本文關鍵詞：不同生產(chǎn)力水平毛竹林碳氮磷生態(tài)化學計量特征研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：生態(tài)化學計量學，以研究多重化學元素平衡關系為目標，通過研究主要化學元素（C、N、P等）的計量關系來揭示有機體的特性及行為與生態(tài)系統(tǒng)間的相互關系，可以把個體、群落、景觀等不同層次聯(lián)系起來，揭示植物生長特征及其限制性因子相互關系。這種方法可能為毛竹林生產(chǎn)力與主要化學元素定量關系的研究開辟新途徑。為此，本文以我國主要毛竹分布區(qū)（福建、江西、浙江、湖南等）毛竹林植被-土壤-凋落物系統(tǒng)為研究對象，試圖通過對不同年齡（1~6年）、不同生產(chǎn)力水平（I：30000±1000kg·hm-2·a-1、II：34000±1000kg·hm-2·a-1、III：37000±1000kg·hm-2·a-1、IV：42000±1000kg·hm-2·a-1、V：47000±1000kg·hm-2·a-1）和不同分布區(qū)域毛竹林的C、N、P含量及其化學計量特征的系統(tǒng)研究，闡明毛竹個體、毛竹林分和區(qū)域尺度上毛竹林植被的生態(tài)化學計量特征，揭示生態(tài)化學計量學對毛竹林生產(chǎn)力的影響，為毛竹林科學經(jīng)營提供理論依據(jù)。研究的主要結果是： 1、在個體尺度上，毛竹同一器官C、N、P含量和C:N、C:P、N:P比值，隨著毛竹年齡的增大而呈現(xiàn)顯著差異。不同年齡的毛竹生產(chǎn)力不同，養(yǎng)分分配數(shù)量和比例也不同，符合“生長速率”假說。N和P含量隨著年齡的增加呈先降低后升高的趨勢。不同年齡毛竹C:N和C:P均以3年生毛竹林最高；N:P比值3年生毛竹林最低，5年生毛竹林中最高，反映了3年生毛竹代謝旺盛，擴鞭能力強，鞭芽活力高，具有較大的潛在生產(chǎn)力，N元素的供給可能對3年生毛竹林有較大影響；5年生毛竹N:P最高，反映了五年生毛竹單位P元素對N的固持效率最高，此時采伐P元素的利用效率已達到最大。 2、在林分水平上，不同生產(chǎn)力水平下的毛竹林植被及土壤C、N、P含量有顯著差異，但是植被層和土壤層C:N、C:P、N:P的差異程度不一致，植被層的差異未達到顯著水平，土壤層的差異達到顯著水平，毛竹林植被和土壤未表現(xiàn)出顯著的相關性。 （1）不同生產(chǎn)力水平毛竹林植被層C、N、P貯量存在顯著差異，但是C:N、C:P、N:P的差異未達到顯著水平；不同生產(chǎn)力水平下毛竹葉片N:P為12.60-13.69，變異系數(shù)為12.31%，反映了毛竹林主要養(yǎng)分元素的計量比隨著生產(chǎn)力水平的不同在一個小的范圍內(nèi)波動，具有內(nèi)在的穩(wěn)定性，符合“內(nèi)穩(wěn)性”假說，同時N:P＜14也反映了研究區(qū)毛竹林生長主要受到N元素的限制。 （2）不同生產(chǎn)力水平毛竹林土壤有機碳、N、P、H-N、A-P分布格局發(fā)生明顯變化，其計量比值的差異也達到了顯著水平。其中，N:P為4.50-13.89，隨著生產(chǎn)力的降低呈升高的趨勢。土壤N:P比值變化同生產(chǎn)力變化過程有較好的同步性，其對毛竹林生產(chǎn)力的變化與葉片相比具有更強的敏感性，，有可能成為未來竹林退化診斷的生態(tài)指示指標。毛竹林土壤主要養(yǎng)分計量值與植被養(yǎng)分計量值的相關性未達到顯著水平，但是竹葉養(yǎng)分計量比與林地主要養(yǎng)分的計量比有較大的相關系數(shù)，反映了林地養(yǎng)分含量及化學計量比值的變化，在一定程度上影響了植株的養(yǎng)分含量及其計量比。 3、在區(qū)域尺度上，毛竹林主要養(yǎng)分計量特征存在明顯分異。 （1）沿緯度方向的變化規(guī)律：毛竹葉片N、P含量以及N:P比值隨緯度升高而升高，C:N和C:P隨緯度升高而降低；凋落物中N含量以及C:P和N:P隨緯度升高而增大，P含量和C：N隨緯度升高而降低；土壤層C、N含量以及C:P、N:P隨緯度升高而增大，P含量、C:N隨著緯度升高而降低。 （2）沿經(jīng)度方向的變化規(guī)律：毛竹林葉片N、P含量隨經(jīng)度升高而降低，C:N、C:P以及N:P比值隨經(jīng)度升高而增大；凋落物中N、P含量隨經(jīng)度升高而增大，C:N、C:P和N:P比值均隨經(jīng)度升高而減小；土壤層C、N、P含量以及C:P、N:P比值隨經(jīng)度升高而減小，C:N比值隨經(jīng)度升高而增加。 （3）區(qū)域毛竹林生態(tài)化學計量特征：葉片C:N比為25.32，C:P比為143.36，N:P為5.66；凋落物C:N比為30.89，C:P比為593.16，N:P為19.20；土壤中C:N比為12.71，C:P比為54.24，N:P為4.27。