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该文主要研究高寒地区土壤-植被氮素的季节动态。以青藏高原东缘四川省红原县为研究区,用方格取样法,在相邻的浅丘山地草甸(Upland Meadow)、浅丘山地灌丛(Terrace Meadow)和浅丘山地灌丛(Upland Shrub)中分别随机取0~20cm土样25个,对每个取自灌丛样地的土样将其生境分为灌丛下(丛下)和灌丛间(丛间)并进行详细的记录。同时,在3块样地中,随机取5个50cmx50cm(高寒灌丛取2mx2m样方4个)的样方,分别取地上植物活体、立枯和凋落物,垂直分层取0~10cm、10~20cm、20~30cm和30~40cm 4个层次(灌丛取0~15cm、15~30cm和30~45cm 3层)的活根和死根。室内实验分析了所取土样的土壤有机质(ORG)、全氮(Ntotal)、速效氮(N<,avail>)的含量以及所取植物样本的全氮(N<,total>)含量。
实验数据利用SPSS(13.0)软件对实验数据进行了统计、分析和比较,研究了3块样地主要土壤有机质(ORG)、全氮(N<,total>)、速效氮(N<,avail>)和C/N的季节动态、空间异质性和相关关系,植物氮素(N<,total>)的季节动态,以及植物对氮素的吸收和累积。
结果表明,研究区养分含量丰富,土壤肥沃。研究区3块样地0~40cm土层在整个生长期内,有机质含量都高于60 g.kg<-1>(土壤有机质含量在30~40g.kg<-1>时为肥沃土壤)(鲁如坤,1998),全氮含量均高于2.83 g.kg<-1>(全氮含量大于2g.kg<-1>时属于氮素丰富的土壤)(李学垣,2001)。
试验区放牧和灌丛对土壤养分的影响主要集中在0~30cm的土层,对于30cm以下土层养分影响不大。30~40cm土层土壤ORG、N<,total>、N<,avail>、C/N比的变化趋势都比较接近,而它们的差异主要集中在0~30cm的土层,并且越往表层,差异越大。这和研究区植被的地下生物量分布有关,该区植物群落以浅根系植物为主,在0~30em的范围内集中了各群落地下生物量的80%以上。青藏高原东缘高寒草甸土壤C/N值偏小(<25),限制了氮矿化过程。植物根系紧密分布的0~20cm土层,浅丘山地草甸C/N比变化范围:17.49~23.75;丘前阶地草甸C/N比变化范围:19.10~22.27:浅丘山地灌丛C/N比变化范围:18.14~21.44。
研究区植物地上部N<,total>含量都是在生长初期(5月)最高,随植物生长季节的推移以及地上生物量的增加,其含量逐渐稀释(Woodmansee,1980),直到生长季节结束。
青藏高原东缘植物氮元素吸收速率与地上生物量增加速率呈正相关关系。浅丘山地草甸样地,地上生物量的增加速率与植物N吸收速率呈显著正相关,相关系数分别为0.961和0.978(P<0.05);退化样地地上生物量的增加速率与植物N吸收速率极显著正相关,相关系数为0.995和0.993(P<0.01);灌丛样地中两者的相关系数为0.904和0.848。
研究区植物群落的生物量与土壤养分分布均表现一致的正相关关系,其中浅丘山地草甸、丘前阶地草甸的生物量和土壤ORG、N<,total>、N<,avail>相关显著(P<0.05)。从相关程度来看,植物群落生物量与N<,avail>相关更显著。