全 文 ：青藏高原高寒草原生态系统土壤氮磷比的分布特征*
王建林1摇 钟志明2**摇 王忠红1摇 陈宝雄2摇 张宪洲2摇 沈振西2摇 胡兴祥1摇 大次卓嘎1
( 1西藏农牧学院植物科学学院, 西藏林芝 860000; 2中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101)
摘摇 要摇 采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究了青藏高原高寒草原生态系统土壤
N / P的分布特征.结果表明: 青藏高原高寒草原生态系统土壤 N / P 总体上呈现出西高东低、
斑块状交错分布的格局,N / P的高值区主要集中在藏北高原腹地和喜马拉雅北麓湖盆区,不
同草地类型和不同自然地带土壤 N / P差异显著.不同草地类型土壤 N / P 自上而下可分为低鄄
高鄄低鄄高型、低鄄高鄄低型、低鄄高型、高鄄低鄄高鄄低型和高鄄低鄄高型等 5 个类型,表土层与底土层 N / P
差异显著.土壤 N / P与 0 ~ 20 cm土壤容重、20 ~ 30 cm土壤含水量、速效钾、全氮含量显著正
相关,与 20 ~ 30 cm土壤容重、土壤速效磷和全磷含量显著负相关.
关键词摇 青藏高原摇 高寒草原摇 土壤摇 N / P
文章编号摇 1001-9332(2013)12-3399-08摇 中图分类号摇 S154. 1摇 文献标识码摇 A
Soil N / P ratio distribution characteristics of alpine grassland ecosystem in Qinghai鄄Tibet Pla鄄
teau. WANG Jian鄄lin1, ZHONG Zhi鄄ming2, WANG Zhong鄄hong1, CHEN Bao鄄xiong2, ZHANG
Xian鄄zhou2, SHEN Zhen鄄xi2, HU Xing鄄xiang1, Dacizhuoga1 ( 1College of Plant Science, Tibet Insti鄄
tute of Agriculture and Animal Husbandry, Linzhi 860000, Tibet, China; 2 Institute of Geographic
Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China) .
鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(12): 3399-3406.
Abstract: The distribution characteristics of soil N / P ratio in alpine grassland ecosystem of Qing鄄
hai鄄Tibet Plateau were surveyed by field investigation and laboratory analysis. Horizontally, soil N /
P ratio was generally higher in west and lower in east in a manner of staggered patch distribution,
with higher N / P ratios mainly centralized in the hinterland of northern part of Tibet Plateau and in
the lake basin area of the northern foot of Himalayas. Significant differences in soil N / P ratio were
observed among grassland types and natural transects. Vertically, the distribution of N / P ratio along
the soil profile from aboveground to underground among different grass types could be categorized in鄄
to five patterns, including low鄄high鄄low鄄high, low鄄high鄄low, low鄄high, high鄄low鄄high鄄low, and
high鄄low鄄high. The N / P ratio showed a significant positive correlation with soil bulk density at 0-20
cm depth, soil water content at 20-30 cm depth, contents of soil available K and total nitrogen, re鄄
spectively. However, it showed significant negative correlation with soil bulk density at 20-30 cm
depth, contents of soil available P and total P, respectively.
Key words: Qinghai鄄Tibet Plateau; alpine grassland; soil; N / P ratio.
*国家自然科学基金项目(41061008)和“十二五冶国家科技支撑计
划项目(2011BAD17B05鄄4)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zhongzm2008@ 126. com
2013鄄02鄄16 收稿,2013鄄09鄄22 接受.
摇 摇 N、P作为植物的基本营养元素,在植物生长和
各种生理调节机能中发挥着重要作用,且彼此间关
系密切[1-2] . N / P作为重要的生理指标,可以反映植
物生长受 N或 P的限制情况[3-4] .近年来,从元素计
量(化学计量,Stoichiometry) [5]角度分析生物地球
化学元素(主要是 N / P)的区域循环规律正成为国
内外的研究热点[6-7] .截至目前,这一领域重点围绕
着全球尺度上植物叶片中的 N、P 含量与 N / P 的化
学计量学特征, 以及这些因子对植物生长的影
响[8-13]等方面进行研究.但是,针对同一区域不同生
境,以及不同植被生活型下土壤 N / P 分布特征的报
道却很少[14-15] .