當N:P14時，受N元素限制，14N:P16時，同時收N和P元素限制；N:P16時，受P元素限制。本研究所得數(shù)據(jù)表明，我國毛竹林生長主要受N元素的限制，P元素限制較少。 綜上所述，毛竹主要生態(tài)化學計量值在個體水平上符合“生長速率假說”，在林分水平上符合“內(nèi)穩(wěn)性假說”，在區(qū)域水平上表現(xiàn)出明顯的分異性。葉片N:P說明本研究區(qū)毛竹林生長主要受到N元素的限制，受P元素的限制較小，且土壤N:P比值對毛竹林生產(chǎn)力變化有較強的指示性。在現(xiàn)有經(jīng)營水平上，林地基本能夠滿足毛竹林對P元素的需求，應加強N元素的輸入與管理，但在具體缺P林地或區(qū)域亦可適當增加P元素的輸入，以緩解本區(qū)域N元素限制，提高毛竹林生產(chǎn)力。
【關鍵詞】：毛竹林 碳、氮、磷 生態(tài)化學計量特征 生產(chǎn)力水平
【學位授予單位】：中國林業(yè)科學研究院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：S795
【目錄】：

• 摘要5-8
• Abstract8-20
• 第一章 緒論20-40
• 1.1 引言20-21
• 1.1.1 研究背景20-21
• 1.1.2 研究目的和意義21
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及評述21-37
• 1.2.1 生態(tài)化學計量學定義21-22
• 1.2.2 生態(tài)化學計量學的基礎理論22-25
• 1.2.2.1 生態(tài)化學計量學的基本理論結構22-23
• 1.2.2.2 內(nèi)穩(wěn)態(tài)理論23-24
• 1.2.2.3 生長速率理論24-25
• 1.2.3 生態(tài)化學計量學的應用25-36
• 1.2.3.1 區(qū)域尺度生態(tài)化學計量學格局25-26
• 1.2.3.2 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)化學計量特征26-28
• 1.2.3.3 不同演替階段生態(tài)化學計量的比較28-29
• 1.2.3.4 生態(tài)系統(tǒng)組分間生態(tài)化學計量的關聯(lián)29-30
• 1.2.3.5 植物組織生態(tài)化學計量的變動30-32
• 1.2.3.6 人類活動對生態(tài)化學計量的干擾32-35
• 1.2.3.7 竹類生態(tài)化學計量學的有關研究35-36
• 1.2.4 研究評述36-37
• 1.3 研究目標與主要研究內(nèi)容37-39
• 1.3.1 關鍵科學問題與研究目標37
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容37-38
• 1.3.3 創(chuàng)新點38-39
• 1.4 研究技術路線39-40
• 第二章 不同年齡毛竹碳氮磷生態(tài)化學計量特征40-55
• 2.1 實驗地概況40
• 2.2 研究方法40-41
• 2.2.1 樣地的選擇及調查40-41
• 2.2.2 樣品采集41
• 2.2.3 樣品分析41
• 2.3 數(shù)據(jù)處理與分析41
• 2.4 結果與分析41-49
• 2.4.1 不同年齡毛竹植株 C、N、P 含量41-42
• 2.4.2 不同年齡毛竹 C、N、P 化學計量特征42-43
• 2.4.3 毛竹各器官 C、N、P 含量及其隨年齡的變化特征43-46
• 2.4.4 毛竹各器官 C、N、P 化學計量特征46-49
• 2.4.4.1 總體變化特征46-47
• 2.4.4.2 隨毛竹年齡的變化特征47-49
• 2.5 小結與討論49-55
• 2.5.1 小結49
• 2.5.2 討論49-55
• 2.5.2.1 不同年齡毛竹 C、N、P 元素含量及其化學計量比49-52
• 2.5.2.2 毛竹不同器官 C、N、P 元素含量及化學計量比隨年齡變化特征52-55
• 第三章 不同生產(chǎn)力水平毛竹林碳氮磷生態(tài)化學計量特征55-90
• 3.1 實驗地概況55
• 3.2 研究方法55-58
• 3.2.1 樣地選擇55-56
• 3.2.2 樣地調查及樣品采集56
• 3.2.3 生物量調查和生產(chǎn)力測定以及凋落物的分解實驗56-57
• 3.2.4 植物與土壤樣品測定57-58
• 3.3 數(shù)據(jù)處理與分析58
• 3.4 結果與分析58-83
• 3.4.1 不同生產(chǎn)力水平毛竹林 C、N、P 元素含量58-62
• 3.4.1.1 毛竹林不同器官 C 元素含量58-59
• 3.4.1.2 毛竹林不同器官 N 含量59-61
• 3.4.1.3 毛竹林不同器官 P 含量61-62
• 3.4.2 不同生產(chǎn)力水平毛竹林生態(tài)化學計量特征62-66
