黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征

朱秋莲，邢肖毅，张 宏，安韶山,*

(1. 西北农林科技大学 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室, 杨陵 712100；2. 西藏职业技术学院农林系，拉萨 850030；3 西北农林科技大学资源环境学院，杨凌 712100)

黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征

朱秋莲1,2,3，邢肖毅1,3，张 宏1,3，安韶山1,3,*

(1. 西北农林科技大学 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室, 杨陵 712100；2. 西藏职业技术学院农林系，拉萨 850030；3 西北农林科技大学资源环境学院，杨凌 712100)

以黄土丘陵沟壑区3个植被区(森林区、森林草原区、草原区)不同坡向土壤作为研究对象，对土壤有机C、全N、全P、全K含量及其化学计量特征进行了研究。结果表明，不同植被区、坡向和土层土壤养分含量及其化学计量特征均有明显不同。土壤有机C、全N变异性较大，全P、全K变异性较小。表层土壤养分含量显著高于底层土壤；同一土层之间有机C、全N含量变异性较大，全P、全K含量变异性较小。不同坡向之间养分含量不同，阴坡最大，阳坡最小。土壤养分含量受植被类型及植被盖度的影响，森林区>草原区>森林草原区。土壤C/N、C/P、C/K、N/P、N/K比都较稳定，C/N比的变化范围为5.65—12.57，平均值为9.44； C/P比的变化范围为3.62—17.32，平均值为8.15；C/K比的变化范围为0.10—0.55，平均值为0.26；N/P比的变化范围为0.43—1.38，平均值为0.86；N/K比的变化范围为0.01—0.05，平均值为0.03；P/K比值较稳定，为0.03。土壤有机C和全N极显著正相关，全N和全P极显著正相关。

化学计量特征; 黄土丘陵沟壑区; 植被区; 坡向

有机体个体C、N、P相对比例与所处环境C、N、P比的关系的研究，为探索物质和能量供给的改变对物种的影响，评价生物的适合度提供了一种新的途径，由此产生了生态化学计量学[1]。20世纪50年代，生态化学计量学的概念首先被应用于水生生态系统的研究，90年代以来，该理论逐渐系统化，并广泛应用于陆地生态系统[2- 4]。国外对生态化学计量学的研究相对较多[5- 7]，目前，我国学者对该学科的关注越来越多[8- 10]，其研究主要集中于对植物组织的元素生态化学计量学特征[11- 14]，而对土壤养分的生态化学计量学研究则相对较少[15- 16]。土壤作为生态系统的重要组成部分，对植物的生长起着关键性的作用，直接影响着植被群落的组成、结构与生产力水平[17]，研究其生态化学计量学特征，可以揭示养分的可获得性，对于认识C、N、P元素的循环和平衡机制具有重要意义[18]。

黄土丘陵地区干旱缺水，生态环境脆弱，水土流失严重，植被恢复重建是治理该区水土流失、改善土壤质量的重要措施之一[19]。土壤养分状况与植被恢复息息相关，研究土壤养分分布状况可以了解土壤水土流失过程中养分的再分布规律，对植被恢复的合理调控提供科学建议。本研究选择黄土丘陵沟壑区3个植被区(森林区、森林草原区、草原区)作为研究对象，对不同坡位的土壤开展研究，关注不同植被区、不同坡位对土壤有机C、全N、全P、全K及其比例的影响状况，以期揭示黄土丘陵沟壑区不同植被类型下土壤全量养分和化学计量特征，为该区退化生态系统的植被恢复重建提供一定的决策依据。

1 研究区概况与研究方法

1.1 野外土壤样品采集

1.1.1 研究区域概况

研究区域位于安塞县境内，属于典型的黄土高原丘陵沟壑地区。研究总共选择了3个典型流域，流域情况介绍如下：

洞子沟位于延河流域一级支流西川流域，地处安塞县南部楼坪乡，地理坐标为109°7′34″—109°10′34″E、36°31′13″—36°35′26″N，海拔1166—1490 m，流域总面积20.61 km2，土壤类型以黄绵土为主，间有复钙红粘土、典型黑垆土和冲积土，土地利用以林地为主，属森林区。

