响应57-61
• 6.4 小结61-62
• 第七章 总结及展望62-64
• 参考文献64-71
• 作者简介71

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