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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 15 期摇 摇 2013 年 8 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
红树林生态系统遥感监测研究进展 孙永光,赵冬至,郭文永,等 (4523)…………………………………………
基于能值分析方法的城市代谢过程研究———理论与方法 刘耕源,杨志峰,陈摇 彬 (4539)……………………
关于生态文明建设与评价的理论思考 赵景柱 (4552)……………………………………………………………
个体与基础生态
长江口及邻近海域秋冬季小型底栖动物类群组成与分布 于婷婷,徐奎栋 (4556)………………………………
灌河口邻近海域春季浮游植物的生态分布及其营养盐限制 方摇 涛,贺心然,冯志华,等 (4567)………………
春季海南岛近岸海域尿素与浮游生物的脲酶活性 黄凯旋,张云,欧林坚,等 (4575)……………………………
模拟酸雨对蒙古栎幼苗生长和根系伤流量的影响 梁晓琴,刘摇 建,丁文娟,等 (4583)…………………………
有机酸类化感物质对甜瓜的化感效应 张志忠,孙志浩,陈文辉,等 (4591)………………………………………
稻田土壤氧化态有机碳组分变化及其与甲烷排放的关联性 吴家梅,纪雄辉,霍莲杰,等 (4599)………………
双氰胺单次配施和连续配施的土壤氮素形态和蔬菜硝酸盐累积变化 王煌平,张摇 青,翁伯琦,等 (4608)……
不同类型土壤中分枝杆菌噬菌体分离率的比较 徐凤宇,苏胜兵,马红霞,等 (4616)……………………………
模拟酸雨对小麦产量及籽粒蛋白质和淀粉含量及组分的影响 卞雅姣, 黄摇 洁,孙其松,等 (4623)…………
麻花秦艽种子休眠机理及其破除方法 李兵兵,魏小红,徐摇 严 (4631)…………………………………………
4 种金色叶树木对 SO2胁迫的生理响应 种培芳,苏世平 (4639)…………………………………………………
硫丹及其主要代谢产物对紫色土中酶活性的影响 熊佰炼,张进忠,代摇 娟,等 (4649)…………………………
种群、群落和生态系统
群落水平食物网能流季节演替特征 徐摇 军,周摇 琼,温周瑞,等 (4658)…………………………………………
千岛湖岛屿社鼠的种群数量动态特征 张摇 旭,鲍毅新,刘摇 军,等 (4665)………………………………………
黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征 朱秋莲,邢肖毅,张摇 宏,等 (4674)………………………
青藏高原高寒草甸退化与人工恢复过程中植物群落的繁殖适应对策 李媛媛,董世魁,朱摇 磊,等 (4683)……
杉木人工林土壤质量演变过程中土壤微生物群落结构变化 刘摇 丽,徐明恺,汪思龙,等 (4692)………………
不同玉米品种(系)对玉米蚜生长发育和种群增长的影响 赵摇 曼,郭线茹,李为争,等 (4707)………………
伏牛山自然保护区森林冠层结构对林下植被特征的影响 卢训令,丁圣彦,游摇 莉,等 (4715)…………………
内蒙古武川县农田退耕还草对粪金龟子群落的影响 刘摇 伟,门丽娜,刘新民 (4724)…………………………
铜和营养缺失对海州香薷两个种群生长、耐性及矿质营养吸收的差异影响
柯文山,陈世俭,熊治廷,等 (4737)
……………………………………
……………………………………………………………………………
新疆喀纳斯国家自然保护区植被叶面积指数观测与遥感估算 昝摇 梅,李登秋,居为民,等 (4744)……………
景观、区域和全球生态
基于 LUCC的生态系统服务空间化研究———以张掖市甘州区为例 梁友嘉,徐中民,钟方雷,等 (4758)………
人工管理和自然驱动下盐城海滨湿地互花米草沼泽演变及空间差异 张华兵,刘红玉,侯明行 (4767)………
基于 PCA的滇西北高原纳帕海湿地退化过程分析及其评价 尚摇 文,杨永兴, 韩大勇 (4776)………………
基于遥感和地理信息系统的图们江地区生态安全评价 南摇 颖,吉摇 喆,冯恒栋,等 (4790)……………………
呼中林区森林景观的历史变域模拟及评价 吴志丰,李月辉,布仁仓,等 (4799)…………………………………
降水时间对内蒙古温带草原地上净初级生产力的影响 郭摇 群,胡中民,李轩然,等 (4808)……………………
研究简报
我国中东部不同气候带成熟林凋落物生产和分解及其与环境因子的关系
王健健,王永吉,来利明,等 (4818)
………………………………………
……………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*304*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*32*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄08
封面图说: 石质山区的退耕还林———桂西北地区是我国喀斯特集中分布的地区之一,这里的石漠化不仅造成土地退化、土壤资
源逐步消失、干旱缺水和土地生产力下降,而且还导致生态系统退化和植被消亡。 桂西北严重的地质生态环境问
题,威胁着当地居民的基本生存,严重制约了当地社会经济的发展。 增加植被覆盖是防治石漠化的重要举措。 随着
国家退耕还林、生态移民等治理措施的实施,区域植被碳密度显著增加,生态环境有所好转。 图为喀斯特地区农民
见缝插针用来耕种的鸡窝地(指小、碎、分散的土地),已经退耕还林了。
彩图及图说提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 15 期
2013 年 8 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 15
Aug. ,2013
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基金项目:国家自然科学基金重点基金(41030532); 国家自然科学基金面上项目(41171226);西北农林科技大学“优秀青年人才科研专项冶
(QN2011049)资助项目
收稿日期:2012鄄12鄄10; 摇 摇 修订日期:2013鄄04鄄18
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: shan@ ms. iswc. ac. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201212101772
朱秋莲,邢肖毅,张宏,安韶山.黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征.生态学报,2013,33(15):4674鄄4682.