张家河位于延河流域上游干流，地处安塞县谭家营乡，地理坐标为109°11′58″—109°14′39″E、36°59′33″—37°2′40″N，海拔1118—1505 m。流域总面积10.77 km2，土壤类型以黄绵土为主，间有少量典型黑垆土、冲积土。土地利用以草地和耕地为主，兼有零星林地，属森林草原区。

麻地沟位于延河流域上游干流，地处安塞县镰刀湾乡，地理坐标为108°58′5″—109°2′52″E、37°12′31″—37°16′36″N，海拔1270—1379 m，流域总面积27.31 km2，土壤类型以黄绵土为主，间有复钙红粘土、典型黑垆土和冲积土，土地利用以草地为主，属草原区。

1.1.2 供试土壤采集点植被情况

在3个流域选择典型植被生长的梁峁，于峁顶、阳梁/峁坡和阴梁/峁坡分别采样，各个采样点的地貌及植被信息见表1。

1.1.3 样品采集方法

供试土壤样品采集于2011年7月，样方大小视植被类型而定(乔木10 m×10 m，灌木5 m×5 m，草地2 m×2 m)，在每个样方内以S形选取5个点，去除土层上枯落物，用土钻按0—10 cm和10—20 cm分层采集土壤样品，将采集的土样混合，密封后带回实验室内，仔细除去其中可见植物残体及土壤动物，风干，过筛，供室内分析使用，野外设置3个重复。土壤有机C采用重铬酸钾容量法-外加热法测定，全N采用不包含硝态氮和亚硝态氮的半微量凯式法消化，再用全自动凯氏定氮仪(KDY-9830，KETUO)进行测定，全P采用钼锑抗比色法测定，全K采用氢氧化钠熔融-火焰光度法测定。

表1 试验样地的基本信息

1.2 数据处理方法

数据分析和作图采用Microsoft Excel 2003软件，方差分析及相关性分析采用SAS 8.0软件包中相应程序进行。

2 结果与分析

2.1 土壤有机C、全N、全P、全K含量

对土壤有机C、全N、全P、全K含量进行土层、植被区、坡位的3因素方差分析，对于土壤总有机C和全N，土层、植被区和坡位间的差异均达到了显著水平，对于全P，植被区间差异显著，而全K均差异不显著。根据三因素方差分析结果，进行单因素方差分析及多重比较。

2.1.1 不同坡位土壤有机C、全N、全P、全K含量

土壤有机C、全N、全P、全K含量在同一植被区不同坡位的含量如图1所示，均表现为0—10 cm土层显著高于10—20 cm土层，而两个土层养分的变化规律大致相同。土壤有机C含量介于2.10—10.65 mg/g，森林区和森林草原区均以阴坡含量最高，峁顶居中，阳坡最低，而草原区以峁顶最高，其次为阴坡，阳坡最低，三者之间具有显著性差异。土壤全N含量介于0.25—0.90 mg/g，0—10 cm土层，森林区峁顶含量最高，阴坡居中，阳坡最小，但差异不显著；森林草原区为阴坡最高，其次是峁顶，阳坡最低，且显著性差异；草原区为峁顶>阴坡>阳坡，三者之间具有显著性差异。土壤全P的变异性较小。森林区和草原区均以峁顶最大，显著大于阳坡和阴坡，而森林草原区为峁顶最小。K含量与P一样，变异较小，仅森草区在不同坡位间表现出了差异性，两个土层，均是阳坡含量最高，而阴坡与峁顶无显著性差异。总的来说，有机C和全N含量变异较大，但总体上还是表现为阴坡与峁顶含量较高，显著高于阳坡，但两者间不具有显著性差异。全P和全K的含量较稳定，在不同坡位间含量虽略有不同，但都不具有显著性差异。

图1 不同坡位间土壤有机C、全N、全P、全K含量Fig.1 Contents of soil organic carbon, total nitrogen, phosphorus and potassium of different slope position小写字母相同表示差异不显著(P<0.05)

