寧虎森, 羅青紅,2, 吉小敏, 雷春英

(1.新疆林業(yè)科學(xué)院 造林治沙研究所, 烏魯木齊 830063; 2.中國(guó)科學(xué)院 新疆生態(tài)與地理研究所, 烏魯木齊 830011)

新疆甘家湖梭梭林碳、氮、磷、鉀生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征

寧虎森1, 羅青紅1,2, 吉小敏1, 雷春英1

(1.新疆林業(yè)科學(xué)院 造林治沙研究所, 烏魯木齊 830063; 2.中國(guó)科學(xué)院 新疆生態(tài)與地理研究所, 烏魯木齊 830011)

為探討甘家湖梭梭林的C，N，P，K元素化學(xué)計(jì)量特征，進(jìn)而揭示該地區(qū)梭梭林的養(yǎng)分限制狀況和適應(yīng)策略，以新疆甘家湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)3種植被蓋度C≥70%(HC)，50%≤C<70%(MC)，30%≤C<50%(LC)梭梭林為研究對(duì)象，從生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)角度，測(cè)定和分析土壤(0—10 cm，10—20 cm，20—40 cm，40—60 cm，60—100 cm)及梭梭標(biāo)準(zhǔn)木地上、地下部分中的有機(jī)碳、全氮、全磷和全鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及計(jì)量比值。結(jié)果表明：(1) 不同蓋度梭梭林土壤營(yíng)養(yǎng)元素及計(jì)量比存在差異，有機(jī)C和全N含量的變化規(guī)律基本相似：HC>MC>LC，全P和全K含量基本相似：HC>LC>MC。土壤C∶N較為穩(wěn)定，不同蓋度梭梭林土壤C∶P，C∶K，N∶P，K∶N差異顯著，而不同蓋度梭梭林地K∶P差異不顯著(p<0.05)。(2) 梭梭植株地上部分僅中蓋度N含量和C∶N顯著高于低蓋度(p<0.05)；梭梭植株地下部分C，N，P含量、C∶N，N∶P，K∶N在不同蓋度之間差異顯著，而K含量、C∶P，C∶K和K∶P在不同蓋度之間差異不顯著(p<0.05)。梭梭植株地上和地下部分相比，C含量、C∶N，C∶P和C∶K為地下>地上，而N，P，K含量、N∶P，K∶P和K∶N均為地上>地下。(3) 植株地上部分營(yíng)養(yǎng)元素與土壤中對(duì)應(yīng)元素多為負(fù)相關(guān)關(guān)系且相關(guān)系數(shù)較小，而地下部分營(yíng)養(yǎng)元素與土壤中對(duì)應(yīng)元素則多為正相關(guān)關(guān)系且相關(guān)系數(shù)較大。梭梭地上和地下部分，除C和P為負(fù)相關(guān)外，其余均為正相關(guān)，且C∶N和K∶N為顯著正相關(guān)(p<0.05)。綜上得出，該地區(qū)土壤較為貧瘠，尤其N(xiāo)，P元素匱乏；梭梭生長(zhǎng)主要受N限制；梭梭植株根系生長(zhǎng)發(fā)育受土壤影響更大，植株體營(yíng)養(yǎng)元素在同化過(guò)程中呈一定的比例關(guān)系。

生態(tài)化學(xué)計(jì)量; 梭梭林; 蓋度; 養(yǎng)分元素

養(yǎng)分在土壤供應(yīng)與植物需求之間的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系決定了植物不同器官的養(yǎng)分含量，進(jìn)而影響植物養(yǎng)分比例，使其穩(wěn)定于一固定的比值[1]。植物體內(nèi)元素的這種比值關(guān)系突出了限制性最強(qiáng)元素的作用。植物對(duì)某種元素的需求遠(yuǎn)大于土壤供應(yīng)時(shí)，嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)，該元素即為限制元素，它決定了養(yǎng)分元素的循環(huán)速度。因此，養(yǎng)分比例可以表示生態(tài)過(guò)程中大部分營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)速度，并間接反映植物的生長(zhǎng)狀況[1-2]。在植物體內(nèi)，C，N，P之間的相互聯(lián)系及其與環(huán)境的關(guān)系決定植物的生長(zhǎng)過(guò)程和營(yíng)養(yǎng)水平[3]，而N和P是陸地生態(tài)系統(tǒng)中植物生長(zhǎng)的主要限制性資源[4]，干旱區(qū)土壤中N，P營(yíng)養(yǎng)的缺乏往往會(huì)抑制植物的生長(zhǎng)繁殖[5]。因此，探究干旱區(qū)植被—土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征，對(duì)于指導(dǎo)干旱區(qū)植被管理和生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有重要意義。

