趙如夢(mèng)，張炳學(xué)，王曉霞，韓鳳朋,

（1. 西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 / 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100；2. 中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所，陜西 楊凌 712100）

黃土高原地區(qū)水土流失及土地沙化問(wèn)題日益突出，生態(tài)環(huán)境極其脆弱。紫花苜蓿(Medicago sativa)作為植被的主要物種之一，由于其耐干旱、耐冷熱、產(chǎn)量高及能夠改良土壤已被認(rèn)為是植被恢復(fù)的優(yōu)良先鋒植物[1-2]。自退耕還林(草)工程實(shí)施以來(lái)，紫花苜蓿在不同時(shí)期均有大面積種植。近年來(lái)，由于生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)不僅可以表征土壤對(duì)植物生長(zhǎng)的養(yǎng)分供應(yīng)狀況，也可作為評(píng)價(jià)植物健康與否的重要指標(biāo)[3-4]，因此受到了越來(lái)越多專家學(xué)者的關(guān)注。人們利用生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)對(duì)植物的研究主要集中在樹(shù)木上，而對(duì)紫花苜蓿這種優(yōu)質(zhì)多年生豆科牧草的研究相對(duì)較少[5]，已有的研究主要集中在不同施肥措施及10年以內(nèi)時(shí)間序列生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征研究。例如，李新樂(lè)[6]連續(xù)6年研究灌水和施磷肥下土壤C、N、P和紫花苜蓿C、N、P生態(tài)化學(xué)計(jì)量變化特征，發(fā)現(xiàn)隨著磷肥用量的增加，土壤和苜蓿植株的N∶P、C∶P均下降，土壤C∶N則升高，但施磷肥對(duì)苜蓿C∶N沒(méi)有影響；Wang等[7]在黃土高原地區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，苜蓿綠葉和枯葉中的N、P含量隨苜蓿年齡增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，N∶P隨苜蓿年齡增加呈先降低后增加的趨勢(shì)；楊菁等[8]測(cè)定并分析了不同種植年限(種植1、3、4、5及8年)苜蓿葉片，莖稈及0-20 cm土壤中C、N、P含量及其化學(xué)計(jì)量比，其研究結(jié)果表明，苜蓿葉片N∶P及C∶P與葉片P含量顯著負(fù)相關(guān)(P＜ 0.05)，與葉片N含量無(wú)顯著相關(guān)性 (P＞ 0.05)，土壤P與莖的 C、N、P及化學(xué)計(jì)量比均有一定相關(guān)性。

為了更好地研究不同種植年限下土壤-植物生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征，本研究在前人研究的基礎(chǔ)上，以黃土高原地區(qū)多年生栽培苜蓿草地(1、10、20、30年)為研究對(duì)象，分析土壤-植物C、N、P含量，明確不同年限苜蓿草地土壤-植物葉片生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征，為黃土高原紫花苜蓿種植及可持續(xù)利用管理機(jī)制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于神木縣神木侵蝕與環(huán)境試驗(yàn)站，屬于沙漠丘陵地區(qū)，地理位置為 38°47′ N、110°21′ E，平均海拔為1209.95 m， 樣地坡度為 20°～ 23°。該區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，寒暑劇烈，氣候干燥，四季長(zhǎng)短不等，年降水量為436.7 mm，年均無(wú)霜期為168 d，年平均溫度為8.5 ℃。土壤類型以黃綿土和風(fēng)沙土為主，間有淡栗鈣土和黑壚土并存。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地選擇

研究樣地的選擇主要通過(guò)查閱苜蓿相關(guān)文獻(xiàn)資料以及走訪相關(guān)部門(mén)和當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶，確定不同生長(zhǎng)年限的栽培苜蓿草地，綜合考慮海拔、坡度以及基本土壤狀況相對(duì)接近的立地條件，從中遴選出合適的樣地，以保證樣地間具有良好的可比性。選擇4個(gè)不同生長(zhǎng)年限(1、10、20、30年)的紫花苜蓿‘中苜一號(hào)’于2015年7月進(jìn)行試驗(yàn)，樣地大小為 2 m × 6 m，間隔 10 m，每個(gè)年限重復(fù) 3 次，所選地塊均未施肥，其中生長(zhǎng)1和10年苜蓿草地為相鄰地塊。試驗(yàn)樣地基本概況如表1所列。