2.1.2 不同植被区土壤有机C、全N、全P、全K含量

土壤有机C、全N、全P、全K在不同植被区的含量如图2所示。0—10 cm土壤显著高于10—20 cm土壤，且两个土层变化规律基本相同。土壤有机C含量，阴坡和阳坡均以森林区最高，森林草原区居中，草原区最低，峁顶则以森林区最高，森草区最低。土壤全N的变化规律与有机C相似，均表现为森林区最高，而阴坡草原区最低，0—10 cm土层3个植被区之间差异显著，10—20 cm土层森林区与森林草原区之间差异不显著，与草原区差异显著；峁顶森草区最低，3个植被区间具有显著性差异；阳坡为森林草原区最低，0—10 cm土层森林区与森草区和草原区具有显著性差异，10—20cm土层森林区与草原区差异性不显著，与森林草原区差异性显著。全P含量稳定，变异性小，仅峁顶表现出了差异，森林区含量最高，其次是草原区，森林草原区最小，且差异显著，阴坡和阳坡植被区间无显著性差异。全K含量0—10 cm土层仅阳坡的土壤全钾表现出显著的差异，表现为森林草原区显著高于森林区和草原区，10—20 cm土层下峁顶3个植被区间不具有显著性差异，阴坡与阳坡都以草原区最高，森林区最低，两者差异显著。

图2 不同植被区土壤有机C、全N、全P、全K含量Fig. 2 Contents of soil organic carbon, total nitrogen, phosphorus and potassium under different vegetation area

2.2 土壤有机C、全N、全P、全K的生态化学计量特征

表2所示为土壤的生态化学计量比，土壤C/N、C/P、C/K、N/P、N/K比都较稳定,变异系数都不大。土壤C/N比的变化范围为5.65—12.57，平均值为9.44，变异系数为21%，两土层的C/N比具有相同的变化规律，3因素方差分析表明，3个植被区不同坡位以及不同土层之间都不具有显著性差异。土壤全P、全K含量较稳定，因而P/K比很稳定，除森林区10—20 cm土层为0.04外，其余都为0.03。3因素方差分析表明，C/P、C/K、N /P、N/K比在不同土层、不同植被区、不同坡位间均表现出显著性差异，表层土壤显著高于底层土壤；森林区显著高于森林草原区及草原区，后两者之间差异性不显著；阴坡及峁顶显著高于阳坡，而前两者之间差异性不显著。C/P比的变化范围为3.62—17.32，平均值为8.15，变异系数为20%，C/K比的变化范围为0.10—0.55，平均值为0.26，变异系数为22%，N/P比的变化范围为0.43—1.38，平均值为0.86，变异系数为13%，N/K比的变化范围为0.01—0.05，平均值为0.03，变异系数为15%。这是因为P、K元素含量较稳定，所以C/P比与C/K比以及N/P比与N/K比就只受C、N元素含量的影响，故C/P比与C/K比与有机C的变化规律一致，而N/P比和N/K比与全N的变化规律一致。

表2 土壤化学计量特征

2.3 土壤有机C、全N、全P、全K的生态化学计量比的相关性

对土壤全N、有机C、全P、全K以及全N、有机C、全P、全K化学计量比之间的相关性分析得出，养分全量之间全N和有机C具有极显著正相关关系(P<0.01)，表现出相对一致的变化规律；有机C和全P，全N和全P之间虽然也呈极显著的相关关系，但相关系数相对较小。全K和有机C、全N、全P之间都相关性不显著。

养分全量和化学计量比之间的相关性分析可知，全N和C/P、C/K比具有极显著的相关关系；全C和N/P、N/K比具有极显著的相关关系；全P和C/K比相关性显著，和N/K比相关性极显著。