在国际生物圈( IBP)研究计划中,青藏高原被
列为全球气候变化的敏感区域. 这种极端环境下发
育的植被和土壤对气候变化极为敏感,是研究生态
系统对气候变化响应与适应机制的天然实验室. 近
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 12 月摇 第 24 卷摇 第 12 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Dec. 2013,24(12): 3399-3406
年来,一些学者对青藏高原高寒草原生态系统中的
C和 N进行了一些基础性研究工作[16-20],但是尚未
见到涉及整个高原面上跨不同植被带(不同自然地
带)土壤 N / P分布的研究报道. 本文通过对青藏高
原不同植被下土壤 N / P的对比分析,研究青藏高原
高寒草原生态系统土壤 N / P的分布特征, 旨在为进
一步开展区域尺度上高原土壤关键元素化学计量学
研究奠定基础.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
选择黑阿(那曲—阿里)、青藏(拉萨—青海)、
新藏(拉萨—新疆)公路沿线宽 50 km、长约 4500
km基本没有受人类活动干扰的高寒草原作为研究
区域,地理坐标为 28. 23—35. 55毅 N, 79. 77—
98郾 12毅 E,海拔 4258 ~ 5165 m.该地区属于高原温带
干旱、半干旱气候类型,年均温-4 ~ 6 益,年均降水
量 50 ~ 500 mm;跨越高山灌丛草甸、山地灌丛草原、
山地半荒漠与荒漠、高山草原 4 个自然地带,植被涉
及藏东蒿 ( Kobresia tibetica)草地、固沙草 (Orinus
thoroldii)+劲直黃芪(Astragalus strictus)草地、固沙
草鄄藏苔草 ( Carex thibetica)鄄紫花针茅 ( Stipa pur鄄
purea)草地、金露梅(Potentilla fruticosa)鄄青藏苔草
(Carex moorcroftii)+紫花针茅草地、昆仑针茅(Stipa
roborowskyi)鄄窄叶苔草(Carex montis鄄everestii)草地、
拉萨小檗 ( Berberis hemsleyana)鄄紫花针茅 +白草
(Pennisetum centrasiaticum)草地、青藏苔草+紫花针
茅草地、青藏苔草草地、羽柱针茅(Stipa subsessiliflo鄄
ra)鄄紫花针茅鄄禾草草地、紫花针茅+矮火绒草(Leon鄄
topodium nanum)草地、紫花针茅+藏沙蒿草(Kobre鄄
sia tibetica)地型、紫花针茅+藏北蒿草(Kobresia lit鄄
tledalei)草地、紫花针茅+干生苔草(Carex aridula)
草地、紫花针茅+固沙草草地、紫花针茅+沙生针茅
(Stipa glareosa)草地、紫花针茅+羽柱针茅草地、紫
花针茅+杂类草草地、紫花针茅鄄矮生嵩草(Kobresia
humilis)鄄苔草草地和紫花针茅草地等 19 个高寒草
原草地类型[21] .
1郾 2摇 研究方法
1郾 2郾 1 野外采样 摇 2011 年 7—8 月,选择黑阿 (那
曲—阿里)、青藏(拉萨—青海)、新藏(拉萨—新疆)
公路沿线 51 个采样点,每个采样点重复 6 个土壤剖
面,共采集土样 1224 个.采样时,采用机械取样法分
别采集 0 ~ 10、10 ~ 20、20 ~ 30 和 30 ~ 40 cm土层的
土壤样品. 将所采土样装袋,送回实验室风干,过
1 mm筛后磨细,进行相关指标的测定.其中,土壤全
氮采用半微量凯氏法,速效氮采用蒸馏法,土壤全磷
测定采用钼锑抗比色法,速效 P 采用碳酸氢钠法,
土壤全钾和速效钾测定采用原子吸收分光光度法,
土壤有机质、总有机碳、总碳水化合物和活性碳采用
重铬酸钾氧化鄄外加热法,土壤 pH值采用电位法,水
解性碳和水溶性碳用采蒽酮法,总无机碳采用双指
示剂滴定法[22]进行测定. 同时,现场调查每个采样
点的植物种数、优势种、平均高度和平均盖度,并用
GPS测定每个采样点的经、纬度,海拔仪测定海拔.
此外,收集各样点相邻气象站的年均气温与年均降
水量等气象资料.