表1 試驗(yàn)樣地基本概況Table 1 Basic properties of test plots

1.2.2 土壤與植物樣品的采集和測(cè)定

在每個(gè)樣地中隨機(jī)選取 3 個(gè) 1 m × 1 m 樣方，采用五點(diǎn)混合法，隨機(jī)選取5個(gè)采樣點(diǎn)，利用直徑7 cm的土鉆采集0-200 cm土樣。其中0-100 cm以10 cm 為一層，100-200 cm 以 20 cm 為一層，進(jìn)行分層采樣。土壤樣品自然風(fēng)干，剔除植物根系等雜物，采用四分法取適量土壤樣品，分別過(guò)0.25、1 mm篩，用于養(yǎng)分含量的測(cè)定。同時(shí)，植物取樣點(diǎn)與土壤取樣點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)樣地分別設(shè)置東西南北中5個(gè)位置共選取8～10株生長(zhǎng)良好的苜蓿，采集每株植物健康部位的成熟葉片，然后將所采下的葉片混勻后裝入牛皮紙袋，帶回實(shí)驗(yàn)室在65 ℃下烘干、粉碎后進(jìn)行葉片C、N、P含量的測(cè)定。

土壤和植物有機(jī)C含量采用H2SO4-KCr2O7氧化-外加熱法測(cè)定；土壤和植物全N含量采用半微量凱氏定氮法測(cè)定；土壤全P含量采用氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法測(cè)定；植物全P含量采用H2SO4-H2O2溶液消解，釩鉬黃比色法測(cè)定[9]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本研究中土壤與植物C、N、P比均采用元素質(zhì)量比，所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Origin 8.0進(jìn)行作圖，用 SPSS 22.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)中單因素方差分析(one-way ANOVA)以及最小顯著性檢驗(yàn)法(LSD)，檢驗(yàn)了不同年限間土壤和植物C、N、P含量及其化學(xué)計(jì)量比之間的差異，并對(duì)各個(gè)指標(biāo)之間采用Pearson相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植年限苜蓿草地土壤 C、N、P 化學(xué)計(jì)量特征

研究區(qū)不同種植年限苜蓿草地土壤有機(jī)C含量變化范圍為 0.73～4.95 g·kg-1，種植 10 年時(shí)最高，30年時(shí)最低，種植10與30年之間存在顯著性差異(P＜ 0.05)，但種植1與20年間差異不顯著 (P＞ 0.05)。全N含量變化由高到低依次為10年 ＞ 1年≈20年 ＞30年，種植1與20年之間無(wú)顯著性差異(P＞ 0.05)，10與30年之間存在顯著性差異(P＜ 0.05)。全P含量變化范圍為0.42～0.59 g·kg-1，種植10年時(shí)最高，種植20年時(shí)最低，種植10年與種植20、30年間均存在顯著差異 (P＜ 0.05)(表2)。

從整體來(lái)看，土壤C∶N在不同種植年限之間的差異較大，其中種植10年最大，種植20年最小，種植10年和種植20年之間差異顯著(P＜ 0.05)。土壤C∶P與N∶P在不同種植年限之間的差異較小。LSD分析表明，種植1、10、20及30年間差異不顯著(P＞ 0.05)，C∶P在種植10年時(shí)達(dá)到最大值，N∶P在種植10與20年接近一致。

2.2 不同種植年限苜蓿草地 0-200 cm 土壤 C、N、P剖面分布

不同種植年限苜蓿草地土壤剖面有機(jī)C含量、全N含量主要集中在0-30 cm，較其他各土層明顯偏高，且隨著種植年限的增加呈波動(dòng)式降低趨勢(shì)(圖1)，在0-30 cm表層，土壤含C量依次表現(xiàn)為種植 10年 ＞1年≈20年 ＞ 30年。不同種植年限土壤全N含量變化與土壤有機(jī)C含量變化趨勢(shì)相同。而隨著土層深度的增加，不同年限間土壤全P含量波動(dòng)范圍較小。

表2 不同種植年限苜蓿草地土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量特征Table 2 Stoichiometric characteristics of soil carbon, nitrogen, and phosphorus in different years

