大兴安岭北部不同植被退化阶段土壤和植物养分生态化学计量特征

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大兴安岭地区是我国重要的林业基地,但频繁的火灾和过度的采伐导致该区出现了严重的植被退化。为了解植被退化对土壤和植物养分浓度及其化学计量比值的影响,本研究在大兴安岭干旱阳坡选择处于不同退化阶段的蒙古栎林、灌丛、灌草丛和草丛,对其土壤和植物养分浓度及其化学计量比值、物种多样性进行分析,得出以下结论:1、土壤养分浓度随着植被退化整体呈下降趋势,而土壤C、N、P化学计量比值整体呈上升趋势。在植被退化过程中,土壤全C浓度变化趋势为灌丛>蒙古栎林>灌草丛>草丛;土壤全N、全P、有效P、全K和速效K浓度为蒙古栎林>灌丛>灌草丛>草丛;土壤铵态N和硝态N浓度为蒙古栎林>灌丛>草丛>灌草丛。在植被退化过程中,土壤C:N比值逐渐升高,蒙古栎林的土壤C:N比值显著低于灌丛、灌草丛、草丛(P<0.05);0-10cm土壤C:P比值逐渐升高,而10~20cm土壤C:P比值先下降后升高,草丛的土壤C:P比值显著高于灌草丛、灌丛(P<0.05);土壤N:P比值先下降后升高,草丛的土壤N:P比值显著高于灌草丛、灌丛(P<0.05)2、植被退化对植物群落的叶片C、N、P浓度及其化学计量比值具有明显的影响。在植被退化过程中,植物群落的叶片C浓度变化趋势为灌丛>蒙古栎林>灌草丛>草丛,平均值范围为439.42~464.71g/kg; N、P浓度随着植被退化逐渐降低,平均值范围分别为16.25~21.66g/kg、1.22~2.99. g/kg;C:N、C:P、N:P比值随着植被退化逐渐升高,平均值范围分别为21.27~27.14、155.52~368.15、7.35~13.61。植物群落的叶片N、P浓度分别与0-10cm土壤全N、全P浓度具有极显著的正相关(P<0.01),而与10~20cm土壤全N、全P浓度没有明显的相关性。植物N、P浓度受0-10cm土壤全N、全P浓度的影响较大。3、在所列的9个共有物种中,蒙古栎林和灌丛群落中所有共有物种的叶片N:P比值小于14;在灌草丛群落中叶片N:P比值小于14的共有物种有8个,在14~16之间的共有物种有1个;在草丛群落中叶片N:P比值小于14的共有物种有7个,大于16的共有物种有2个。根据以往对N:P临界值的确定,可以认为该区不同植被退化阶段群落的植物生长主要受N素的限制。4、土壤养分浓度及其化学计量比值对物种多样性具有明显的影响,而物种多样性对植物群落水平的养分浓度及其化学计量比值具有一定的影响。物种丰富度、Simpson指数、Shannon指数、均匀度指数分别与上壤的速效养分浓度具有显著的相关性(P<0.05),而与全量养分浓度及其化学计量比值没有显著的相关性(P>0.05)。物种丰富度、Simpson指数、Shannon指数、均匀度指数分别与植物群落水平的C、N、P浓度有显著的相关性(P<0.05),而与C:N、C:P、N:P比值没有显著的相关性(P>0.05)。
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