1郾 2郾 2 室内分析与数据集成 摇 在野外采样的基础
上,利用公开发表的文献中有关经、纬度信息的 14
个高山草原土剖面数据[23-29]进行集成分析,样点的
位置如图 1 所示.针对文献中部分样点有碱解氮而
无全氮数据、有速效磷而无全磷数据的情况,采用多
图 1摇 青藏高原高寒草原土壤采样点分布
Fig. 1摇 Distribution of soil sampling points of alpine grassland
in Qinghai鄄Tibet Plateau.
玉:高山草原带 Alpine steppe zone; 域:高山灌丛草甸带 Alpine shrub鄄
by meadow zone; 芋:山地半荒漠与荒漠带 Mountain desert and semi鄄
desert zone; 郁:山地灌丛草原带 Mountain shrubby steppe zone. 下同
The same below.
图 2摇 高寒草原不同草地 N / P水平分布
Fig. 2摇 N / P ratio distribution of different alpine grassland types
in Qinghai鄄Tibet Plateau.
0043 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
元统计分析方法[30],根据实测数据拟合碱解氮含量
(AN,g·kg-1)与全氮含量(TN,% )间的比例关系
为:
TN=0. 2728 / [1+exp(1. 6757-0. 0079AN)]
(n=235,R=0. 4553**) (1)
同时,拟合土壤速效磷含量(AP)与全磷含量
(TP)间的比例关系为:
TP=0. 2099 / [1+exp(7. 6105-3. 6532AP)]
(n=235,R=0. 4564**) (2)
式中:n为样本数;R为相关系数;exp 为自然对数的
底,等于 2. 71828.
1郾 3摇 数据处理
所有数据均采用 DPS软件[30]进行分析.采用单
因素方差分析和最小显著差异法比较数据组间的差
异,用逐步回归分析法建立土壤 N / P 与不同环境因
子(地理、气候、植被、土壤物理和化学因子)间的回
归方程.显著性水平设定为 琢=0. 05.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 高寒草原生态系统土壤 N / P的水平分布
2郾 1郾 1 土壤 N / P水平分布格局 摇 由图 2 可以看出,
青藏高原高寒草原土壤 N / P 的水平分布格局整体
上呈现出西部高、东部低的趋势和斑块状交错分布
的状况. N / P的高值区主要集中在藏北高原腹地和
喜马拉雅北麓湖盆区,而低值区分布在沱沱河和通
天河流域以及纳木错湖畔.
2郾 1郾 2 不同类型草地土壤 N / P 的水平分布摇 由图 3
可以看出,高寒草原不同类型草地之间土壤 N / P 差
异显著,19 个草地型土壤 N / P 的平均值为(1. 59依
0郾 79),变异系数为 101. 1% .从紫花针茅+沙生针茅
草地、固沙草鄄藏苔草鄄紫花针茅草地、紫花针茅+干
生苔草草地、羽柱针茅鄄紫花针茅鄄禾草草地、昆仑针
茅鄄窄叶苔草草地,到金露梅鄄青藏苔草+紫花针茅草
地、紫花针茅草地、紫花针茅鄄矮生嵩草鄄藏苔草草
地、紫花针茅+矮火绒草草地、紫花针茅+杂类草草
地、固沙草+劲直黃芪草地、青藏苔草草地,再到紫
花针茅+藏北蒿草草地、紫花针茅+藏沙蒿草地、藏
东蒿草地、拉萨小檗鄄紫花针茅+白草草地、紫花针茅
+固沙草草地、紫花针茅+羽柱针茅草地、青藏苔草+
紫花针茅草地,土壤 N / P逐渐下降,最大者(紫花针
茅+沙生针茅草地)土壤的 N / P几乎是最小者(青藏
苔草+紫花针茅草地)的 39 倍多.
2郾 1郾 3 不同自然地带土壤 N / P的水平分布摇 在青藏
高原不同自然地带土壤N / P的水平分布也存在显
图 3摇 高寒高原不同类型草地的土壤 N / P
Fig. 3摇 N / P ratio of different grassland types in Qinghai鄄Tibet
Plateau.