Zhu Q L, Xing X Y, Zhang H, An S S. Soil ecological stoichiometry under different vegetation area on loess hilly鄄gully region. Acta Ecologica Sinica,2013,
33(15):4674鄄4682.
黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征
朱秋莲1,2,3,邢肖毅1,3,张摇 宏1,3,安韶山1,3,*
(1. 西北农林科技大学 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室, 杨陵摇 712100;
2. 西藏职业技术学院农林系,拉萨摇 850030;3 西北农林科技大学资源环境学院,杨凌摇 712100)
摘要:以黄土丘陵沟壑区 3 个植被区(森林区、森林草原区、草原区)不同坡向土壤作为研究对象,对土壤有机 C、全 N、全 P、全 K
含量及其化学计量特征进行了研究。 结果表明,不同植被区、坡向和土层土壤养分含量及其化学计量特征均有明显不同。 土壤
有机 C、全 N变异性较大,全 P、全 K变异性较小。 表层土壤养分含量显著高于底层土壤;同一土层之间有机 C、全 N 含量变异
性较大,全 P、全 K含量变异性较小。 不同坡向之间养分含量不同,阴坡最大,阳坡最小。 土壤养分含量受植被类型及植被盖度
的影响,森林区>草原区>森林草原区。 土壤 C / N、C / P、C / K、N / P、N / K比都较稳定,C / N 比的变化范围为 5. 65—12郾 57,平均值
为 9. 44; C / P 比的变化范围为 3. 62—17. 32,平均值为 8. 15;C / K比的变化范围为 0. 10—0. 55,平均值为 0. 26;N / P 比的变化范
围为 0. 43—1. 38,平均值为 0. 86;N / K比的变化范围为 0. 01—0. 05,平均值为 0. 03;P / K比值较稳定,为 0. 03。 土壤有机 C 和
全 N极显著正相关,全 N和全 P 极显著正相关。
关键词: 化学计量特征; 黄土丘陵沟壑区; 植被区; 坡向
Soil ecological stoichiometry under different vegetation area on loess hilly鄄
gully region
ZHU Qiulian1,2,3, XING Xiaoyi1,3, ZHANG Hong1,3, AN Shaoshan1,3,*
1 State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Agriculture of Loess Plateau, Northwest A&F University, Yangling, Shanxi, 712100, China
2 Department of Agriculture and Forestry, Tibet Vocational and Technical College, Lhasa 850030, China
3 College of Resource and Environmental Science, Northwest Agriculture and Forestry University, Yangling, Shanxi, 712100, China
Abstract: The objective of this study was to clarify the soil stoichiometric characteristics of three vegetation areas ( forest
area, forest鄄meadow area and meadow area) in loess hill and gully region. The soil at different slope aspects were selected
to measure their organic carbon (C), total nitrogen (N), total phosphorous (P), and total potassium (K) contents. The
results indicated that there were obvious differences in soil nutrient contents and their stoichiometry under different
vegetation areas and slope aspects. The C and N had larger variability, the P and K had smaller variability. Soil nutrient
contents of surface were higher than the sub鄄layer soil. The C and N had larger variability than the P and K in the same soil
layer. Sunny slope忆s nutrient content was the least. Soil nutrient contents were influenced by vegetation types and coverage.
Soil C / N、C / P、C / K、N / P、N / K ratio were relatively stable, C / N ratio range from 5. 65 to 12. 57, and the mean value was
9. 44; C / P ratio change from 3. 62 to 17. 32, the mean value was 8. 15;C / K ratio change from 0. 10 to 0. 55, the mean value
was 0. 26; N / K ratio change from 0. 01 to 0. 05, the mean value was 0. 03;P / K ratio was roughly unchanged at 0. 03. The
organic C was very significant correlation with the total N and there was significant correlation between total P and K.