新疆甘家湖梭梭林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，是準(zhǔn)原始狀態(tài)下，世界上保護(hù)最完整、面積最大的荒漠梭梭天然次生灌木林區(qū)，位于古爾班通古特大沙漠西南部，其生態(tài)區(qū)位特殊，對(duì)穩(wěn)定新疆北部荒漠林生態(tài)系統(tǒng)有著至關(guān)重要的作用[6]，同時(shí)也一直是學(xué)者們重點(diǎn)研究的對(duì)象。然而近些年來(lái)，保護(hù)區(qū)內(nèi)的梭梭林出現(xiàn)了大面積退化現(xiàn)象，植株大量枯死[7]。司朗明等[8]和劉斌[9]認(rèn)為地下水位降低、土壤水分匱缺及土壤鹽分含量過(guò)高是梭梭退化的主要因素。而本文擬從生態(tài)計(jì)量學(xué)的角度，來(lái)探討甘家湖梭梭林的C，N，P，K元素化學(xué)計(jì)量特征，其將有助于認(rèn)識(shí)該地區(qū)梭梭林的養(yǎng)分限制狀況和適應(yīng)策略，也有助于更加深入地理解不同蓋度梭梭林地不同養(yǎng)分元素的限制作用對(duì)地上植物群落的影響，為科學(xué)合理管理和保護(hù)梭梭林提供基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆甘家湖梭梭林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)(44°54′21″—44°54′37″N，83°38′56″—83°39′11″E)，海拔248 m，總面積約為5 000 km2，劃定保護(hù)區(qū)范圍為104 km2，屬典型的溫帶大陸性干旱氣候，年均太陽(yáng)總輻射量為536 J/cm2，≥10℃積溫為3 423.8℃左右，年平均氣溫6.7℃，氣溫年際變化5.9～8.5℃；年均降水量166.6 mm，年蒸發(fā)量達(dá)到1 973.1 mm；年均風(fēng)速6 m/s，年均大風(fēng)(17 m/s)日高達(dá)165 d。研究區(qū)內(nèi)自然分布著以藜科、十字花科、菊科和蓼科為主的共42科137屬233種荒漠植物[10]。

2 研究方法

2.1 樣方調(diào)查與采樣

根據(jù)《森林資源2類(lèi)調(diào)查技術(shù)規(guī)范》中林分蓋度劃分標(biāo)準(zhǔn)，于2014年6月28—6月30日，在研究區(qū)選擇植被蓋度C≥70%(高蓋度：HC)，50%≤C<70%(中等蓋度：MC)，30%≤C<50%(低蓋度：LC)3類(lèi)典型梭梭林林地。在每種蓋度林地中選取3個(gè)100 m×100 m的標(biāo)準(zhǔn)樣地。逐株測(cè)量每個(gè)樣地中梭梭的地徑后確定標(biāo)準(zhǔn)木3株，在東、南、西、北4個(gè)方位，分別采集梭梭地上部分(枝條和同化枝)及地下部分(根系)樣品各0.5 kg，帶回室內(nèi)待測(cè)。

采用“S”形五點(diǎn)取樣法，在每個(gè)樣地中用土鉆分別取深0—10 cm，10—20 cm，20—40 cm，40—60 cm，60—100 cm共5個(gè)土層的土樣，將同層土充分混合，每個(gè)樣品取1～1.5 kg裝入樣品袋袋，帶回室內(nèi)待測(cè)。

2.2 化學(xué)元素測(cè)定

植物和土壤樣品均在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所土壤農(nóng)化試驗(yàn)室分析。

植物樣品測(cè)定方法：將樣品置于烘箱內(nèi)，在80℃下烘干24 h，后經(jīng)粉碎，過(guò)100目(0.149 mm)篩。采用重鉻酸鉀—硫酸氧化法測(cè)定植物有機(jī)C質(zhì)量分?jǐn)?shù)；采用硫酸—高氯酸消煮、靛酚藍(lán)分光光度法測(cè)定全N質(zhì)量分?jǐn)?shù)；采用鉬銻抗比色法測(cè)定全P質(zhì)量分?jǐn)?shù)；采用火焰光度法測(cè)定全K質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