1)青藏苔草+紫花针茅 Carex moorcroftii + Stipa purpurea; 2)紫花针
茅+羽柱针茅 Stipa purpurea + Stipa subsessiliflora; 3)紫花针茅+固沙
草 Stipa purpurea + Orinus thoroldii; 4)拉萨小檗鄄紫花针茅+白草 Ber鄄
beris hemsleyana-Stipa purpurea + Pennisetum centrasiaticum; 5)藏东蒿
Kobresia tibetica; 6)紫花针茅+藏沙蒿草 Stipa purpurea + Kobresia ti鄄
betica; 7)紫花针茅+藏北蒿草 Stipa purpurea + Kobresia littledalei; 8)
青藏苔草 Carex moorcroftii; 9)固沙草+劲直黃芪 Orinus thoroldii + As鄄
tragalus strictus; 10)紫花针茅+杂类草 Stipa purpurea + weeds; 11)紫
花针茅+矮火绒草 Stipa purpurea + Leontopodium nanum; 12)紫花针
茅鄄矮生嵩草鄄藏苔草 Stipa purpurea + Kobrasia humilis + Carex thibeti鄄
ca; 13)紫花针茅 Stipa purpurea; 14)金露梅鄄青藏苔草+紫花针茅 Po鄄
tentilla fruticosa-Carex moorcroftii + Stipa purpurea; 15)昆仑针茅鄄窄叶
苔草 Stipa roborowskyi-Carex montis鄄everestii; 16)羽柱针茅鄄紫花针茅鄄
禾草 Stipa subsessiliflora-Stipa purpurea + gramineous forage; 17)紫花
针茅+干生苔草 Stipa purpurea + Carex aridula; 18)固沙草鄄藏苔草鄄紫
花针茅 Orinus thoroldii-Carex thibetica鄄 Stipa purpurea; 19)紫花针茅+
沙生针茅 Stipa purpurea + Stipa glareosa.
图 4摇 青藏高原不同自然地带土壤的 N / P
Fig. 4摇 N / P ratio of different natural transects in Qinghai鄄Tibet
Plateau.
著差异(图 4).其中,高山草原带土壤 N / P 为(1. 98
依1. 59),而高山灌丛草甸带、山地灌丛草原带和山
地半荒漠与荒漠带的 N / P 平均值为(1. 16依0郾 46),
显著低于高山草原带,且彼此之间差异显著.
2郾 2摇 高寒草原生态系统土壤 N / P的垂直分布
2郾 2郾 1 不同类型草地土壤 N / P的垂直分布 摇 由表 1
可以看出,土壤剖面自上而下,可将 19 个高寒草原
草地型土壤 N / P的变化划分为 5 种类型:
104312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王建林等: 青藏高原高寒草原生态系统土壤氮磷比的分布特征摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 1摇 不同类型草地 0 ~ 40 cm土层的土壤 N / P
Table 1摇 Soil N / P ratio among soil layers from 0 cm to 40 cm of different grassland types
垂直分布类型
Vertical distribution
type
草地类型
Grassland type
剖面数量
Profile
samples
土壤 N / P Soil N / P ratio
0 ~ 10 cm 10 ~ 20 cm 20 ~ 30 cm 30 ~ 40 cm
低鄄高鄄低鄄高 昆仑针茅鄄窄叶苔草1) 6 1. 08依0. 08c 4. 19依0. 29a 1. 22依0. 09c 2. 10依0. 15b
Low鄄high鄄low鄄high 青藏苔草+紫花针茅2) 36 0. 49依0. 85c 0. 69依0. 86b 0. 67依0. 62b 1. 04依1. 09a
紫花针茅+沙生针茅3) 12 1. 39依1. 21d 13. 48依18. 65a 2. 22依2. 94c 4. 46依5. 28b
低鄄高鄄低 藏东蒿4) 30 0. 47依0. 23b 0. 50依0. 27a 0. 46依0. 19b 0. 45依0. 18b
Low鄄high鄄low 固沙草鄄藏苔草鄄紫花针茅5) 12 5. 93依1. 99a 6. 34依3. 19a 4. 87依0. 16b 1. 92依0. 43c
羽柱针茅鄄紫花针茅鄄禾草6) 6 2. 51依0. 18a 2. 87依0. 20a 1. 92依0. 14b 1. 77依0. 13b
紫花针茅+藏北蒿草7) 12 0. 57依0. 35c 0. 69依0. 32b 0. 75依0. 24a 0. 54依0. 25c
紫花针茅+干生苔草8) 6 3. 80依0. 27c 5. 82依0. 41a 4. 70依0. 33b 3. 71依0. 26c