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Key Words: soil ecological stoichiometry;loess hill and gully area;vegetation area;slope aspects
有机体个体 C、N、P 相对比例与所处环境 C、N、P 比的关系的研究,为探索物质和能量供给的改变对物种
的影响,评价生物的适合度提供了一种新的途径,由此产生了生态化学计量学[1]。 20 世纪 50 年代,生态化学
计量学的概念首先被应用于水生生态系统的研究,90 年代以来,该理论逐渐系统化,并广泛应用于陆地生态
系统[2鄄4]。 国外对生态化学计量学的研究相对较多[5鄄7],目前,我国学者对该学科的关注越来越多[8鄄10],其研
究主要集中于对植物组织的元素生态化学计量学特征[11鄄14],而对土壤养分的生态化学计量学研究则相对较
少[15鄄16]。 土壤作为生态系统的重要组成部分,对植物的生长起着关键性的作用,直接影响着植被群落的组
成、结构与生产力水平[17],研究其生态化学计量学特征,可以揭示养分的可获得性,对于认识 C、N、P 元素的
循环和平衡机制具有重要意义[18]。
黄土丘陵地区干旱缺水,生态环境脆弱,水土流失严重,植被恢复重建是治理该区水土流失、改善土壤质
量的重要措施之一[19]。 土壤养分状况与植被恢复息息相关,研究土壤养分分布状况可以了解土壤水土流失
过程中养分的再分布规律,对植被恢复的合理调控提供科学建议。 本研究选择黄土丘陵沟壑区 3 个植被区
(森林区、森林草原区、草原区)作为研究对象,对不同坡位的土壤开展研究,关注不同植被区、不同坡位对土
壤有机 C、全 N、全 P、全 K及其比例的影响状况,以期揭示黄土丘陵沟壑区不同植被类型下土壤全量养分和
化学计量特征,为该区退化生态系统的植被恢复重建提供一定的决策依据。
1摇 研究区概况与研究方法
1. 1摇 野外土壤样品采集
1. 1. 1摇 研究区域概况
研究区域位于安塞县境内,属于典型的黄土高原丘陵沟壑地区。 研究总共选择了 3 个典型流域,流域情
况介绍如下:
洞子沟位于延河流域一级支流西川流域,地处安塞县南部楼坪乡,地理坐标为 109毅7忆34义—109毅10忆34义E、
36毅31忆13义—36毅35忆26义N,海拔 1166—1490 m,流域总面积 20. 61 km2,土壤类型以黄绵土为主,间有复钙红粘
土、典型黑垆土和冲积土,土地利用以林地为主,属森林区。
张家河位于延河流域上游干流,地处安塞县谭家营乡,地理坐标为 109毅11忆58义—109毅14忆39义E、36毅59忆33义—
37毅2忆40义N,海拔 1118—1505 m。 流域总面积 10. 77 km2,土壤类型以黄绵土为主,间有少量典型黑垆土、冲积
土。 土地利用以草地和耕地为主,兼有零星林地,属森林草原区。
麻地沟位于延河流域上游干流,地处安塞县镰刀湾乡,地理坐标为 108毅58忆5义—109毅2忆52义E、37毅12忆31义—
37毅16忆36义N,海拔 1270—1379 m,流域总面积 27. 31 km2,土壤类型以黄绵土为主,间有复钙红粘土、典型黑垆
土和冲积土,土地利用以草地为主,属草原区。
1. 1. 2摇 供试土壤采集点植被情况
在 3 个流域选择典型植被生长的梁峁,于峁顶、阳梁 /峁坡和阴梁 /峁坡分别采样,各个采样点的地貌及植
被信息见表 1。
1. 1. 3摇 样品采集方法
供试土壤样品采集于 2011 年 7 月,样方大小视植被类型而定(乔木 10 m伊10 m,灌木 5 m伊5 m,草地 2 m伊
2 m),在每个样方内以 S形选取 5 个点,去除土层上枯落物,用土钻按 0—10 cm和 10—20 cm分层采集土壤
样品,将采集的土样混合,密封后带回实验室内,仔细除去其中可见植物残体及土壤动物,风干,过筛,供室内
分析使用,野外设置 3 个重复。 土壤有机 C采用重铬酸钾容量法鄄外加热法测定,全 N采用不包含硝态氮和亚
硝态氮的半微量凯式法消化,再用全自动凯氏定氮仪(KDY鄄9830,KETUO)进行测定,全 P 采用钼锑抗比色法
测定,全 K采用氢氧化钠熔融鄄火焰光度法测定。
5764摇 15 期 摇 摇 摇 朱秋莲摇 等:黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征 摇
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表 1摇 试验样地的基本信息
Table 1摇 The general information of the sampling transects
流域
Vally
坡向
Slope
aspect
坡位
Slope
position
坡度
/ ( 毅)
Slope
gradient
乔木 /
盖度 / %
Arbor /
coverage
灌木 /盖度%
Shrub / coverage
草本 /盖度 / %
Grass / coverage
群落名称
Vegetation types
洞子沟 北偏东 阴梁峁坡 25 铁杆蒿 / 10、茭蒿 / 3、达乌里胡枝子 / 3、长芒草 / 1 铁杆蒿、茭蒿
峁顶 8 刺槐 / 7 狼牙刺 / 5、杠柳 / 3
铁杆蒿 / 18、达乌里胡枝子 / 8、长
芒草 / 4 刺槐
+狼牙刺、杠柳+铁杆蒿
南偏西 阳梁峁坡 27
狼牙刺 / 8、灌木
铁 线 莲 / 1、 杠
柳 / 1
白羊草 / 7、长芒草 / 6、达乌里胡
枝子 / 3. 7、菊叶委陵菜 / 1. 7、铁
杆蒿 / 0. 8、阿尔泰狗娃花 / 0. 7、
猪毛蒿 / 0. 3
狼牙刺+白羊草、达乌里胡枝子
张家河 北 阴梁峁坡 37 沙棘 茭蒿 / 6、铁杆蒿 / 6、野菊花 / 3、阿尔泰狗娃花 / 1. 5、大针茅 / 1 茭蒿、铁杆蒿
峁顶 9 铁杆蒿 / 3、长芒草 / 0. 5 铁杆蒿
南 阳梁峁坡 30 白羊草 / 5. 5、铁杆蒿 / 3、达乌里胡枝子 / 1. 25、茭蒿 / 0. 5 白羊草、铁杆蒿、茭蒿
麻地沟 北 阴梁峁坡 36 沙棘
铁杆蒿 / 3、百里香 / 2. 7、野菊花 /
2. 3、大针茅 / 0. 8、达乌里胡枝
子 / 0. 5
铁杆蒿
峁顶 峁顶 8
大针茅 / 4. 7、达乌里胡枝子 / 2.
