滨海盐地碱蓬C、N、P化学计量特征研究

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滨海湿地位于海陆交互地带,受海洋和陆地共同作用,是脆弱的生态敏感区。盐地碱蓬(Suaeda salsa)植被是滨海滩涂主要植被类型之一,对于滨海滩涂营养物质的迁移、转换和吸收起着重要的调节作用,并且是一些鸟类和大型无脊椎动物的重要栖息地。盐地碱蓬可明显降低土壤含盐量,增加土壤有机质含量,改善土壤微生物区系,研究其化学计量特征变化有助于了解滨海滩涂植被健康状况及它们与环境中养分的供求关系,对于促进海滨湿地的恢复、重建与保护具有重要意义。本研究在2010年的6月(生长期)、9月(成熟期)、11月(衰退期)分别对生长周期中的植物样品及土壤剖面样品进行了采集,通过统计检验、相关性分析等手段,从滨海盐地碱蓬的不同器官之间化学计量特征差异、叶片不同生长阶段化学计量特征时空动态、土壤营养元素含量的化学计量特征及其与植物之间的相关关系等方面进行了研究,揭示了滨海盐地碱蓬的化学计量特征,并对盐地碱蓬生长过程中营养限制因子作出判断,得到以下主要结论:(1)滨海盐地碱蓬不同器官的C、N、P营养元素含量差异显著(p<0.05)。C含量由高到低的顺序依次为茎、根、花、叶,N含量由高到低的顺序依次为花、叶、根、茎,而P含量由高到低的顺序依次为花、叶、根、茎;N、P含量在不同器官之间的高低情况表现一致。不同器官由于功能分化,导致结构各异,造成化学营养元素含量的差异性。(2)相关性分析发现,茎、叶、花三者的C含量之间有显著正相关关系(p<0.05),根与叶、茎与叶的N含量之间有显著负相关关系,四种器官的P含量之间普遍存在正相关关系。正相关关系主要体现了有机体的不同器官在吸收C、P元素过程中有协同效应,负相关表示N元素在不同器官的分配中存在竞争作用,也表明N元素相对匮乏。(3)通过对化学计量比值的分析,对比已有的研究结果:N:P比大于16时,可以认为这个系统是受P限制的;当N:P比小于14时,这一生态系统被认为是受N限制的;在N:P比为14-16范围内,2种元素共同限制,得出根、茎、叶、花四种器官的N:P比均远小于10,表明滨海盐地碱蓬的生长很大程度受到N元素的限制。因此,在对盐地碱蓬种群进行保护和开发中,通过适量增施N肥,将会促进种群生产力的提高。(4)叶片C含量在不同生长阶段差异性显著(p<0.05),生长期最低,衰退期最高;叶片N含量在衰退期较生长期和成熟期显著性低;而叶片P含量在不同生长阶段较为稳定,无显著性差异。C:N、C:P在植物整个生长发育期内呈现逐渐增大的趋势,而N:P则表现出逐渐减小的变化趋势。相关性分析表明,在盐地碱蓬三个不同的生长阶段,C:N和C:P与相应的N、P含量呈显著负相关,随着N、P的变化以对数方程的形式减小;N含量与P含量之间呈显著正相关,体现了植物体内两营养元素含量需求变化的相对一致性。(5)土壤的C、N、P等营养元素含量及相应的化学计量比值在垂直剖面上呈现的规律为:土壤表层的C含量较高,有富集现象,由上到下呈倒金字塔状分布;N含量呈现由0-10cm、10-20cm到20-30cm先升高后降低的变化规律,整体上表现为梭形分布;P含量在土壤的三个层次中没有显著差别,呈圆柱状的分布。(6)研究土壤与植物间化学计量特征的相关性,土壤中TC、TN与植物中的TC、TN具有动态变化相似性,但相关性不显著(p>0.05),表明植物对两者的吸收过程相对独立,互相影响的程度较弱。土壤中的TP与植物中的TP呈现出极显著的正相关关系,说明两者的P元素含量一致性较好,土壤P含量的提高有效增加了植物中的P含量。植物C:P与土壤TC、TN为正相关的协同效应,而与TP是负相关的关系。植物C:P比与土壤C:P比之间有正相关的关系,生态系统的营养输入和输出的比例相一致,说明该系统具有良好的稳定性。
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