紫花针茅+固沙草9) 6 0. 40依0. 03a 0. 46依0. 03a 0. 32依0. 02b 0. 19依0. 01c
低鄄高 Low鄄high 金露梅鄄青藏苔草+紫花针茅10) 6 1. 29依0. 09c 2. 00依0. 14b 2. 29依0. 16a 2. 54依0. 18a
高鄄低鄄高鄄低
High鄄low鄄high鄄low
紫花针茅+羽柱针茅11) 6 0. 39依0. 03a 0. 14依0. 01c 0. 25依0. 02b 0. 21依0. 02b
高鄄低鄄高 紫花针茅+矮火绒草12) 12 0. 85依0. 98b 0. 74依0. 84b 0. 77依0. 26b 1. 60依1. 43a
High鄄low鄄high 固沙草+劲直黃芪13) 12 0. 89依1. 01a 0. 80依0. 76a 0. 52依0. 63c 0. 65依0. 65b
拉萨小檗鄄紫花针茅+白草14) 6 0. 51依0. 04a 0. 24依0. 02c 0. 35依0. 02b 0. 46依0. 03a
青藏苔草15) 12 0. 87依0. 48a 0. 45依0. 28c 0. 76依0. 71b 0. 79依0. 78b
紫花针茅+藏沙蒿草16) 12 0. 77依0. 22a 0. 58依0. 02b 0. 27依0. 14c 0. 57依0. 75b
紫花针茅鄄矮生嵩草鄄苔草17) 12 1. 38依1. 65b 1. 31依1. 63b 1. 21依1. 50b 1. 94依2. 49a
紫花针茅18) 84 2. 03依1. 63a 1. 22依1. 13b 1. 04依0. 91b 2. 04依1. 98a
紫花针茅+杂类草19) 18 3. 19依3. 77a 0. 97依0. 54c 1. 05依1. 03bc 1. 15依1. 40b
不同字母分别表示差异显著(P<0. 05)Different letters meant significant difference at 0. 05 level. 下同 The same below. 1) Stipa roborowskyi-Carex
montis-everestii; 2) Carex moorcroftii + Stipa purpurea; 3) Stipa purpurea + Stipa glareosa ; 4) Kobresia tibetica; 5) Orinus thoroldii- Carex thibetica-
Stipa purpurea; 6) Stipa subsessiliflora-Stipa purpurea+gramineous forage; 7) Stipa purpurea + Kobresia littledalei; 8) Stipa purpurea + Carex aridula;9)
Stipa purpurea + Orinus thoroldii; 10) Potentilla fruticosa-Carex moorcroftii+Stipa purpurea; 11) Stipa purpurea + Stipa subsessiliflora; 12) Stipa pur鄄
purea + Leontopodium nanum; 13) Orinus thoroldii + Astragalus strictus; 14)Berberis hemsleyana-Stipa purpurea + Pennisetum centrasiaticum; 15) Carex
moorcroftii; 16) Stipa purpurea + Kobresia tibetica; 17) Stipa purpurea-Kobresia humilis + Carex thibetica; 18) Stipa purpurea; 19) Stipa purpurea +
weeds.
摇 摇 1)低鄄高鄄低型:包括藏东蒿草地、固沙草鄄藏苔
草鄄紫花针茅草地、羽柱针茅鄄紫花针茅鄄禾草草地、紫
花针茅+藏北蒿草草地、紫花针茅+干生苔草草地、
紫花针茅+固沙草草地等 6 个草地类型.其特点是:
随着土层深度的增加,0 ~ 20 cm 土壤 N / P 逐渐增
加; 20 ~ 40 cm土壤 N / P逐渐减小.其中,10 ~ 20 和
30 ~ 40 cm土层间 N / P差异显著.
2)低鄄高型:为金露梅鄄青藏苔草+紫花针茅草
地.其特点是:随着土层深度的增加,土壤 N / P 逐渐
增加.其中,0 ~ 10 和 30 ~ 40 cm土层间土壤 N / P差
异显著.
3)高鄄低鄄高鄄低型:为紫花针茅+羽柱针茅草地.
其特点是:随着土层深度的增加,0 ~ 20 cm 的土壤
N / P 逐渐减小; 20 ~ 30 cm 土壤 N / P 逐渐增大;
30 ~ 40 cm土壤 N / P逐渐减小.其中,0 ~ 10 和 30 ~
40 cm土层间的 N / P差异显著.
4)高鄄低鄄高型:包括固沙草+劲直黃芪草地、拉
萨小檗鄄紫花针茅+白草草地、青藏苔草草地、紫花针
茅+藏沙蒿草地、紫花针茅鄄矮生嵩草鄄藏苔草草地、
紫花针茅草地、紫花针茅+杂类草草地等 7 个草地
类型.其特点是:随着土层深度的增加,0 ~ 20 cm 土
壤 N / P逐渐减小, 20 ~ 40 cm 的土壤 N / P 逐渐增
大. 其中,10 ~ 20 和 30 ~ 40 cm 土层间 N / P 差异显
著(紫花针茅+藏沙蒿草地除外).