7、阿尔泰狗娃花 / 2. 3、芦苇 / 2、
猪毛蒿 / 1. 3、铁杆蒿 / 0. 3
大针茅、达乌里胡枝子
南 阳梁峁坡 42 铁杆蒿 / 5. 7、茭蒿 / 5、冷蒿 / 3. 3、达乌里胡枝子 / 1. 2 铁杆蒿、茭蒿、冷蒿、达乌里胡枝子
1. 2摇 数据处理方法
数据分析和作图采用 Microsoft Excel 2003 软件,方差分析及相关性分析采用 SAS 8. 0 软件包中相应程序
进行。
2摇 结果与分析
2. 1摇 土壤有机 C、全 N、全 P、全 K含量
对土壤有机 C、全 N、全 P、全 K含量进行土层、植被区、坡位的 3 因素方差分析,对于土壤总有机 C 和全
N,土层、植被区和坡位间的差异均达到了显著水平,对于全 P,植被区间差异显著,而全 K均差异不显著。 根
据三因素方差分析结果,进行单因素方差分析及多重比较。
2. 1. 1摇 不同坡位土壤有机 C、全 N、全 P、全 K含量
土壤有机 C、全 N、全 P、全 K含量在同一植被区不同坡位的含量如图 1 所示,均表现为 0—10 cm土层显
著高于 10—20 cm土层,而两个土层养分的变化规律大致相同。 土壤有机 C 含量介于 2. 10—10. 65 mg / g,森
林区和森林草原区均以阴坡含量最高,峁顶居中,阳坡最低,而草原区以峁顶最高,其次为阴坡,阳坡最低,三
者之间具有显著性差异。 土壤全 N含量介于 0. 25—0. 90 mg / g,0—10 cm土层,森林区峁顶含量最高,阴坡居
中,阳坡最小,但差异不显著;森林草原区为阴坡最高,其次是峁顶,阳坡最低,且显著性差异;草原区为峁顶>
阴坡>阳坡,三者之间具有显著性差异。 土壤全 P 的变异性较小。 森林区和草原区均以峁顶最大,显著大于
阳坡和阴坡,而森林草原区为峁顶最小。 K 含量与 P 一样,变异较小,仅森草区在不同坡位间表现出了差异
性,两个土层,均是阳坡含量最高,而阴坡与峁顶无显著性差异。 总的来说,有机 C 和全 N 含量变异较大,但
总体上还是表现为阴坡与峁顶含量较高,显著高于阳坡,但两者间不具有显著性差异。 全 P 和全 K的含量较
稳定,在不同坡位间含量虽略有不同,但都不具有显著性差异。
6764 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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图 1摇 不同坡位间土壤有机 C、全 N、全 P、全 K含量
Fig. 1摇 Contents of soil organic carbon, total nitrogen, phosphorus and potassium of different slope position
小写字母相同表示差异不显著(P<0. 05)
7764摇 15 期 摇 摇 摇 朱秋莲摇 等:黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征 摇
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2. 1. 2摇 不同植被区土壤有机 C、全 N、全 P、全 K含量
土壤有机 C、全 N、全 P、全 K 在不同植被区的含量如图 2 所示。 0—10 cm 土壤显著高于 10—20 cm 土
壤,且两个土层变化规律基本相同。 土壤有机 C 含量,阴坡和阳坡均以森林区最高,森林草原区居中,草原区
最低,峁顶则以森林区最高,森草区最低。 土壤全 N的变化规律与有机 C相似,均表现为森林区最高,而阴坡
草原区最低,0—10 cm土层 3 个植被区之间差异显著,10—20 cm土层森林区与森林草原区之间差异不显著,
与草原区差异显著;峁顶森草区最低,3 个植被区间具有显著性差异;阳坡为森林草原区最低,0—10 cm 土层
森林区与森草区和草原区具有显著性差异,10—20cm土层森林区与草原区差异性不显著,与森林草原区差异
性显著。 全 P 含量稳定,变异性小,仅峁顶表现出了差异,森林区含量最高,其次是草原区,森林草原区最小,
且差异显著,阴坡和阳坡植被区间无显著性差异。 全 K含量 0—10 cm 土层仅阳坡的土壤全钾表现出显著的
差异,表现为森林草原区显著高于森林区和草原区,10—20 cm土层下峁顶 3 个植被区间不具有显著性差异,
阴坡与阳坡都以草原区最高,森林区最低,两者差异显著。
2. 2摇 土壤有机 C、全 N、全 P、全 K的生态化学计量特征
表 2 所示为土壤的生态化学计量比,土壤 C / N、C / P、C / K、N / P、N / K比都较稳定,变异系数都不大。 土壤
C / N比的变化范围为 5. 65—12. 57,平均值为 9. 44,变异系数为 21% ,两土层的 C / N比具有相同的变化规律,
3 因素方差分析表明,3 个植被区不同坡位以及不同土层之间都不具有显著性差异。 土壤全 P、全 K含量较稳
定,因而 P / K比很稳定,除森林区 10—20 cm土层为 0. 04 外,其余都为 0. 03。 3 因素方差分析表明,C / P、C /
K、N / P、N / K比在不同土层、不同植被区、不同坡位间均表现出显著性差异,表层土壤显著高于底层土壤;森
林区显著高于森林草原区及草原区,后两者之间差异性不显著;阴坡及峁顶显著高于阳坡,而前两者之间差异
性不显著。 C / P 比的变化范围为 3. 62—17. 32,平均值为 8. 15,变异系数为 20% ,C / K 比的变化范围为
0郾 10—0. 55,平均值为 0. 26,变异系数为 22% ,N / P 比的变化范围为 0. 43—1. 38,平均值为 0. 86,变异系数为
13% ,N / K比的变化范围为 0. 01—0. 05,平均值为 0. 03,变异系数为 15% 。 这是因为 P、K 元素含量较稳定,
所以 C / P 比与 C / K比以及 N / P 比与 N / K比就只受 C、N元素含量的影响,故 C / P 比与 C / K比与有机 C的变
化规律一致,而 N / P 比和 N / K比与全 N的变化规律一致。
表 2摇 土壤化学计量特征
Table 2摇 The soil stoichiometric characteristics (means依S. E. )
土层厚度
Soil layer
/ cm
植被区
Vegetation
area
坡位
Slope
position
C / N C / P C / K N / P N / K P / K
0—10 森林区 阴坡 12. 57依2. 15a 17. 32依2. 83a 0. 55依0. 09a 1. 38依0. 06a 0. 04依0. 00a 0. 03依0. 00a
Arbor鄄shrub鄄 峁顶 9. 43依1. 57a 12. 93依4. 16ab 0. 45依0. 14ab 1. 35依0. 22a 0. 05依0. 01a 0. 03依0. 00a