表3 土壤养分含量与化学计量比之间的相关性分析

*表示显著相关(P<0.05); **表示极显著相关(P<0.01)；“—”表示存在自相关关系，不宜进行相关分析

3 讨论

3.1土壤有机C、全N、全P、全K及其生态化学计量特征对土层、坡向及植被区的响应

在所研究的区域，土壤养分随着土层的加深而降低，其中以有机C和全N含量降低最多，而全P、全K降低较少，这与魏孝荣和邵明安[18]得出的实验结果一致。这是因为表层土壤受外界环境因素及植被枯落物养分归还的影响，导致养分首先在土壤表层密集，然后再随水或者其他介质向下层迁移扩散，而且土壤C、N除受土壤母质的影响外，还受枯落物的分解以及植物的吸收利用的影响，因而存在着较大的空间变异性，而P、K主要受土壤母质的影响，因而变异性较小[19]。本研究所得的C/N比的平均值为9.44，低于中国土壤的C/N比平均值(中国土壤的C/N比平均值在10—12[20])，土壤有机层的C/N比较低表明有机质具有较快的矿化作用，从有机层到矿物层，随着土壤厚度的增加，C/N比一般会降低[8]，而本研究得出不同土层间的C/N比差异性不显著，这可能是因为本研究所采土样的深度太浅，未深入到矿物层的缘故。与土壤有机C和全N相比，土壤C/N比维持相对稳定，这验证了不同生态系统土壤C/N比相对稳定的结果[21- 22]，这同时也符合化学计量学的基本原则，即有机物质的形成需要一定数量的氮和其他营养成分与其相应的相对固定比率的碳[3]。不同土层间C/P、C/K、N/P、N/K比差异性显著，这是因为土壤中全P、全K含量相对稳定，C/P、C/K、N/P、N/K比主要受土壤有机C或者全N含量的影响，因而呈现较大的变异性。

坡向对土壤有机C、全N、全P、全K以及C/N、C/P、C/K、N/P、N/K、P/K比影响较为明显，本研究结果得出，3个植被区不同坡位间养分含量都表现为阴坡>峁顶>阳坡，阳坡土壤养分含量最小，与阴坡及峁顶几乎都具有显著性差异，显示了土壤养分阴坡聚集，峁顶和阳坡流失的特征。这是因为阴坡植被茂盛，养分较易富集，峁顶宽阔、平坦，侵蚀相对较弱，较之阳坡土壤养分得到了一定的积累，阳坡植被稀疏，水土流失严重，导致养分流失也较为严重。周萍等[23]的研究表明，黄土丘陵区阴坡草本群落的物种高达20多种，较阳坡高30%，物种多样性不同，导致地上生物量及枯落物也存在差异，这可能也是阳坡与阴坡差异性显著的原因。不同坡位间C/N比不具有显著性差异，而C/P、C/K、N/P、N/K比都表现为阴坡及峁顶显著大于阳坡，这是因为阳坡的有机C、全N含量小于阴坡及峁顶的含量，而P、K含量稳定，因而阳坡的C/P、C/K、N/P、N/K比显著低于阴坡及峁顶。

植被类型也对土壤养分有着重要的影响，各坡面上的植物群落不相同，不同植物群落根系活动深度不同，对土壤养分的吸收强度和深度也不同，从而在对土壤养分的影响强度和深度上存在显著的差异[18]。本研究结果得出，土壤有机C、全N、全P三元素含量为森林区(平均值为6.70、0.67、0.62 mg/g)>草原区(平均值为4.32、0.45、0.61 mg/g)>森林草原区(平均值为3.79、0.43、0.57 mg/g)，这可能与本实验选取的植被区植被类型和盖度不同有关，森林区有辽东栎、刺槐，灌木狼牙刺等以及各类草本，植被总盖度平均值为39%；森林草原区有灌木沙棘及各种草本植物，植被总盖度平均值为23%；草原区生长有大量的灌木沙棘及各类草本植物，植被总盖度平均值为56%，就植被盖度而言草原区>森林区>森林草原区，而森林区生长有深根系的乔木，这可能是导致森林区的土壤养分含量大于森林草原区的原因，这与赵护兵等[47]研究得出的乔木植被类型的生物量、氮磷养分累积量明显高于灌木植被类型,灌木植被类型则高于草地植被类型的结论相一致。

3.2 土壤C/N/P比的指示作用

土壤C/N/P比是有机质或其他成分中的C素与N素、P素总质量的比值，是土壤有机质组成和质量程度的一个重要指标。土壤C/N/P比主要受区域水热条件和成土作用特征的控制, 由于气候、地貌、植被、母岩、年代、土壤动物等土壤形成因子和人类活动的影响, 土壤C、N、P总量变化很大土壤C、N、P总量变化很大, 使得土壤C/N/P比的空间变异性较大[8]。有关研究指出，植物、凋落物和土壤C/N/P比值可以作为养分限制、C/N/P饱和的诊断和有效预测指标[25- 26]。C/N比是土壤质量的敏感指标，而且C/N比会影响到土壤中有机C和N的循环[27]。本研究表明，在不同土层，不同植被区及不同坡位C/N比差异不明显，这与王维奇等[28]的研究结果相一致，主要是因为C、N元素之间具有极显著的相关关系，而且对环境变化的响应几乎是同步的[21]，同时C和N作为结构性成分，其积累和消耗过程存在相对固定的比值[22]。目前部分土壤N储量估算和生态系统C模型研究中常将土壤C/N比视为一个常数, 并根据土壤和生物量中C含量以及C/N比, 近似估计大部分土壤和生物量的N储量[1]。N/P比可用作N饱和的诊断指标，并被用于确定养分限制的阈值[25- 26]。本研究所得土壤N/P比的平均值为0.86，其中森林区的平均值为1.07，森林草原区的平均值为0.75，草原区的平均值为0.74，都远远低于其他研究所得的N/P比，而P含量与其他研究所得结果相差不大，这从另一个方面验证了黄土丘陵地区土壤的N缺乏。