土壤樣品測(cè)定方法：將原土樣自然風(fēng)干過(guò)篩。參照鮑士旦[11]采用重鉻酸鉀—硫酸氧化法測(cè)定有機(jī)C質(zhì)量分?jǐn)?shù)；采用凱氏定氮儀法測(cè)定全N質(zhì)量分?jǐn)?shù)；采用碳酸鈉堿熔—鉬銻抗比色法測(cè)定全P質(zhì)量分?jǐn)?shù)；采用火焰光度法測(cè)定全K質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007初步處理數(shù)據(jù)和制圖，C，N，P和K含量用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，C∶N，C∶P，N∶P，C∶K，K∶N和K∶P均采用質(zhì)量比表示。采用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包括：不同蓋度樣地同一土層間、梭梭地上部分和地下部分養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的One-Way ANOVA方差分析及多重比較(LSD)。梭梭地上和地下部分之間差異性分析采用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)法。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同蓋度梭梭林地土壤C，N，P，K含量比較

不同蓋度梭梭林地0—100 cm土壤C含量分布特征，見(jiàn)圖1A，0—10 cm和60—100 cm土層有機(jī)C含量為：HC>LC>MC，且HC顯著高于MC和LC(p<0.05)；10—60 cm各土層有機(jī)C含量為：HC>MC>LC，其中20—40 cm和40—60 cm土層有機(jī)C含量均表現(xiàn)為HC顯著高于MC和LC(p<0.05)。從圖1B可知，表層土壤全N含量在不同蓋度之間的差異與其他土層不同。0—10 cm土層全N含量為：HC>LC>MC，且HC顯著高于MC(p<0.05)；10—100 cm各土層全N含量為：HC>MC>LC，其中10—60 cm各土層均為HC顯著高于MC和LC(p<0.05)。從圖1C可知，0—100 cm各土層全P含量變化規(guī)律相同，均為HC>LC>MC，但僅0—10 cm和40—60 cm土壤全P表現(xiàn)為HC顯著高于MC(p<0.05)。從圖1D可知，土壤全K在各土層變化規(guī)律一致為HC>LC>MC，而且含量較為穩(wěn)定，在不同蓋度之間差異不顯著(p<0.05)。

注:圖中同一土層不同字母表示不同蓋度營(yíng)養(yǎng)元素含量差異顯著(p<0.05)。

圖1相同土層不同蓋度梭梭林地土壤C，N，P和K含量

3.2 不同蓋度梭梭林地土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征差異

表1顯示，土壤C∶N僅在40—60 cm和60—100 cm土層存在顯著差異，HC顯著高于MC(p<0.05)。不同蓋度梭梭林土壤C∶P差異較大，且在各土層均為高蓋度下C∶P最大。不同蓋度梭梭林土壤C∶K相比，發(fā)現(xiàn)高蓋度下C∶K最大，方差分析表明，除10—20 cm外，其余各土層HC顯著高于MC和LC。梭梭林地C∶P，在10—60 cm各土層均為HC最高，顯著高于LC。相同土層不同蓋度梭梭林地K∶N存在一定差異；各土層K∶N變化規(guī)律不一，0—10 cm：MC>LC>HC，10—60 cm各土層：LC>MC>HC。不同蓋度梭梭林地K∶P差異不顯著(p<0.05)。

從整個(gè)剖面平均值來(lái)看，不同蓋度梭梭林土壤C∶N之間差異不顯著；高蓋度C∶P和C∶K顯著高于低蓋度和中蓋度；高蓋度N∶P顯著高于低蓋度，而其K∶P顯著低于中蓋度；低蓋度K:N顯著高于中蓋度和高蓋度(p<0.05)。