grass 阳坡 9. 51依4. 08a 9. 24依2. 69b 0. 30依0. 08b 1. 06依0. 33a 0. 03依0. 01a 0. 03依0. 00a
森林草原区 阴坡 8. 70依1. 30a 10. 62依1. 29a 0. 35依0. 05a 1. 22依0. 05a 0. 04依0. 00a 0. 03依0. 00a
Shrub鄄grass 峁顶 9. 63依2. 50a 7. 44依1. 46b 0. 22依0. 05b 0. 79依0. 12b 0. 02依0. 00b 0. 03依0. 00a
阳坡 10. 64依1. 73a 5. 53依0. 46c 0. 16依0. 02b 0. 52依0. 04c 0. 01依0. 00c 0. 03依0. 00a
草原区 阴坡 9. 40依0. 29a 8. 39依0. 39b 0. 28依0. 06a 0. 89依0. 02a 0. 03依0. 01a 0. 03依0. 01a
Grass 峁顶 9. 64依0. 50a 9. 68依0. 33a 0. 33依0. 03a 1. 00依0. 02a 0. 03依0. 00a 0. 03依0. 00a
阳坡 9. 20依1. 27a 5. 75依0. 73c 0. 18依0. 02b 0. 64依0. 16b 0. 02依0. 00b 0. 03依0. 00a
10—20 森林区 阴坡 10. 92依2. 95a 10. 22依2. 16a 0. 34依0. 07a 0. 97依0. 20a 0. 03依0. 01a 0. 04依0. 00a
峁顶 10. 48依1. 53a 11. 02依0. 67a 0. 40依0. 07a 1. 06依0. 10a 0. 04依0. 01a 0. 03依0. 00a
阳坡 5. 65依4. 78a 3. 62依3. 42b 0. 12依0. 11b 0. 61依0. 07b 0. 02依0. 00b 0. 03依0. 00a
森林草原区 阴坡 8. 29依0. 51a 7. 91依1. 40a 0. 23依0. 04a 0. 96依0. 21a 0. 03依0. 01a 0. 03依0. 00a
峁顶 8. 43依1. 35a 4. 73依0. 49b 0. 14依0. 02b 0. 57依0. 06b 0. 02依0. 00ab 0. 03依0. 00a
阳坡 9. 14依3. 18a 3. 68依0. 79b 0. 10依0. 02b 0. 43依0. 13b 0. 01依0. 00b 0. 03依0. 00a
草原区 阴坡 9. 58依0. 46a 5. 32依0. 11b 0. 16依0. 00b 0. 56依0. 03b 0. 02依0. 00b 0. 03依0. 00a
峁顶 11. 16依0. 93a 8. 96依0. 68a 0. 31依0. 05a 0. 80依0. 03a 0. 03依0. 00a 0. 03依0. 00a
阳坡 7. 56依1. 67b 4. 42依1. 73b 0. 13依0. 05b 0. 57依0. 11b 0. 02依0. 00b 0. 03依0. 00a
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图 2摇 不同植被区土壤有机 C、全 N、全 P、全 K含量
Fig. 2摇 Contents of soil organic carbon, total nitrogen, phosphorus and potassium under different vegetation area
9764摇 15 期 摇 摇 摇 朱秋莲摇 等:黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征 摇
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2. 3摇 土壤有机 C、全 N、全 P、全 K的生态化学计量比的相关性
对土壤全 N、有机 C、全 P、全 K以及全 N、有机 C、全 P、全 K化学计量比之间的相关性分析得出,养分全
量之间全 N和有机 C具有极显著正相关关系(P<0. 01),表现出相对一致的变化规律;有机 C 和全 P,全 N和
全 P 之间虽然也呈极显著的相关关系,但相关系数相对较小。 全 K 和有机 C、全 N、全 P 之间都相关性不
显著。
养分全量和化学计量比之间的相关性分析可知,全 N和 C / P、C / K比具有极显著的相关关系;全 C 和 N /
P、N / K比具有极显著的相关关系;全 P 和 C / K比相关性显著,和 N / K比相关性极显著。
表 3摇 土壤养分含量与化学计量比之间的相关性分析
Table 3摇 The correlation analysis between soil nutrient content and the stoichiometric ratio
N C P K C / N C / P C / K N / P N / K P / K
N 1 0. 947** 0. 614** -0. 344 — 0. 932** 0. 950** — — 0. 194
C 0. 564* -0. 287 — — — 0. 940** 0. 865** 0. 219
P -0. 070 0. 230 — 0. 556* — 0. 652** —
K -0. 072 -0. 309 — -0. 382 — —
摇 摇 *表示显著相关(P<0. 05); **表示极显著相关(P<0. 01);“—冶表示存在自相关关系,不宜进行相关分析
3摇 讨论
3. 1摇 土壤有机 C、全 N、全 P、全 K及其生态化学计量特征对土层、坡向及植被区的响应
在所研究的区域,土壤养分随着土层的加深而降低,其中以有机 C和全 N含量降低最多,而全 P、全 K降
低较少,这与魏孝荣和邵明安[18]得出的实验结果一致。 这是因为表层土壤受外界环境因素及植被枯落物养
分归还的影响,导致养分首先在土壤表层密集,然后再随水或者其他介质向下层迁移扩散,而且土壤 C、N 除
受土壤母质的影响外,还受枯落物的分解以及植物的吸收利用的影响,因而存在着较大的空间变异性,而 P、K
主要受土壤母质的影响,因而变异性较小[19]。 本研究所得的 C / N 比的平均值为 9. 44,低于中国土壤的 C / N
比平均值(中国土壤的 C / N比平均值在 10—12[20]),土壤有机层的 C / N 比较低表明有机质具有较快的矿化
作用,从有机层到矿物层,随着土壤厚度的增加,C / N比一般会降低[8],而本研究得出不同土层间的 C / N比差
异性不显著,这可能是因为本研究所采土样的深度太浅,未深入到矿物层的缘故。 与土壤有机 C 和全 N 相