4 结论

土壤养分受土层、植被类型及坡向的影响。表层土壤显著高于底层土壤；森林区>森林草原区>草原区；阴坡>峁顶>阳坡。

土壤C/N较稳定，平均值为9.44，低于中国土壤的平均值，P/K比值不变，为0.03，C/P、C/K、N/P、N/K在不同土层、不同植被区、不同坡位间均表现出显著性差异，N/P比较低。

土壤有机C和全N极显著正相关，全N和全P极显著正相关。

土壤养分含量受植被类型及植被盖度的影响，森林区>草原区>森林草原区。

[1] Han X G, Li L H, Huang J H. An introduction to biogeochemistry. Beijing: Higher Education Press,1999.

[2] Elser J J, Fagan W F, Denno R F, Dobberfuhl D, Folarin A, Huberty A, Interlandi S, Kilham S S, McCauley E, Schulz K L, Siemann E H, Sterner RW. Nutritional constraints in terrestrial and freshwater food webs. Nature, 2000, 408: 578- 580.

[3] Sterner R W, Elser J J. Ecological stoichiometry: the biology of elements from molecules to the biosphere. Princeton: Princeton University Press, 2002.

[4] He J S, Han X G. Ecological stoichiometry: Searching for unifying principles from individuals to ecosystems. Chinese Journal of Plant Ecology, 2010, 34(1): 2- 6.

[5] Elser J J, Sterner R W, Gorokhova E, Fagan W F, Markow T A, Cotner J B, Harrison J F, Hobbie S E, Odell G M, Weider L J. Biological stoichiometry from genes to ecosystems. Ecology Letters, 2000,3(6):540- 550.

[6] Elser J J, Acharya K, Kyle M, Cotner JB, Makino W, Markow T A, Watts T D, Hobbie S E, Fagan W F, Schade J, Hood J, Sterner RW. Growth rate-stoichiometry couplings in diverse biota. Ecology Letters, 2003, 6: 936- 943.

[7] Tessier J T，Raynal D J. Use of nitrogen to phosphorus ratios in plant tissue as indicator of nutrient limitation and nitrogen saturation. Journal of Applied Ecology, 2003, 40: 523- 534.

[8] Wang S Q, Yu G R. Ecological stoichiometry characteristics of ecosystem carbon, nitrogen and phosphorus elements. Acta Ecologica Sinica, 2008, 28(8): 3937- 3947.

[9] Zhang L X, Bai Y F, Han X G. Application of N:P stoichiometry to ecology studies. Acta Botanica Sinica, 2003, 45: 1009- 1018.

[10] Zeng D H, Chen G S. Ecological stoichiometry: a science to explore the complexity of living systems. Acta Phytoecologica Sinica, 2005, 29(6):1007- 1019.

[11] Gao S P, Li J X, Xu M C, Chen X, Dai J. Leaf N and P stoichiometry of common species in successional stages of the evergreen broad-leaved forest in Tiantong National Forest Park, Zhejiang Province, China. Acta Ecologica Sinica, 2007, 27(3): 947- 952.

[12] Ren S J, Yu G R, Tao B, Wang S Q. Leaf nitrogen and phosphorus stoichiometry across 654 terrestrial plant species in NSTEC. Environmental Science,2007,28(12):2665- 2673.

[13] Zhang L X, Bai Y F, Han X G. Differential responses of N:P stoichiometry ofLeymuschinensisandCarexkorshinskyito N additions in a steppe ecosystem in Nei Mongol. Acta Botanica Sinica, 2004, 46(3): 259- 270.

