多年生人工草地植物碳氮磷生态化学计量学的时间变异特征

生态化学计量学为研究陆地生态系统的生态过程提供了一种综合方法，对理解植物与环境的耦合关系具有重要作用。已得到不同环境条件和人工干扰下植物生态化学计量学特征和变化规律，但极少考虑植物生长过程的时间变异性对生态化学计量学特征的影响，而时间变异性是植物与环境耦合的重要体现，因此，生态化学计量学的时间变异特征成为研究的热点问题。仅有少量涉及N:P 的季节变化和C:N 的年际差异，但没有明确提出时间变异特征的具体表现，其与土壤营养供应的关联及其生理生态机制也不清楚。1）研究了不同建植年限、年龄、茬次和茬内不同阶段紫花苜蓿C、N和P浓度和计量比特征，主要发现：叶片C:N、C:P和N:P受紫花苜蓿年龄、茬次和茬内生长阶段的影响。一般地，最高计量比出现在8龄草地或者第二茬，但在茬内的变化无一致趋势。计量比受叶片N和P浓度影响，不受C浓度影响；计量比间有明显的正相关关系。2）研究了不同建植年限、年龄和茬次紫花苜蓿草地土壤C、N和P浓度和计量比特征，主要发现：随建植年限增加，土壤C:N无固定变化趋势，C:P和N:P则均升高。除土壤NN浓度与AN浓度、TP浓度与C:P和N:P相关外，其与土壤C、N、P其他参数间不相关；土壤C、N、P其他参数间相关。3）研究了不同建植年限、年龄和茬次紫花苜蓿草地土壤微生物C、N和P浓度和计量比特征，主要发现：随建植年限增加，0-10 cm土壤微生量Cm:Nm先升高后降低，而Cm:Pm和Nm:Pm先降低后升高；其他土层无固定变化趋势。一般地，Cm:Pm和Nm:Pm最高值出现在12龄草地，最低值出现在6龄草地。土壤微生物量C、N、P各参数间相关；除土壤NN和TP浓度外，其与土壤C、N、P其他参数相关。4）研究了不同生长阶段紫花苜蓿的光合相关特性变化，发现其气体交换、叶绿素荧光、蔗糖合成酶活性等表现出明显的时间变异性。此外，还研究了控水、P添加下紫花苜蓿生态化学计量学特征，分析了叶片营养重吸收与计量比的关联。本研究初步揭示了紫花苜蓿草地植物-土壤C、N 和P 生态化学计量学的时间变异特征，建立了植物叶片-土壤-土壤微生物C、N和P计量学的关联，初步阐明了植物C、N和P生态化学计量学时间变异性的生理、土壤和微生物学机制。将有助于理解多年生豆科植物的环境适应性和草地可持续利用机制，为合理实施人工管理、提高草地利用效率提供理论依据。