草原和荒漠植物养分时空动态与化学计量学研究

论文摘要

植物营养元素及其化学计量学是当前生态学研究的热点领域之一。本文对内蒙古典型草原、荒漠草原、草原化荒漠和典型荒漠,以及典型草原区不同恢复演替阶段群落的土壤养分动态及空间格局,植物养分及其化学计量比时空动态,植物与土壤养分相关性等进行了测定和分析,以揭示植物的养分利用特征及其化学计量比空间格局的形成机制,限制性因子判断以及认识植被组成与格局、草地退化与恢复演替特征与机理。其研究结果如下:1.沿水分递减梯度,四个植被类型区0～30 cm土壤有机质(SOC)、全氮(STN)和速效磷(速效P)上呈递减趋势。土壤速效氮(速效N)和全磷(STP)含量趋势不明显。2.典型草原严重退化群落土壤0～30 cm SOC、STN、速效N和STP略低于恢复24 a群落,速效P则高于恢复群落。STN/STP和SOC/STN值显示,恢复群落比严重退化群落更缺P,而严重退化群落比恢复群落更缺N。3.草原植物总有机碳(TOC)含量在整个生长季内呈上升趋势,全氮(TN)和全磷(TP)表现为一条双峰曲线。而荒漠植物TOC含量略呈下降趋势,TN和TP含量变化没有规律性。4.在恢复演替过程中,植物TOC含量与恢复演替时间呈正相关,TN和TP与退化程度呈正相关,且TP变幅高于TN变幅。植物N:P和C:N严重退化群落明显低于恢复群落,退化对植物N:P的影响比C:N更大,符合生态化学计量学的生长速率理论。5.与中国和全球相比,内蒙古草原区植物叶的TOC最高,荒漠区的最低;草原区植物叶N高于中国和全球水平,荒漠区接近中国和全球水平;草原与荒漠植物叶P均低于全球水平,但略高于全国水平。6.四个植被类型区植物元素的化学计量比变幅远不及单一元素,N:P变化范围在12.58～16.48之间,C:N的变化范围在20.79～28.56之间,表明沿水分递减梯度,植物化学计量比具有较高稳定性。7.沿水分递减梯度,群落的TOC含量与SOC、STN和速效P呈明显的正相关,TN含量与SOC、速效P呈明显的正相关,与STN、速效N及STP的相关性不大;TP含量与速效N呈明显正相关。8.典型草原冷蒿的TOC含量与退化十分相关,大针茅、米氏冰草和黄囊苔草的TN含量对退化较敏感,糙隐子草的TP含量对退化尤为敏感。严重退化群落,N是植物生长的限制性因子,恢复群落P或者N和P同为限制性因子。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 前言
• 1. 选题依据与研究意义
• 2. 国内外研究进展
• 2.1 生态化学计量学
• 2.2 小尺度下植物与土壤营养元素动态格局以及响应机制
• 3. 科学问题与研究内容
• 第一章 研究区概况与研究方法
• 1. 取样点设置与取样点概况
• 1.1 典型草原区样地概况
• 1.2 荒漠草原区样地概况
• 1.3 草原化荒漠区样地概况
• 1.4 典型荒漠区样地概况
• 2. 研究方法
• 2.1 植物与土壤的野外取样方法
• 2.2 植物样与土样各项研究指标（C、N、P）的室内测定方法
• 2.2.1 植物营养元素的测定
• 2.2.2 土壤营养元素的测定
• 2.3 数据统计与分析方法
• 第二章 草原和荒漠区土壤养分的时空动态
• 1. 典型草原区不同恢复演替阶段生长季内土壤养分的动态变化
• 2. 典型草原区生长季内不同样地不同土层间土壤养分状况
• 3. 草原与荒漠区生长季内土壤养分的时空动态变化
• 4. 草原与荒漠地区土壤养分的空间格局
• 小结与讨论
• 第三章 典型草原区植物叶营养元素季节动态
• 1. 不同演替阶段主要植物种在生长季内的营养元素动态节律
• 2. 生长旺期各植物在不同样地的养分差异
• 3. 生长旺期不同物种在不同退化阶段的养分含量比较
• 4. 生长旺期不同植物在恢复样地的各养分指标的差异状况
• 5. 两个演替阶段群落养分与土壤养分的相关性分析
• 6. 生长季内各植物在不同样地的养分收支状况
• 小结与讨论
• 第四章 荒漠草原与荒漠区植物的营养元素分析
• 1. 荒漠化草原区
• 1.1 同一生长季内不同物种间的养分动态比较
• 1.2 各物种营养元素动态与相应土壤养分动态的相关性分析
• 2. 草原化荒漠区
• 2.1 同一生长季内不同物种间的养分动态比较
• 2.2 各物种营养元素动态与相应土壤养分动态的相关性分析
• 3. 典型荒漠区
• 3.1 同一生长季内不同物种间的养分动态比较
• 3.2 各物种营养元素动态与相应土壤养分动态的相关性分析
• 小结与讨论
• 第五章 草原和荒漠群落营养元素沿水分梯度的空间格局
• 1. 草原与荒漠地区植物养分的空间格局
• 1.1 同种植物养分在相邻环境梯度下的空间格局
• 1.2 细叶鸢尾在不同植被类型区中的养分分布格局
• 2. 草原与荒漠区植物群落养分的空间格局
• 3. 不同植被类型区植物群落养分与土壤养分的相关性分析
• 4. 不同植被类型区植物叶的养分分布状况
• 小结
• 第六章 植物叶的营养元素化学计量学分析
• 1. 典型草原不同恢复演替阶段植物叶的营养元素化学计量学分析
• 2. 草原与荒漠区植物叶的C:N、N:P生态化学计量比研究
• 3. 植物的N:P化学计量特征与限制因子判断
• 小结与讨论
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间参加的科研项目
• 攻读硕士期间发表的论文目录