不同種植年限土壤C∶N隨土層深度的增加在一定范圍內(nèi)波動(dòng)(圖1)，波動(dòng)范圍為5.21～11.06。方差分析表明，同一種植年限0-10、10-20、20-30 cm 與其他各土層均存在顯著差異 (P＜ 0.05)，30-200 cm 土層間無(wú)明顯差異 (P＞ 0.05)。C∶P、N∶P與土壤有機(jī)C、全N變化趨勢(shì)相似，隨土層深度的增加逐漸減少，在0-30 cm土層，土壤C∶P表現(xiàn)為種植 10年 ＞ 1年≈20年 ＞ 30年；土壤 N∶P表現(xiàn)為種植 10 年 ＞ 20 年≈30 年 ＞ 1 年。

2.3 不同種植年限苜蓿葉片 C、N、P 化學(xué)計(jì)量學(xué)特征

不同種植年限之間苜蓿葉片C含量具有顯著差異 (P＜ 0.05)(表3)，種植 1年的苜蓿 C 含量最低，種植10年最高。葉片N含量由高到低依次為10年 ＞30 年 ＞ 20 年 ＞ 1 年 ，20 與 30 年 之間無(wú) 顯著差 異(P＞ 0.05)，但與1、10 年之間差異顯著(P＜ 0.05)。葉片P 含量范圍為 1.54～2.08 g·kg-1，種植 10 年時(shí)最高，種植1年時(shí)最低，10與1年和20年間存在顯著差異(P＜0.05)，10 與 30 年間無(wú)明顯差異 (P＞ 0.05)。

不同種植年限苜蓿葉片化學(xué)計(jì)量特征不同，C∶N隨種植年限的增加表現(xiàn)為先降低后增加的趨勢(shì)；葉片 C∶P 表現(xiàn)為 1 年 ＞ 20 年 ＞ 10 年 ＞ 30 年；而葉片N∶P的變化范圍為17.61～21.13，表現(xiàn)為20 年 ＞ 1 年 ＞ 10 年 ＞ 30 年。

圖1 不同種植年限苜蓿草地0-200 cm土壤C、N、P及C∶N、C∶P、N∶P剖面分布Figure 1 Distribution of soil C, N, and P and C∶N, C∶P, and N∶P in alfalfa grasslands in different years

表3 不同種植年限苜蓿葉片C、N、P化學(xué)計(jì)量特征Table 3 Stoichiometric characteristics of leaf carbon, nitrogen, and phosphorus in different years

2.4 土壤與植物葉片 C、N、P 含量相關(guān)性分析

土壤C與土壤N、土壤C∶N、土壤C∶P、土壤N∶P 極顯著正相關(guān) (P＜ 0.01)(表4)；土壤 N 與土壤C∶P、土壤 N∶P極顯著正相關(guān) (P＜ 0.01)；土壤C∶N與土壤 C∶P極顯著正相關(guān) (P＜ 0.01)；土壤C∶P與土壤 N∶P極顯著正相關(guān) (P＜ 0.01)；葉片C 與葉片 N、P 極顯著正相關(guān) (P＜ 0.01)；與葉片C∶N、C∶P極顯著負(fù)相關(guān) (P＜ 0.01)；葉片 N與葉片 P極顯著正相關(guān) (P＜ 0.01)，與葉片 C∶N 極顯著負(fù)相關(guān) (P＜ 0.01)；葉片 P與葉片 C∶N、C∶P極顯著負(fù)相關(guān) (P＜ 0.01)；葉片 C∶N與葉片 C∶P顯著正相關(guān)(P＜ 0.05)；土壤C、N、P含量與植物葉片 C、N、P含量無(wú)明顯相關(guān)性 (P＞ 0.05)。