• 3.4.2.1 C:N 化學計量特征63-64
• 3.4.2.2 C:P 化學計量特征64-65
• 3.4.2.3 N:P 化學計量特征65-66
• 3.4.3 不同生產(chǎn)力水平毛竹林土壤 C、N、P 含量變化66-68
• 3.4.3.1 毛竹林 0-60cm 土壤 C、N、P 含量變化67
• 3.4.3.2 毛竹林土壤不同土層間 C、N、P 含量的變化67-68
• 3.4.4 不同生產(chǎn)力水平毛竹林土壤主要養(yǎng)分元素耦合關系68-72
• 3.4.4.1 毛竹林 0-60cm 土壤中主要養(yǎng)分元素的化學計量比68-69
• 3.4.4.2 毛竹林土壤主要養(yǎng)分元素化學計量比隨土層深度的變化69-72
• 3.4.5 毛竹林與土壤主要養(yǎng)分元素的相關性72-75
• 3.4.5.1 毛竹林不同器官與土壤主要養(yǎng)分元素含量間的相關性72-73
• 3.4.5.2 毛竹林不同器官 C、N、P 化學計量值與土壤養(yǎng)分含量間的相關性73-74
• 3.4.5.3 毛竹不同器官與土壤主要養(yǎng)分化學計量比間的相關性74-75
• 3.4.6 不同生產(chǎn)力水平毛竹林主要養(yǎng)分元素貯存及歸還75-78
• 3.4.6.1 主要養(yǎng)分元素貯存量75-76
• 3.4.6.2 主要養(yǎng)分元素年吸收量76-77
• 3.4.6.3 主要養(yǎng)分元素歸還量77-78
• 3.4.6.4 主要養(yǎng)分元素存留量78
• 3.4.7 不同生產(chǎn)力水平毛竹林主要養(yǎng)分元素循環(huán)特征78-81
• 3.4.7.1 主要養(yǎng)分元素利用系數(shù)78-79
• 3.4.7.2 主要養(yǎng)分元素循環(huán)系數(shù)79-80
• 3.4.7.3 養(yǎng)分元素周轉時間80-81
• 3.4.8 不同生產(chǎn)力毛竹林養(yǎng)分循環(huán)特征與化學計量比的關系81-83
• 3.5 小結與討論83-90
• 3.5.1 小結83-84
• 3.5.2 討論84-90
• 3.5.1.1 不同生產(chǎn)力水平下毛竹林 C、N、P 含量及其化學計量比的變化84-85
• 3.5.1.2 不同生產(chǎn)力水平毛竹林下土壤 C、N、P 含量及其化學計量比的變化85-86
• 3.5.1.3 毛竹與土壤 C、N、P 含量及其化學計量比間的相關性86-87
• 3.5.1.4 不同生產(chǎn)力水平毛竹林養(yǎng)分循環(huán)特征87-88
• 3.5.1.5 不同生產(chǎn)力水平毛竹林養(yǎng)分循環(huán)特征與化學計量比的關系88-90
• 第四章 不同分布區(qū)域毛竹林生態(tài)化學計量特征90-121
• 4.1 數(shù)據(jù)處理102
• 4.2 結果與分析102-111
• 4.2.1 毛竹林生態(tài)化學計量特征102-103
• 4.2.1.1 毛竹林葉片生態(tài)化學計量學特征102
• 4.2.1.2 毛竹林土壤生態(tài)化學計量學特征102-103
• 4.2.1.3 毛竹林凋落物生態(tài)化學計量學特征103
• 4.2.2 毛竹林生態(tài)化學計量特征沿緯度的變化103-107
• 4.2.2.1 毛竹林葉片生態(tài)化學計量特征沿緯度的變化103-104
• 4.2.2.2 毛竹林土壤生態(tài)化學計量特征沿緯度的變化104-105
• 4.2.2.3 毛竹林凋落物生態(tài)化學計量特征沿緯度的變化105-107
• 4.2.3 毛竹林生態(tài)化學計量特征沿經(jīng)度的變化107-111
• 4.2.3.1 毛竹林葉片生態(tài)化學計量特征沿經(jīng)度的變化107-108
• 4.2.3.2 毛竹林土壤生態(tài)化學計量特征沿經(jīng)度的變化108-110
• 4.2.3.3 毛竹林凋落物生態(tài)化學計量特征沿經(jīng)度的變化110-111
• 4.2.4 不同區(qū)域毛竹林養(yǎng)分限制元素111
• 4.3 小結與討論111-121
• 4.3.1 小結111-112
• 4.3.2 討論112-121
• 4.3.2.1 毛竹林生態(tài)化學計量特征112-117
• 4.3.2.2 毛竹林生態(tài)化學計量特征隨緯度的變化117-119
• 4.3.2.3 毛竹林生態(tài)化學計量特征隨經(jīng)度的變化119-121
• 第五章 結論與討論121-126
• 5.1 結論121-123
• 5.2 討論123-126
• 參考文獻126-143
• 在讀期間的學術研究143-144
• 致謝144

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