沙化草地土壤碳氮磷化學(xué)計(jì)量特征及其對(duì)植被生產(chǎn)力和多樣性的影響

寧志英,李玉霖,楊紅玲,張子謙,張建鵬

1 中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院奈曼沙漠化研究站,蘭州 730000 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049

碳(C)、氮(N)、磷(P)元素是生物有機(jī)體最重要的生源元素,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能具有重要作用[1]。生態(tài)系統(tǒng)C、N、P元素及其化學(xué)計(jì)量關(guān)系一定程度上反映生態(tài)系統(tǒng)各組分(植物、凋落物和土壤)養(yǎng)分比例的形成機(jī)制。土壤作為生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分,其C∶N∶P與凋落物分解速率、土壤微生物數(shù)量以及土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分的長(zhǎng)期累積等緊密相關(guān),是影響陸地生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力及群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素[2-3]。

自然界土壤C∶N∶P一般具有較大的空間變異性,土壤類型、氣候區(qū)、演替階段等都是引起這種變異性的主要原因[4]。沙漠化是由于人類活動(dòng)和氣候因素引起的土地退化現(xiàn)象。沙漠化造成土壤表層C、N、P等的大量流失[5],對(duì)土壤C∶N∶P產(chǎn)生直接影響。同時(shí),土壤養(yǎng)分流失造成土地生產(chǎn)力大幅下降,改變了地表植被凋落物和根系向土壤的輸入和周轉(zhuǎn),間接影響土壤的C、N、P化學(xué)計(jì)量特征。而土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量特征又反過(guò)來(lái)影響植被生產(chǎn)力和物種組成。可見(jiàn),沙漠化過(guò)程中土壤C∶N∶P的變化不僅可以反映土壤不同養(yǎng)分損失的數(shù)量關(guān)系,而且有助于理解養(yǎng)分損失和生產(chǎn)力下降以及物種多樣性喪失的互饋機(jī)制。然而,以往的研究多關(guān)注土壤C、N、P含量與生產(chǎn)力及物種多樣性間的關(guān)系,而C、N、P化學(xué)計(jì)量比值與它們之間關(guān)系的研究仍較為缺乏[6-8]。

科爾沁沙地由于其脆弱的生態(tài)環(huán)境及強(qiáng)烈的人類活動(dòng),成為我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶沙漠化最嚴(yán)重的地區(qū)之一,在過(guò)去的幾十年中,約80%的地區(qū)發(fā)生了不同程度的沙漠化[9]。……