3 討論

3.1 不同種植年限對(duì)土壤 C、N、P 化學(xué)計(jì)量特征的影響

研究表明，隨生長(zhǎng)年限的增加，土壤中C含量呈先增加后減少變化趨勢(shì)，種植10年時(shí)最高，表明種植苜蓿對(duì)土壤C的累積作用有時(shí)間閾值，超過(guò)一定的時(shí)間，將不再累積。土壤全N含量與土壤有機(jī)C含量變化趨勢(shì)相同，由高到低依次為10年＞ 1年≈20年 ＞ 30年。研究表明，紫花苜蓿對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)及全N含量的影響受種植年限長(zhǎng)短的作用較大，紫花苜蓿種植年限越長(zhǎng)，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)及全N含量的提高越明顯，但這種正效應(yīng)只有達(dá)到一定的種植年限后才明顯[10-12]。這是由于苜蓿生長(zhǎng)初期固氮能力低，其生長(zhǎng)發(fā)育需要消耗大量的土壤養(yǎng)分，隨著苜蓿生長(zhǎng)年限的延長(zhǎng)和生長(zhǎng)發(fā)育的進(jìn)行，苜蓿根部形成大量的根瘤菌，固氮功能增強(qiáng)，能將空氣中的氮素固定到土壤中，同時(shí)根系產(chǎn)生一些有機(jī)分泌物和部分腐爛根系，可增加土壤中的有機(jī)養(yǎng)分[13]，但苜蓿生長(zhǎng)年限不宜過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)樯L(zhǎng)年限過(guò)長(zhǎng)，紫花苜蓿生長(zhǎng)緩慢，覆蓋度降低，進(jìn)入土壤的凋落物減少，將不利于土壤養(yǎng)分的積累[14-15]。另外土壤有機(jī)C和全N含量隨土層深度的增加而降低，在0-30 cm表層土壤中有機(jī)C和全N含量均高于下層土壤，具有明顯的“表聚現(xiàn)象”，這與前人的研究結(jié)果一致[16-20]。隨著紫花苜蓿的不斷生長(zhǎng)，表層土壤有機(jī)C和全N不僅受地表土壤通氣性、結(jié)構(gòu)性、枯枝落葉、動(dòng)物殘?bào)w及糞便等的影響[21-22]，還受生長(zhǎng)年限的影響，由于生長(zhǎng)年限過(guò)長(zhǎng)，紫花苜蓿對(duì)土壤的歸還量?jī)H能維持較淺土層，到30-40 cm乃至更深土層時(shí)已無(wú)多余有機(jī)物質(zhì)積累，加上紫花苜蓿生長(zhǎng)需要，還需消耗一部分有機(jī)物質(zhì)，使得有機(jī)物質(zhì)分解較快，因此土壤養(yǎng)分在表層大量積累[15]。

由于P是一種沉積性礦物，在土壤中的遷移率較低，因此全P在整個(gè)空間中分布較為均勻[15,23]，本研究結(jié)果符合這一規(guī)律，土壤全P隨土層深度的增加無(wú)明顯變化，空間變異性低于有機(jī)C和全N，但不同年限間土壤全P存在差異。分析原因有如下兩方面：1)由于N和P存在相互協(xié)同作用，苜蓿生長(zhǎng)至10年之后N的不斷下降導(dǎo)致了P含量缺乏。2)苜蓿根瘤菌不斷將土壤有機(jī)P和無(wú)機(jī)P轉(zhuǎn)化為有效P供給苜蓿生長(zhǎng)，造成了P虧缺[24]。另外苜蓿作為一種大量需P的作物[25]，隨著種植年限的增加，土壤全P含量呈先升后降的趨勢(shì)[26-27]，也有研究表明連續(xù)種植苜蓿年份越長(zhǎng)，土壤全P含量越低[28]，而陳志怡和李金月[29]對(duì)不同生長(zhǎng)年限對(duì)紫花苜蓿產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響的研究表明，各生長(zhǎng)年限紫花苜蓿草地土壤全P和有效P含量差異并不顯著(P＞ 0.05)，這種差異可能與試驗(yàn)處理、土壤類型、采樣時(shí)間和采樣部位有關(guān)[30]。

表4 土壤與植物葉片 C、N、P 含量的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of soil and plant leaves for C, N, P contents

土壤C∶N反映了C、N之間的平衡關(guān)系，是土壤有機(jī)質(zhì)組成和質(zhì)量程度的一個(gè)重要指標(biāo)[31]。C∶N在5.6～11.3時(shí)，促進(jìn)有機(jī)N的礦化，能顯著增加微生物體C，當(dāng)這一數(shù)值顯著低于11.3時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)處于加速分解狀態(tài)，土壤有機(jī)N處于礦化水平[32-33]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同年限C∶N均低于11.3，表明本研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化分解加速，這與姜紅梅[34]對(duì)半干旱黃土高原苜蓿草地土壤C∶N的研究結(jié)果相似。但楊菁等[8]豐富對(duì)不同種植年限栽培苜蓿草地土壤化學(xué)計(jì)量特征的研究結(jié)果表明，土壤C∶N均高于11.3，這是由于不同區(qū)域的氣候及土壤條件差異造成的。而同一年限土壤C∶N隨土層深度的增加沒(méi)有明顯的變化，主要是因?yàn)橥寥繡和N的垂直分布具有一致性。Tian等[35]在對(duì)全國(guó)土壤C∶N∶P的研究中指出，雖然C、N含量具有明顯的空間變異性，但C∶N相對(duì)穩(wěn)定，本研究結(jié)果驗(yàn)證了這一規(guī)律，反映了C、N作為結(jié)構(gòu)性成分，二者的積累和損耗過(guò)程緊密相關(guān)，且比值穩(wěn)定[36]。