5)低鄄高鄄低鄄高型:包括昆仑针茅鄄窄叶苔草草
地、青藏苔草+紫花针茅草地、紫花针茅+沙生针茅
草地等 3 个草地. 其特点是:随着土层深度的增加,
0 ~ 20 cm土壤 N / P 逐渐增大;20 ~ 30 cm 土壤 N / P
逐渐减小;30 ~ 40 cm 土壤 N / P 又逐渐增大. 其中,
10 ~ 20 和 30 ~ 40 cm土层间 N / P差异显著.
2郾 2郾 2 不同自然地带土壤 N / P垂直分布摇 由表 2 可
以看出,土壤剖面自上而下,不同自然植被带土壤
N / P的分布特征差异明显.
山地半荒漠与荒漠植被带中,随着土层深度的
增加,土壤 N / P 逐渐减小,各土层间达到显著性差
异水平(10 ~ 20 cm、20 ~ 30 cm 土层除外). 0 ~ 10
cm土层的 N / P在 0. 95 以上,而 10 ~ 20、20 ~ 30 和
30 ~ 40 cm土层的 N / P均在 0. 89 以下,分别相当于
0 ~ 10 cm土层 N / P的 92. 3% 、97. 5%和 67. 5% .
山地灌丛草原植被带中,在0 ~ 20 cm范围内,随
2043 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
表 2摇 不同自然地带各土层间的土壤 N / P
Table 2摇 Soil N / P ratio among soil layers from 0 cm to 40
cm of different natural transects
自然地带
Natural
transect
剖面数量
Profile
samples
土壤 N / P Soil N / P ratio
0 ~ 10 cm 10 ~20 cm 20 ~30 cm 30 ~40 cm
玉 90 1. 85依1. 20b 2. 57依0. 67a 1. 03依0. 95c 2. 49依3. 33a
域 42 0. 91依0. 84c 1. 27依1. 04b 1. 21依0. 64b 1. 36依0. 48a
芋 66 0. 96依0. 72a 0. 88依0. 69b 0. 83依0. 84b 0. 65依0. 52c
郁 108 1. 52依1. 85b 1. 81依2. 14a 1. 32依1. 48c 1. 15依1. 03d
玉:高山草原带 Alpine steppe zone; 域:高山灌丛草甸带 Alpine shrub鄄
by meadow zone; 芋:山地半荒漠与荒漠带 Mountain desert and semi鄄
desert zone; 郁:山地灌丛草原带 Mountain shrubby steppe zone.
着土层深度的增加,土壤 N / P 逐渐增大;在 20 ~ 40
cm范围内,随着土层深度的增加,N / P逐渐减小.不
同土层间 N / P差异显著.
高山草原植被带和高山灌丛草甸植被带中,随
着土层深度的增加,0 ~ 20 cm 土壤 N / P 逐渐增加;
20 ~ 30 cm N / P逐渐减小;30 ~ 40 cm N / P又逐渐增
加. 0 ~ 10 和 20 ~ 30 cm土层间 N / P差异显著.
2郾 3摇 高寒草原土壤 N / P与环境因子的关系
2郾 3郾 1 土壤 N / P 与地理因子的关系 摇 土壤 N / P 与
地理因子的关系方程:
y= -16. 1198+0. 2096x1+0. 1149x2+0. 0003x3
(n=54,R=0. 327,R1 =0. 124,R2 =0. 211,
R3 = -0. 070) (3)
由式(3)可以看出,土壤 N / P(y)与纬度(x1)和
经度(x2)呈正相关,而与海拔( x3)呈负相关关系.
表明地理因子对高寒草原生态系统土壤 N / P 的影
响整体不显著.