比,土壤 C / N比维持相对稳定,这验证了不同生态系统土壤 C / N比相对稳定的结果[21鄄22],这同时也符合化学
计量学的基本原则,即有机物质的形成需要一定数量的氮和其他营养成分与其相应的相对固定比率的碳[3]。
不同土层间 C / P、C / K、N / P、N / K比差异性显著,这是因为土壤中全 P、全 K 含量相对稳定,C / P、C / K、N / P、
N / K比主要受土壤有机 C或者全 N含量的影响,因而呈现较大的变异性。
坡向对土壤有机 C、全 N、全 P、全 K以及 C / N、C / P、C / K、N / P、N / K、P / K比影响较为明显,本研究结果得
出,3 个植被区不同坡位间养分含量都表现为阴坡>峁顶>阳坡,阳坡土壤养分含量最小,与阴坡及峁顶几乎都
具有显著性差异,显示了土壤养分阴坡聚集,峁顶和阳坡流失的特征。 这是因为阴坡植被茂盛,养分较易富
集,峁顶宽阔、平坦,侵蚀相对较弱,较之阳坡土壤养分得到了一定的积累,阳坡植被稀疏,水土流失严重,导致
养分流失也较为严重。 周萍等[23]的研究表明,黄土丘陵区阴坡草本群落的物种高达 20 多种,较阳坡高 30% ,
物种多样性不同,导致地上生物量及枯落物也存在差异,这可能也是阳坡与阴坡差异性显著的原因。 不同坡
位间 C / N比不具有显著性差异,而 C / P、C / K、N / P、N / K比都表现为阴坡及峁顶显著大于阳坡,这是因为阳坡
的有机 C、全 N含量小于阴坡及峁顶的含量,而 P、K含量稳定,因而阳坡的 C / P、C / K、N / P、N / K 比显著低于
阴坡及峁顶。
植被类型也对土壤养分有着重要的影响,各坡面上的植物群落不相同,不同植物群落根系活动深度不同,
对土壤养分的吸收强度和深度也不同,从而在对土壤养分的影响强度和深度上存在显著的差异[18]。 本研究
结果得出,土壤有机 C、全 N、全 P 三元素含量为森林区(平均值为 6. 70、0. 67、0. 62 mg / g)>草原区(平均值为
4. 32、0. 45、0. 61 mg / g)>森林草原区(平均值为 3. 79、0. 43、0. 57 mg / g),这可能与本实验选取的植被区植被
0864 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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类型和盖度不同有关,森林区有辽东栎、刺槐,灌木狼牙刺等以及各类草本,植被总盖度平均值为 39% ;森林
草原区有灌木沙棘及各种草本植物,植被总盖度平均值为 23% ;草原区生长有大量的灌木沙棘及各类草本植
物,植被总盖度平均值为 56% ,就植被盖度而言草原区>森林区>森林草原区,而森林区生长有深根系的乔木,
这可能是导致森林区的土壤养分含量大于森林草原区的原因,这与赵护兵等[47]研究得出的乔木植被类型的
生物量、氮磷养分累积量明显高于灌木植被类型,灌木植被类型则高于草地植被类型的结论相一致。
3. 2摇 土壤 C / N / P 比的指示作用
土壤 C / N / P 比是有机质或其他成分中的 C素与 N素、P 素总质量的比值,是土壤有机质组成和质量程度
的一个重要指标。 土壤 C / N / P 比主要受区域水热条件和成土作用特征的控制, 由于气候、地貌、植被、母岩、
年代、土壤动物等土壤形成因子和人类活动的影响, 土壤 C、N、P 总量变化很大土壤 C、N、P 总量变化很大,
使得土壤 C / N / P 比的空间变异性较大[8]。 有关研究指出,植物、凋落物和土壤 C / N / P 比值可以作为养分限
制、C / N / P 饱和的诊断和有效预测指标[25鄄26]。 C / N 比是土壤质量的敏感指标,而且 C / N 比会影响到土壤中
有机 C和 N的循环[27]。 本研究表明,在不同土层,不同植被区及不同坡位 C / N 比差异不明显,这与王维奇
等[28]的研究结果相一致,主要是因为 C、N 元素之间具有极显著的相关关系,而且对环境变化的响应几乎是
同步的[21],同时 C和 N作为结构性成分,其积累和消耗过程存在相对固定的比值[22]。 目前部分土壤 N 储量
估算和生态系统 C模型研究中常将土壤 C / N比视为一个常数, 并根据土壤和生物量中 C 含量以及 C / N 比,
近似估计大部分土壤和生物量的 N储量[1]。 N / P 比可用作 N 饱和的诊断指标,并被用于确定养分限制的阈
值[25鄄26]。 本研究所得土壤 N / P 比的平均值为 0. 86,其中森林区的平均值为 1. 07,森林草原区的平均值为
0郾 75,草原区的平均值为 0. 74,都远远低于其他研究所得的 N / P 比,而 P 含量与其他研究所得结果相差不大,
这从另一个方面验证了黄土丘陵地区土壤的 N缺乏。
4摇 结论
土壤养分受土层、植被类型及坡向的影响。 表层土壤显著高于底层土壤;森林区>森林草原区>草原区;
阴坡>峁顶>阳坡。
土壤 C / N较稳定,平均值为 9. 44,低于中国土壤的平均值,P / K 比值不变,为 0. 03,C / P、C / K、N / P、N / K
在不同土层、不同植被区、不同坡位间均表现出显著性差异,N / P 比较低。
土壤有机 C和全 N极显著正相关,全 N和全 P 极显著正相关。
土壤养分含量受植被类型及植被盖度的影响,森林区>草原区>森林草原区。
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2864 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 15 Aug. ,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
A review on the application of remote sensing in mangrove ecosystem monitoring
SUN Yongguang, ZHAO Dongzhi, GUO Wenyong, et al (4523)
………………………………………………………
……………………………………………………………………
Urban metabolism process based on emergy synthesis: Theory and method LIU Gengyuan, YANG Zhifeng, CHEN Bin (4539)……
Theoretical considerations on ecological civilization development and assessment ZHAO Jingzhu (4552)………………………………
Autecology & Fundamentals