土壤C∶P是衡量微生物礦化土壤有機(jī)物質(zhì)釋放P或從環(huán)境中吸收固持P潛力的一個(gè)重要指標(biāo)[37-38]。低C∶P有利于促進(jìn)土壤中有效P的增加；而C∶P較高則會(huì)導(dǎo)致微生物在分解有機(jī)質(zhì)的過(guò)程中受到P限制，使得與植物存在對(duì)土壤無(wú)機(jī)P的競(jìng)爭(zhēng)，不利于植物的生長(zhǎng)[39]。當(dāng)C∶P ＜ 200時(shí)將會(huì)出現(xiàn)土壤微生物碳的短暫增加和有機(jī)磷的凈礦化，當(dāng)C∶P ＞200時(shí)微生物碳大幅增加，微生物競(jìng)爭(zhēng)土壤中的速效磷，出現(xiàn)有機(jī)磷的凈固持現(xiàn)象[40]。本研究區(qū)土壤C∶P整體上均小于200，這表明該區(qū)土壤P的凈礦化率較高，微生物分解有機(jī)質(zhì)過(guò)程中受P限制的可能性較小，土壤P表現(xiàn)出較高的有效性。而不同年限苜蓿草地土壤C∶P表現(xiàn)為10年(3.66) ＞ 20年 (3.16) ＞ 1 年 (3.08) ＞ 30 年 (2.39)。這表明，隨著苜蓿生長(zhǎng)后期土壤微生物將加大土壤有效P的供應(yīng)。另外本研究中土壤N∶P均值大小依次為10年≈20 年＞ 1 年 ＞ 30 年，由于苜蓿作為豆科植物之一能夠進(jìn)行生物固氮作用，隨著生長(zhǎng)年限的增加，在一定生長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，土壤中N含量增加，而土壤P的來(lái)源較單一，且在土壤中分布較均勻，因此10年生苜蓿草地土壤N∶P最大。

3.2 不同種植年限對(duì)植物葉片 C、N、P 化學(xué)計(jì)量特征的影響

植物葉片元素特征與自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生長(zhǎng)節(jié)律有密切關(guān)系，隨種植年限的增加，苜蓿葉片C、N、P含量在不同生長(zhǎng)年限間的差異較大，均在10年達(dá)到最大值。這可能是由于苜蓿生長(zhǎng)初期，生長(zhǎng)速度極迅速，葉片生物量迅速增加，光合作用較強(qiáng)，使得糖類在葉片中得到了有效的積累[41]。但10年之后苜蓿生長(zhǎng)逐漸進(jìn)入衰敗期，葉片生物量不斷減少，因此呈現(xiàn)該趨勢(shì)。苜蓿生長(zhǎng)環(huán)境的差異可能導(dǎo)致不同的研究有不同的發(fā)現(xiàn)，如在黃土高原雨養(yǎng)農(nóng)區(qū)，不同時(shí)間尺度苜蓿草地葉片有機(jī)C含量隨種植年限的增加呈增加的趨勢(shì)，但增加不顯著，葉片全N含量隨年限的增加基本呈無(wú)顯著變化，而葉片全P含量隨年限呈顯著降低的趨勢(shì)[42]，這與楊恒山等[43]對(duì)不同生長(zhǎng)年限紫花苜蓿P的積累與分配規(guī)律的研究結(jié)果相同；葛選良等[26]與楊菁等[8]認(rèn)為苜蓿葉片P含量隨種植年限的增加呈先升后降的趨勢(shì)。眾多研究表明，苜蓿生長(zhǎng)年限會(huì)對(duì)苜蓿葉片養(yǎng)分含量產(chǎn)生一定的影響，這是由于不同研究區(qū)特殊的地理位置、氣候條件或植物吸收差異等因素[44]，導(dǎo)致隨著苜蓿生長(zhǎng)年限的增加，土壤養(yǎng)分的供應(yīng)量和植物對(duì)土壤養(yǎng)分的需求量存在一定的差異。