[14] Han W, Fang J Y, Guo D, Zhang Y. Leaf nitrogen and phosphorus stoichiometry across 753 terrestrial plant species in China. New Phytologist, 2005, 168:377- 385.

[15] Luo Y Y, Zhang Y, Zhang J H, Ka Z J, Shang L Y, Wang S Y. Soil stoichiometry characteristics of alpine meadow at its different degradation stages. Chinese Journal of Ecology, 2012,31(2): 254- 260.

[16] Tian H Q, Chen G S, Zhang C, Melillo J M, Hall C A S. Pattern and variation of C:N:P ratios in China′s soils: a synthesis of observational data. Biogeochemistry, 2010, 98(1/3): 139- 151.

[17] Liu R, Zhang W G, Jiang X L, Zhang J. Study on the characteristics of degradation succession ofElymusnutanscommunity and its correlation to soil properties. Pratacultural Science, 2010, 27(10): 96- 103.

[18] Wei X R, Shao M A. The distribution of soil nutrients on sloping land in the gully region watershed of the Loess Plateau. Acta Ecologica Sinica, 2007, 27(2): 603- 612.

[19] Liu X Z, Zhou G Y, Zhang D Q, Liu S Z, Chu G W, Yan J H. N and P stoichiometry of plant and soil in lower subtropical forest successional series in southern China. Chinese Journal of Plant Ecology, 2010, 34(1): 64- 71.

[20] Huang C Y, Pedology. Beijing: Chinese Agricultural Press,2000.

[21] Cleveland C C，Liptzin D. C∶N∶P stoichiometry in soil: is there a “Redfield ratio” for the microbial biomass?. Biogeochemistry, 2007, 85:235- 252.

[22] Chapin S F III, Matson P, Mooney H A. Principles of terrestrial ecosystem ecology. Springer Verlag, New York, 2002.

[23] Zhou P, Liu G B, Hou X L. Biomass and species diversity of herbosa at different position and aspects of slope in the hilly-gully region of Loess Plateau. Science of Soil and Water Conservation, 2009,7(1):67- 73.

[24] Zhao H B, Liu G B, Hou X L. The main vegetation types loess hilly-gully region basin nutrient cycle characteristics. Acta Prataculturae Sinica, 2006, 15(3):63- 69.

[25] Gusewell S, Koerselman W, Verhoeven JT A. Biomass N:P ratios as indicators of nutrient limitation for plant populations in wetlands. Ecological Applications, 2003, 13(2): 372- 384.

[26] Tessier J T, Raynal D J. Use of nitrogen to phosphorus ratios in plant tissue as an indicator of nutrient limitation and nitrogen saturation. Journal of Applied Ecology, 2003, 40: 523- 534.

[27] Ren S J, Cao M K, Tao B, Li K R. The Effects of Nitrogen Limitation on Terrestrial Ecosystem Carbon Cycle: a Review. Progress in Geography, 2006,25(4): 58- 67

[28] Wang W Q, Tong C, Jia R X, Zeng C S. Ecological stoichiometry characteristics of wetland soil carbon, nitrogen and phosphorus in different water-flooded frequency. Journal of Soil and Water Conservation, 2010, 24(3): 238—242.

参考文献:

[1] 韩兴国，李凌浩，黄建辉. 生物地球化学概论. 北京: 高等教育出版社， 1999.

[4] 贺金生，韩兴国.生态化学计量学: 探索从个体到生态系统的统一化理论. 植物生态学报,2010, 34 (1): 2- 6.

[8] 王绍强，于贵瑞.生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征. 生态学报，2008，28(8):3937- 3947.

[10] 曾德慧，陈广生. 生态化学计量学:复杂生命系统奥秘的探索. 植物生态学报，2005，29(6): 1007- 1019.

[11] 高三平，李俊祥，徐明策，陈熙，戴洁. 天童常绿阔叶林不同演替阶段常见种叶片N、P 化学计量学特征. 生态学报，2007，27(3):947- 952.

[12] 任书杰，于贵瑞，陶波，王绍强. 中国东部南北样带654种植物叶片氮和磷的化学计量学特征研究. 环境科学，2007，28(12):2665- 2673.