Assemblage composition and distribution of meiobenthos in the Yangtze Estuary and its adjacent waters in autumn鄄winter season
Yu Tingting, XU Kuidong (4556)
……
……………………………………………………………………………………………………
Ecological distribution and nutrient limitation of phytoplankton in adjacent sea of Guanhe Estuary in spring
FANG Tao, HE Xinran, FENG Zhihua, et al (4567)
…………………………
………………………………………………………………………………
The distribution of urea concentrations and urease activities in the coastal waters of Hainan Island during the spring
HUANG Kaixuan, ZHANG Yun, OU Linjian, et al (4575)
…………………
………………………………………………………………………
Effects of simulated acid rain on growth and bleeding sap amount of root in Quercus mongolica
LIANG Xiaoqin,LIU Jian,DING Wenjuan,et al (4583)
………………………………………
……………………………………………………………………………
Allelopathic effects of organic acid allelochemicals on melon ZHANG Zhizhong, SUN Zhihao, CHEN Wenhui, et al (4591)………
Fraction changes of oxidation organic carbon in paddy soil and its correlation with CH4 emission fluxes
WU Jiamei, JI Xionghui, HUO Lianjie,et al (4599)
………………………………
………………………………………………………………………………
Changes of soil nitrogen types and nitrate accumulation in vegetables with single or multiple application of dicyandiamide
WANG Huangping, ZHANG Qing, WENG Boqi, et al (4608)
……………
……………………………………………………………………
Comparison of isolation rate of mycobacteriophage in the different type soils
XU Fengyu,SU Shengbing, MA Hongxia, et al (4616)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of different acidity acid rain on yield, protein and starch content and components in two wheat cultivars
BIAN Yajiao, HUANG Jie, SUN Qisong, et al (4623)
………………………
……………………………………………………………………………
The causes of Gentiana straminea Maxim. seeds dormancy and the methods for its breaking
LI Bingbing, WEI Xiaohong, XU Yan (4631)
…………………………………………
………………………………………………………………………………………
Physiological responses of four golden鄄leaf trees to SO2 stress CHONG Peifang, SU Shiping (4639)…………………………………
Influence of endosulfan and its metabolites on enzyme activities in purple soil
XIONG Bailian, ZHANG Jinzhong, DAI Juan, et al (4649)
…………………………………………………………
………………………………………………………………………
Population, Community and Ecosystem
Seasonal dynamics of food web energy pathways at the community鄄level XU Jun, ZHOU Qiong, WEN Zhourui, et al (4658)………
Population dynamics of Niviventer confucianus in Thousand Island Lake ZHANG Xu, BAO Yixin, LIU Jun, et al (4665)……………
Soil ecological stoichiometry under different vegetation area on loess hilly鄄gully region
ZHU Qiulian, XING Xiaoyi, ZHANG Hong, et al (4674)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………
Adaptation strategies of reproduction of plant community in response to grassland degradation and artificial restoration
LI Yuanyuan, DONG Shikui, ZHU Lei,et al (4683)
………………
………………………………………………………………………………
Effect of different Cunninghamia lanceolata plantation soil qualities on soil microbial community structure
LIU Li,XU Mingkai,WANG Silong,et al (4692)
……………………………
……………………………………………………………………………………