2郾 3郾 2 土壤 N / P 与气候因子的关系 摇 土壤 N / P 与
气候因子的关系方程:
y=5. 0162+0. 0030x6-0. 0036x7-0. 1112x11
(n=54,R=0. 448*,R6 =0. 245,R7 =
-0. 268, R11 = -0. 365) (4)
由式(4)可以看出,影响土壤 N / P 的主要气候
因子是逸5 益积温(x6)、逸10 益积温(x7)和年均相
对湿度(x11),而年均日照时数(x1)、年均气温(x2)、
最冷月均气温(x3)、最暖月均气温(x4)、逸0 益积温
(x5)、年均降水量(x8)、6—9 月降水率( x9)和年均
蒸发量(x10)的影响则很小. 表明逸5 益积温、逸10
益积温和年均相对湿度是影响高寒草原生态系统土
壤 N / P的主要气候因子.气候因子对土壤 N / P的影
响显著.
2郾 3郾 3 土壤 N / P 植被因子的关系 摇 土壤 N / P 与植
被因子的关系方程:
y=0. 1763+0. 0015x1+0. 0007x2+0. 0066x4+
0. 0370x6+0. 0082x7
(n=54,R=0. 318,R1 =0. 078,R2 = -0. 030,
R4 =0. 096,R6 =0. 238,R7 =0. 055) (5)
由式(5)可以看出,影响土壤 N / P 的主要植被
因子是 0 ~ 10 cm地下生物量(x1)、10 ~ 20 cm 地下
生物量(x2)、30 ~ 40 cm地下生物量(x4)、植被盖度
(x6)、植被高度 ( x7 ),而 20 ~ 30 cm 地下生物量
(x3)、地上生物量( x5)对土壤 N / P 无明显影响. 植
被因子对土壤 N / P的影响未达到显著水平.
2郾 3郾 4 土壤 N / P与土壤物理因子的关系摇 土壤 N / P
与土壤物理因子的关系方程:
y= -1. 5087-3. 858x1+13. 8317x3-8. 6021x4-
0. 1888x5+0. 1814x6+0. 1398x7
(n=54,R=0. 470*,R1 =-0. 240,R3 =
0. 373**,R4 = -0. 267,R5 = -0. 321*,
R6 =0. 289*,R7 =0. 231) (6)
由式(6)可以看出,影响土壤 N / P 的主要土壤
物理因子是:0 ~ 10 cm土壤容重(x1)、20 ~ 30 cm土
壤容重(x3)、30 ~ 40 cm土壤容重(x4)、0 ~ 10 cm土
壤含水量(x5)、10 ~ 20 cm土壤含水量(x6)、20 ~ 30
cm土壤含水量(x7),而 10 ~ 20 cm土壤容重(x2)和
30 ~ 40 cm土壤含水量(x8)则对土壤 N / P无明显影
响.同时,土壤 N / P 与 20 ~ 30 cm 土壤容重、0 ~ 10
cm土壤含水量、10 ~20 cm土壤含水量的偏相关系数
均达到显著水平,但与 0 ~ 10 cm 土壤含水量的偏相
关系数未达到显著水平.土壤物理因子对土壤 N / P
的影响显著.
2郾 3郾 5 土壤 N / P与土壤化学因子的关系摇 土壤 N / P
与土壤化学因子的数学模型:
y=5. 9970-0. 5400x1-0. 0403x3+0. 0050x4+
7. 9437x5-11. 4130x6-3794. 7806x10+
3788. 4629x11+3834. 7821x12+26. 1742x14
(n=54,R=0. 787**,R1 = -0. 212,R3 =
-0郾 353*,R4 =0. 314*,R5 =0. 355*,R6 =
-0郾 505**,R10 = -0. 1514,R11 =0. 1512,
R12 =0. 1526,R14 =0. 2184) (7)
由式(7)可以看出,影响土壤 N / P 的主要土壤
化学因子是:土壤 pH( x1 )、速效磷 ( x3 )、速效钾
(x4)、全氮(x5)、全磷(x6)、总碳水化合物(x10)、水
解性碳(x11)、水溶性碳(x12)和胡富总碳(x14),而土
壤速效氮( x2 )、全钾( x7 )、有机质( x8 )、总有机碳
(x9)、活性碳(x13)和 HCO3 -( x15)对土壤 N / P 无明
显影响.同时,土壤 N / P 与土壤速效磷、速效钾、全
304312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王建林等: 青藏高原高寒草原生态系统土壤氮磷比的分布特征摇 摇 摇 摇 摇 摇
氮、全磷的偏相关系数均达到显著水平,而与土壤
pH(x1)、总碳水化合物(x10)、水解性碳( x11)、水溶
性碳(x12)和胡富总碳(x14)的偏相关系数未达到显
著水平.土壤化学因子对土壤 N / P的影响显著.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 青藏高原高寒草原生态系统土壤 N / P 的分布
特征
本研究表明,在水平方向上,青藏高原高寒草原
生态系统土壤 N / P呈现出西部高、东部低的总体趋
势和斑块状交错分布的格局,N / P 的高值区主要集
中在藏北高原腹地和喜马拉雅北麓湖盆区,不同草
地和不同自然地带之间土壤 N / P 差异显著;依土壤
剖面自上而下,不同类型草地的土壤 N / P 可分为
低鄄高鄄低鄄高型、低鄄高鄄低型、由低到高型、高鄄低鄄高鄄
低型、高鄄低鄄高型 5 个类型,表土层与底土层土壤
N / P差异显著.这与青藏高原放牧高寒草甸土壤 N /
P由高到低[31]、东祁连山高寒嵩草草地土壤 N / P
高鄄低鄄高[32]的研究结果一致.但是,青藏高原高寒草
原生态系统土壤剖面自上而下 N / P 的分布类型较
这些土壤更为丰富. 造成这一现象的原因可能与青
藏高原独特的地质结构和大气环流条件下所形成的
植被类型有关,也可能与环境因素影响高寒草原土
壤中有机质积累以及微生物的活性有关.