表1 相同土層不同蓋度梭梭林地土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量比

注:每一列后同一土層不同字母表示不同蓋度營(yíng)養(yǎng)元素差異顯著((p<0.05)。

3.3 梭梭植株地上部分與地下部分C，N，P，K含量比較

圖2顯示了梭梭植株主要營(yíng)養(yǎng)元素的分布特征。梭梭植株地上部分C含量在不同蓋度之間差異不顯著，地下部分C含量則表現(xiàn)為L(zhǎng)C顯著大于MC；HC和LC樣地中，地下部分植株C含量顯著大于地上部分(p<0.05)，見(jiàn)圖2E。地上部分全N含量相比，LC>HC>MC，LC和MC之間差異顯著；地下部分全N含量相比，HC>LC>MC，HC顯著高于MC和LC；LC和MC樣地中，地上部分植株N含量差異高于地下部分(p<0.05)，見(jiàn)圖2F。地上部分全P含量相比，MC>LC>HC，但三者之間差異不顯著，地下部分全P含量相比，LC>HC>MC，LC顯著高于MC(p<0.05)；MC和HC樣地中，地上部分全P含量顯著高于地下部分(p<0.05)，見(jiàn)圖2G。地上部分和地下部分全K含量在不同蓋度之間均差異不顯著。但地上和地下部分相比，3種蓋度均為地上部分植株K含量顯著高于地下部分(p<0.05)，見(jiàn)圖2H。

3.4 梭梭植株地上部分與地下部分生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征比較

表2表示不同蓋度梭梭林植株地上和地下部分生態(tài)化學(xué)計(jì)量比差異。梭梭地上部分僅C∶N在不同蓋度之間存在差異，即中蓋度樣地顯著高于低蓋度(p<0.05)。梭梭地下部分C∶N和N∶P均表現(xiàn)為：高蓋度顯著高于低蓋度和中蓋度(p<0.05)；地下部分K∶N則表現(xiàn)為高蓋度顯著低于中蓋度(p<0.05)；而C∶P，C∶K和K∶P在不同蓋度之間差異不顯著(p<0.05)。

地上和地下部分相比，生態(tài)化學(xué)計(jì)量比存在一定差異。梭梭植株C∶N，C∶P和C∶K均為地下部分>地上部分，且LC和MC梭梭植株地下部分C∶N均顯著高于地上部分，MC和HC樣地梭梭地下部分C∶P顯著高于地上部分，3種蓋度樣地中梭梭C∶K均表現(xiàn)為：地下部分顯著高于地上部分。而N∶P，K∶N和K∶P基本為地上部分>地下部分，其中LC樣地梭梭地上部分N∶P和K∶P顯著高于地下部分；HC樣地梭梭地上部分K:N顯著高于地下部分(p<0.05)。

3.5 梭梭植株與林地土壤物營(yíng)養(yǎng)元素關(guān)系

梭梭林植株地上、地下部分和土壤C，N，P，K及計(jì)量比相關(guān)系數(shù)，見(jiàn)表3。植株地上部分營(yíng)養(yǎng)元素與土壤中對(duì)應(yīng)元素多為負(fù)相關(guān)關(guān)系且相關(guān)系數(shù)較小，但是P(-0.804)和C∶K(-0.810)相關(guān)系數(shù)較大。植物地下部分營(yíng)養(yǎng)元素與土壤中對(duì)應(yīng)元素則多為正相關(guān)關(guān)系，僅C∶N(-0.850和C∶K(-0.977)為負(fù)相關(guān)。梭梭地上和地下部分，除C和P為負(fù)相關(guān)外，其余均為正相關(guān)，且C∶N和K∶N為顯著正相關(guān)(p<0.05)。

由此可知，梭梭植株根系生長(zhǎng)發(fā)育受土壤影響更大。其原因可能是，植株根系的營(yíng)養(yǎng)元素來(lái)源于土壤，尤其是N，P，K等礦質(zhì)元素，所以根系營(yíng)養(yǎng)元素多與土壤呈正相關(guān)關(guān)系；C元素作為大量元素，在梭梭體內(nèi)含量穩(wěn)定，受環(huán)境影響較小。梭梭植株地上和地下部分營(yíng)養(yǎng)元素之間的相關(guān)性小于元素比例之間相關(guān)性，可能是因?yàn)橹仓牦w營(yíng)養(yǎng)元素在同化過(guò)程中呈一定的比例關(guān)系。

注：圖中同一土層不同字母表示不同蓋度營(yíng)養(yǎng)元素含量差異顯著(p<0.05)；*表示同一蓋度時(shí)，梭梭地上和地下部分差異顯著p<0.05)。