葉片C∶N∶P化學(xué)計(jì)量比隨種植年限的變化呈現(xiàn)出不同規(guī)律。有研究發(fā)現(xiàn)，葉片C∶N隨年齡增加無(wú)顯著變化，葉片C∶P受自身有機(jī)C、全P含量的影響表現(xiàn)隨年齡增加的趨勢(shì)[42]。不同地區(qū)，苜蓿葉片的N∶P隨年齡增加呈先降低后增加的趨勢(shì)[7,45]。本研究中苜蓿葉片C∶N、C∶P、N∶P隨種植年限的增加呈先降低后增加的趨勢(shì)。葉片C∶N降低至10年之后無(wú)顯著變化，這說(shuō)明苜蓿生長(zhǎng)至一定程度之后，同化N素與固定C素會(huì)趨于一種穩(wěn)定的狀態(tài)[42]。N∶P作為判斷環(huán)境對(duì)植物生長(zhǎng)的養(yǎng)分供應(yīng)狀況的指標(biāo)，Braakhekke[46]指出，當(dāng)N∶P＜ 14時(shí)，植物生長(zhǎng)主要受N限制，當(dāng)N∶P ＞ 16時(shí)，主要受P限制。本研究結(jié)果表明，平均N∶P從30年的17.68到20年的20.86不等，表明在不同種植年限中苜蓿生長(zhǎng)主要受到P的限制，這與國(guó)內(nèi)很多研究表明植物葉片P含量偏低的規(guī)律一致[47]。

3.3 土壤 C、N、P 含量與植物葉片化學(xué)計(jì)量學(xué)的相關(guān)關(guān)系

土壤性質(zhì)的變化直接影響植物的生長(zhǎng)、發(fā)育及演替過(guò)程[8]，植物的變化也改變著土壤的特征，因此探討植物多樣性與土壤營(yíng)養(yǎng)元素定量關(guān)系具有重要意義。本研究表明，土壤養(yǎng)分與植物葉片養(yǎng)分之間沒(méi)有明顯相關(guān)關(guān)系，這與祁建等[48]研究了遼東櫟(Quercus liaotungensis)葉片特性沿海拔梯度的變化中發(fā)現(xiàn)葉養(yǎng)分與土壤養(yǎng)分之間沒(méi)有明顯的相關(guān)關(guān)系這一結(jié)論類似。這說(shuō)明不同年限土壤與植物葉片的化學(xué)計(jì)量特征變化規(guī)律并不同步，土壤與葉片之間無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，表明二者之間并不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，植物對(duì)土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和利用是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程[49]，因此需要進(jìn)行更具針對(duì)性的試驗(yàn)研究來(lái)探討土壤與植物葉片化學(xué)計(jì)量特征受生物與非生物因素及管理措施的影響。

4 結(jié)論

本研究以黃土高原多年生紫花苜蓿為研究對(duì)象，分析了不同生長(zhǎng)年限 (種植 1、10、20、30年)苜蓿草地土壤與植物養(yǎng)分含量變化及生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)特征。結(jié)果表明，1)隨著種植年限的增加，土壤C、N、P含量先上升后降低，在種植10年時(shí)最高。不同年限苜蓿草地土壤有機(jī)C和全N含量的垂直分布具有一致性，表層含量明顯高于下層，在0-30 cm含量逐漸減少，30 cm以下趨于穩(wěn)定，全P在整個(gè)空間中的分布較為均勻，其空間變異性低于有機(jī)C和全N。2)在1-30年的生長(zhǎng)期內(nèi)，隨著種植時(shí)間的增加，研究區(qū)苜蓿葉片C、N、P含量先上升后下降，葉片C∶N、C∶P、N∶P均先下降后回升，N∶P ＞ 16表明，黃土高原地區(qū)苜蓿生長(zhǎng)主要受P限制，在種植到10年之后，應(yīng)適當(dāng)增施P肥，以保證植株的良好生長(zhǎng)，促進(jìn)土壤與植物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的良性循環(huán)。本研究為黃土高原紫花苜蓿種植及可持續(xù)利用管理機(jī)制提供了依據(jù)。