Effects of different maize hybrids (inbreds) on the growth, development and population dynamics of Rhopalosiphum maidis Fitch
ZHAO Man, GUO Xianru, LI Weizheng, et al (4707)
…
……………………………………………………………………………
Effects of forest canopy structure on understory vegetation characteristics of Funiu Mountain Nature Reserve
LU Xunling,DING Shengyan,YOU Li,et al (4715)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Influence of restoring cropland to grassland on dung beetle assemblages in Wuchuan County, Inner Mongolia, China
LIU Wei, MEN Lina, LIU Xinmin (4724)
………………
…………………………………………………………………………………………
Cu and nutrient deficiency on different effects of growth, tolerance and mineral elements accumulation between two Elsholtzia
haichouensis populations KE Wenshan, CHEN Shijian, XIONG Zhiting, et al (4737)……………………………………………
Measurement and retrieval of leaf area index using remote sensing data in Kanas National Nature Reserve, Xinjiang
ZAN Mei, LI Dengqiu, JU Weimin, et al (4744)
…………………
…………………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
An spatial ecosystem services approach based on LUCC: a case study of Ganzhou district of Zhangye City
LIANG Youjia,XU Zhongmin,ZHONG Fanglei,et al (4758)
……………………………
………………………………………………………………………
Spatiotemporal characteristics of Spartina alterniflora marsh change in the coastal wetlands of Yancheng caused by natural
processes and human activities ZHANG Huabing, LIU Hongyu, Hou Minghang (4767)…………………………………………
Process analysis and evaluation of wetlands degradation based on PCA in the lakeside of Napahai, Northwest Yunnan Plateau
SHANG Wen, YANG Yongxing, HAN Dayong (4776)
………
……………………………………………………………………………
On eco鄄security evaluation in the Tumen River region based on RS&GIS NAN Ying, JI Zhe,FENG Hengdong, et al (4790)………
Evaluation and simulation of historical range of variability of forest landscape pattern in Huzhong area
WU Zhifeng, LI Yuehui, BU Rencang, et al (4799)
………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of precipitation timing on aboveground net primary productivity in inner mongolia temperate steppe
GUO Qun, HU Zhongmin, LI Xuanran, et al (4808)
……………………………
………………………………………………………………………………
Research Notes
Litter production and decomposition of different forest ecosystems and their relations to environmental factors in different climatic
zones of mid and eastern China WANG Jianjian, WANG Yongji, LAI Liming, et al (4818)……………………………………
2315 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是由中国科学技术协会主管,中国生态学学会、中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊,创刊于 1981 年,报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果。 坚持“百花齐放,百家
争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索生态学奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,
促进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 33 卷摇 第 15 期摇 (2013 年 8 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 33摇 No郾 15 (August, 2013)
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