圖2 梭梭植株地上與地下部分C，N，P，K含量

表3 梭梭地上和地下部分與土壤C，N，P，K及其計(jì)量比相關(guān)系數(shù)

注：*表示0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

4 討論與結(jié)論

新疆甘家湖梭梭林地土壤全C，N，P，K平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：4.46 g/kg，0.23 g/kg和0.39 g/kg，15.04 g/kg，均低于全國(guó)C，N，P，K平均水平(11.12 g/kg，1.06 g/kg，0.65 g/kg[12]、16.6 g/kg)[13]，說(shuō)明該地區(qū)土壤較為貧瘠，尤其C，N，P缺乏?？赡苁峭寥乐械赜?0%來(lái)自生物固氮，而該保護(hù)區(qū)內(nèi)固氮類(lèi)型的植物較少的緣故。此外在干旱區(qū)，較低的降水量導(dǎo)致巖石風(fēng)化淋溶速度下降，而分解出來(lái)的磷素又與土壤中堿土金屬元素相互作用形成難以被植物吸收利用的難溶態(tài)物質(zhì)[14]，這也是研究區(qū)土壤P含量低的主要原因之一。

對(duì)相同土層不同蓋度梭梭林土壤營(yíng)養(yǎng)元素比較發(fā)現(xiàn)，有機(jī)C和全N的變化規(guī)律基本相似，并在不同蓋度之間呈現(xiàn)為HC>MC>LC的趨勢(shì)；全P和全K基本相似，并呈現(xiàn)為HC>LC>MC的趨勢(shì)。說(shuō)明甘家湖的梭梭林能夠提高土壤肥力，且植被蓋度較高的林地對(duì)環(huán)境的改善作用更大。

土壤C∶N在一定程度上反映有機(jī)質(zhì)的分解速率，而C∶P表示磷有效性的高低[15]。從整個(gè)剖面平均值來(lái)看，不同蓋度梭梭林土壤C∶N之間差異不顯著，而高蓋度林地土壤C∶P，K∶P均顯著低于中蓋度。說(shuō)明該區(qū)域C∶N較為穩(wěn)定，土壤有機(jī)質(zhì)分解速率相近，高蓋度林地P的有效性較低。土壤N∶P可以作為養(yǎng)分限制類(lèi)型的有效預(yù)測(cè)指標(biāo)，甘家湖梭梭林保護(hù)區(qū)N∶P介于0.49～0.72之間，且高蓋度林地N∶P顯著高于低蓋度，但均遠(yuǎn)小于全國(guó)土壤N∶P(5.2)。說(shuō)明該區(qū)域元素限制狀況，N相較于P更嚴(yán)重。

新疆甘家湖梭梭植株C，N，P，K平均含量分別為：409.61 g/kg，6.71 g/kg，0.86 g/kg和2.79 g/kg，低于全球陸地植物葉片C，N，P平均水平(464.00 g/kg，20.60 g/kg和1.99 g/kg)[16]、中國(guó)陸生植物葉片N，P，K平均水平(20.20 g/kg，1.46 g/kg[17]和15.09 g/kg[18])，說(shuō)明該地區(qū)梭梭植株?duì)I養(yǎng)元素含量低。

植物C∶N和C∶P反映植物吸收營(yíng)養(yǎng)所能同化C能力和營(yíng)養(yǎng)利用效率的差異[19]。梭梭地上部分C∶N在中蓋度和低蓋度之間差異顯著，說(shuō)明不同蓋度梭梭林同化C的能力存在一定差異。梭梭地上部分C∶N和C∶P高于地下部分。葉片是植物的主要光合器官，植物的光合作用與葉片中N含量關(guān)系密切。葉片中的N依賴(lài)于根系對(duì)N的吸收運(yùn)輸，這些過(guò)程所需能量又來(lái)自于植物的光合作用。因此，為了獲得C，植物首先要投資N到同化器官，而為了獲得N，植物要投資養(yǎng)分物質(zhì)到根系[3]。在貧瘠的荒漠地區(qū)，梭梭植株主要依賴(lài)根系獲取養(yǎng)分和水分，因此梭梭在生長(zhǎng)過(guò)程中，更多的養(yǎng)分投資到根系，而根系通過(guò)高的養(yǎng)分利用效率，為光合器官提供氮素，以適應(yīng)其生長(zhǎng)環(huán)境。