[13] 张丽霞，白永飞，韩兴国. 内蒙古典型草原生态系统中N素添加对羊草和黄囊苔草N∶P化学计量学特征的影响. 植物学报，2004，46(3):259- 270.

[15] 罗亚勇，张宇，张静辉，卡召加，尚伦宇，王少影.不同退化阶段高寒草甸土壤化学计量特征.生态学杂志，2012，31(2):254- 260.

[17] 刘蓉，张卫国，江小雷，张军.2010． 垂穗披碱草群落退化演替的植被特性及其与土壤性状的相关性研究． 草业科学，27(10): 96- 103.

[18] 魏孝荣，邵明安.黄土高原沟壑区小流域坡地土壤养分分布特征.生态学报, 2007,27(2):603- 612.

[19] 刘兴诏,周国逸,张德强,刘世忠，褚国伟，闫俊华.南亚热带森林不同演替阶段植物与土壤中N、P的化学计量特征.植物生态学报,2010, 34(1): 64- 71.

[20] 黄昌勇.土壤学.北京：中国农业出版社，2000.

[23] 周萍，刘国斌，候喜禄.黄土丘陵区不同坡向及坡位草本群落生物量及多样性研究.中国水土保持科学,2009,7(1):67- 73.

[24] 赵护兵,刘国彬,侯喜禄.黄土丘陵区流域主要植被类型养分循环特征.草业学报，2006,15(3):63- 69.

[27] 任书杰，曹明奎，陶波，李可让. 陆地生态系统氮状态对碳循环的限制作用进展，地理科学进展，2006,25(4)：58- 67

[28] 王维奇，仝川,贾瑞霞.不同淹水频率下湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征.水土保持学报,2010,24(3):238- 242.

Soilecologicalstoichiometryunderdifferentvegetationareaonloesshilly-gullyregion

ZHU Qiulian1,2,3, XING Xiaoyi1,3, ZHANG Hong1,3, AN Shaoshan1,3,*

1StateKeyLaboratoryofSoilErosionandDrylandAgricultureofLoessPlateau,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shanxi, 712100,China2DepartmentofAgricultureandForestry,TibetVocationalandTechnicalCollege,Lhasa850030,China3CollegeofResourceandEnvironmentalScience,NorthwestAgricultureandForestryUniversity,Yangling,Shanxi, 712100,China

The objective of this study was to clarify the soil stoichiometric characteristics of three vegetation areas (forest area, forest-meadow area and meadow area) in loess hill and gully region. The soil at different slope aspects were selected to measure their organic carbon (C), total nitrogen (N), total phosphorous (P), and total potassium (K) contents. The results indicated that there were obvious differences in soil nutrient contents and their stoichiometry under different vegetation areas and slope aspects. The C and N had larger variability, the P and K had smaller variability. Soil nutrient contents of surface were higher than the sub-layer soil. The C and N had larger variability than the P and K in the same soil layer. Sunny slope′s nutrient content was the least. Soil nutrient contents were influenced by vegetation types and coverage. Soil C/N、C/P、C/K、N/P、N/K ratio were relatively stable, C/N ratio range from 5.65 to 12.57, and the mean value was 9.44; C/P ratio change from 3.62 to 17.32, the mean value was 8.15;C/K ratio change from 0.10 to 0.55, the mean value was 0.26; N/K ratio change from 0.01 to 0.05, the mean value was 0.03;P/K ratio was roughly unchanged at 0.03. The organic C was very significant correlation with the total N and there was significant correlation between total P and K.

soil ecological stoichiometry；loess hill and gully area；vegetation area；slope aspects

国家自然科学基金重点基金(41030532); 国家自然科学基金面上项目(41171226)；西北农林科技大学“优秀青年人才科研专项”(QN2011049)资助项目

2012- 12- 10;

2013- 04- 18

*通讯作者Corresponding author.E-mail: shan@ms.iswc.ac.cn

10.5846/stxb201212101772

朱秋莲，邢肖毅，张宏，安韶山.黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征.生态学报,2013,33(15):4674- 4682.

Zhu Q L, Xing X Y, Zhang H, An S S.Soil ecological stoichiometry under different vegetation area on loess hilly-gully region.Acta Ecologica Sinica,2013,33(15):4674- 4682.