3郾 2摇 环境因素对青藏高原高寒草原生态系统土壤
N / P的影响
本研究表明,土壤 N / P 与土壤 0 ~ 20 cm 土壤
容重、20 ~ 30 cm 土壤含水量、速效钾、全氮含量呈
显著正相关,与 20 ~ 30cm 土壤容重、土壤速效磷、
全磷含量呈显著负相关. 同时,土壤 N / P 与经纬度
呈正相关,而与海拔呈负相关.这与以往的一些研究
结果相近,如:中国陆地植被叶 N / P 随着纬度增加
而增加[6]、北京及周边地区植物 N / P与海拔呈负相
关关系[33]、巴西热带雨林植物 N / P 与降水量无
关[34]、中国温带针阔混交林、热带季雨林、亚热带常
绿阔叶林植物叶片 N / P 与降水的线性关系不显
著[35]、黄土高原植物叶片 N / P 随纬度升高而增
加[36]、青藏高原草地植物叶片的 N / P 与土壤 P 含
量呈显著负相关[3];但与另外一些研究结果相佐,
如:呼伦贝尔草地土壤 N / P 与经度呈显著负相
关[37]、北京及周边地区植物 N / P 与气候因子(年均
温度 /降水量 /日照时数)呈显著正相关[33]、全球植
被叶片 N / P随纬度减小而显著增加[36,38] .其原因可
能与青藏高原所处的独特的地理位置有关,也可能
与青藏高原独特的地理和气候条件下发育的植物及
土壤类型有关.
3郾 3摇 不同地区土壤 N / P的比较
由表 3 可以看出,青藏高原高寒草原生态系统
19 个草地型土壤 N / P 的平均值和 4 个自然地带
N / P的平均值高于苏北潮滩湿地、内蒙古荒漠草原、
黄土高原天然长芒草地和青海封育芨芨草原,但低
于东北农田、黑龙江省草甸草原、闽江河口湿地、温
带针阔混交林、热带季雨林、亚热带常绿阔叶林、甘
南亚高山草甸、东祁连山高寒嵩草草地.这表明高寒
草原土壤带 N / P 的平均值在我国各类生态系统中
均处于较低水平,而且青藏高原高寒草原生态系统
土壤磷在我国各类生态系统中处于较低水平(另文
报道),但是磷的有效性较高.在青藏高原寒冷的气
候条件下,土壤微生物的繁殖速度受到限制,但是微
生物在矿化土壤有机质中释放磷的潜力却较大.这
表 3摇 青藏高原高寒草原生态系统和其他地区的土壤 N / P
比较
Table 3 摇 Soil N / P ratio of alpine grassland ecosystem in
Qinghai鄄Tibet Plateau and natural transects in other areas
生态系统类型
Ecosystem type
土壤 N / P
Soil N / P
ratio
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This study
4043 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
对青藏高原高寒草原土壤 N、P 含量及其利用效率
的研究具有积极的意义.
致谢摇 中国科学院植物研究所郭柯研究员提供青海剖面数
据,谨致谢意.
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作者简介摇 王建林,男,1969 年生,教授.主要从事高原生态
环境与生物多样性研究. E鄄mail: xzwangjl@ 126. com
责任编辑摇 李凤琴
6043 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