植物N∶P可用于判斷環(huán)境對(duì)植物生長(zhǎng)養(yǎng)分供應(yīng)狀況[19-20]，當(dāng)N∶P<14時(shí)，群落水平上的植物生長(zhǎng)主要受N限制；當(dāng)N∶P>16時(shí)，植物生長(zhǎng)主要受P限制[21-22]。在新疆甘家湖自然保護(hù)區(qū)，梭梭植株地上部分和地下部分N∶P小于14，而且均低于全球陸生植物的平均水平(12.6)[23]。同時(shí)綜合土壤中較低N含量，說(shuō)明甘家湖梭梭主要受N限制。

[1] 王紹強(qiáng),于貴瑞.生態(tài)系統(tǒng)碳氮磷元素的生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)特征[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2008,28(8):3937-3947.

[2] Sterner R W, Elser J J. Ecological Stoichiometry:the biology of elements from molecules to the biosphere[M]. Princeton:Princeton University Press, 2002.

[3] 賀金生,韓興國(guó).生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué):探索從個(gè)體到生態(tài)系統(tǒng)的統(tǒng)一化理論[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2010,34(1):2-6.

[4] Vitousek P M. Nutrient cycling and limitation:Hawai'i as a model system[M]. Princeton University Press, 2004.

[5] 張珂,何明珠,李新榮,等.阿拉善荒漠典型植物葉片碳、氮、磷化學(xué)計(jì)量特征[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2014,34(22):6538-6547.

[6] 郭泉水,王春玲,郭志華,等.我國(guó)現(xiàn)存梭梭荒漠植被地理分布及其斑塊特征[J].林業(yè)科學(xué),2005,41(5):2-6.

[7] 李啟財(cái).新疆甘家湖自然保護(hù)區(qū)梭梭退化機(jī)制研究[D].烏魯木齊:新疆師范大學(xué),2013.

[8] 司朗明,劉彤,劉斌,等.古爾班通古特沙漠西部梭梭種群退化原因的對(duì)比分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2011,31(21):6460-6468.

[9] 劉斌,劉彤,李磊,等.古爾班通古特沙漠西部梭梭大面積退化的原因[J].生態(tài)學(xué)雜志,2010,29(4):637-642.

[10] 寧虎森,羅青紅,吉小敏,等.新疆甘家湖梭梭林地土壤養(yǎng)分、鹽分的累積特征[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,42(9):83-87.

[11] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2000:178-189.

[12] Tian H Q, Chen G S, Zhang C, et al. Pattern and variation of C∶N∶P ratios in China′s soils:A synthesis of observational data[J]. Biogeochemistry, 2010,98(1/3):139-151.

[13] 占麗平,李小坤,魯劍巍,等.土壤鉀素運(yùn)移的影響因素研究進(jìn)展[J].土壤,2012,44(4):548-553.

[14] 黃昌勇,徐建明.土壤學(xué)[M].3版.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2010.

[15] 俞月鳳,彭晚霞,宋同清,等.喀斯特峰叢洼地不同森林類(lèi)型植物和土壤C, N, P化學(xué)計(jì)量特征[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2014,25(4):947-954.

[16] Elser J J, Fagan W F, Denno R F, et al. Nutritional constraints in terrestrial and freshwater food webs[J]. Nature, 2000,408(6812):578-580.

[17] Han W X, Fang J Y, Guo D L, et al. Leaf nitrogen and phosphorus stoichiometry across 753 terrestrial plant species in China[J]. New Phytologist, 2005,168(2):377-385.

[18] 秦海,李俊祥,高三平,等.中國(guó)660種陸生植物葉片8種元素含量特征[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2010,30(5):1247-1257.

[19] 李玉霖,毛偉,趙學(xué)勇,等.北方典型荒漠及荒漠化地區(qū)植物葉片氮磷化學(xué)計(jì)量特征研究[J].環(huán)境科學(xué),2010,31(8):1716-1725.

[20] 吳統(tǒng)貴,陳步峰,肖以華,等.珠江三角洲3種典型森林類(lèi)型喬木葉片生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2010,34(1):58-63.

[21] Makino W, Cotner J B, Sterner R W, et al. Are bacteria more like plants or animals? Growth rate and resource dependence of bacterial C:N:P stoichiometry[J]. Functional Ecology, 2003,17(1):121-130.

[22] 肖遙,陶冶,張?jiān)?古爾班通古特沙漠4種荒漠草本植物不同生長(zhǎng)期的生物量分配與葉片化學(xué)計(jì)量特征[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2014,38(9):929-940.

[23] Koerselman W, Meuleman A F M. The vegetation N:P ratio:a new tool to detect the nature of nutrient limitation[J]. Journal of Applied Ecology, 1996,33(6):1441-1450.

StoichiometryCharacteristiconCarbon,Nitrogen，PhosphorusandPotassiumofGanjiahuHaloxylonammodendronStandinXinjiang

NING Husen1, LUO Qinghong1,2, JI Xiaomin1, LEI Chunying1

(1.InstituteofAfforestationandSandControl,XinjiangAcademyofForestryScience,Urumqi830063,China; 2.XinjiangInstituteofEcologyandGeography,ChineseAcademyofSciences,Urumqi830011,China)

In Xinjiang Ganjiahu National Nature Reserve,Haloxylonammodendronforest has degenerated in large areas, but the reason is still uncertain. Ecological stoichiometry is a new attempt in the unification of ecological theory that mainly focuses on element coupling relationship in the ecological process. So we want to study the ecological stoichiometric characteristics of nutrients in GanjiahuH.ammodendron stand, reveal the nutrient restriction condition of this area and adaptation strategy ofH.ammodendron, and then find out the solutions to protectH.ammodendron in Ganjiahu area. From the perspective of ecological stoichiometry, we tookH.ammodendronstands with three different types of coverage (C≥70 %(HC)，50%≤C<70%(MC) and 30%≤C<50%(LC)) in Xinjiang Ganjiahu National Nature Reserve as research site, then measured and analyzed the organic carbon(C), total nitrogen(N), total phosphorus (P) and total potassium (K) contents and their stoichiometric ratios inH.ammodendron(aboveground part and underground part) and soil (0—10 cm, 10—20 cm, 20—40 cm and 40—60 cm, 60—100 cm) ofH.ammodendronstands. At the same time, we analyzed the relationship of nutrient in soil and plant. The result showed that: (1) there are differences of soil nutrient contents and their ratios among different types of coverage, change trends of organic C and N contents were similar: HC>MC>LC, and total P and total K contents were similar： HC>LC>MC, soil C∶N was stable, soil C∶P，C∶K，N∶P and K∶N all had significant differences among different types of coverage, while soli K∶P of three different types of coverage was not significantly different(p<0.05); (2) for aboveground part ofH.ammodendron, N content and C∶N of middle coverage were significantly higher than those in low coverage (p< 0.05);for underground part, C, N and P contents, C∶N, N∶P and K∶N all had significant differences among different types of coverage, while content of K, C∶N, C∶P and K∶P were not significantly different (p<0.05); when compared aboveground part with underground part ofH.ammodendron, C content, C∶N, C∶P and C∶K decreased in the order: underground part>aboveground part, while N, P, K contents, N∶P, K∶P and K∶N decreased in the order: aboveground part>underground part; (3) most of the correlation of nutrient contents in aboveground part and soil were negative and the correlation coefficients were small; most of the correlation of nutrient contents in underground part and soil were positive and the correlation coefficients were larger; when it came to the relationship of nutrient content and stoichiometic ratios in aboveground and underground part ofH.ammodendron, except for the C and P contents were negatively correlated, the rest were positively correlated, and C∶N and K∶N were significantly positively correlated (p<0.05). In conclusions, the soil nutrients in this region are poor; especially N and P are low.H.ammodendronis mainly limited by N. Soil has greater impact on root ofH.ammodendronand plant nutrition elements have certain proportional relationship in the process of assimilation.

Haloxylonammodendronstand; vegetation coverage; nutrient element; ecological stiochiometry

S714.5

A

1005-3409(2017)06-0068-06

2016-11-09

2017-01-05

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“古爾班通古特沙漠綠洲防護(hù)體系與農(nóng)牧業(yè)綜合開(kāi)發(fā)試驗(yàn)示范研究”(2012BAD16B0305)

寧虎森(1966—),男,新疆焉耆縣人,教授級(jí)高級(jí)工程師,研究方向:生態(tài)恢復(fù)和荒漠化防治。E-mail:ninghusen@sina.com