林业科学

作者：张城伟1,王兴2,3,安可4,吴子昊1,张静宜5,6,钟泽坤5,*

单位：1. 西北农林科技大学生命科学学院　杨凌 7121002. 西北农林科技大学农学院　杨凌 7121003. 陕西省循环农业工程技术研究中心　杨凌 7121004. 定边县气象局　定边 7186005. 西北农林科技大学水土保持科学与工程学院　杨凌 7121006. 西北农林科技大学创新实验学院　杨凌 712100

关键词：黄土高原,植被恢复,生态化学计量,内稳态,干旱度

基金：国家自然科学基金项目（42207368）；中国博士后科学基金项目（2023M742855）；陕西省博士后科研项目（2023BSHYDZZ84）。

目的: 分析黄土丘陵区不同干旱区域典型退耕植被叶片-土壤生态化学计量特征与植物内稳态差异，从植物养分利用策略和稳态维持能力的角度确定适宜不同干旱水平的植被恢复类型；并通过解析不同干旱区域典型退耕植被生态化学计量特征与植物内稳态差异驱动的养分循环过程，为黄土丘陵区植被优化调整和土壤养分管理提供科学依据。方法: 沿黄土高原由南向北的干旱梯度，在富县（干旱度0.641）、宝塔区（干旱度0.718）和米脂县（干旱度0.764）选取17年生刺槐人工林、灌木林和撂荒地，分析其叶片和土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）含量及化学计量特征，解析各组分的耦合关系并量化叶片内稳态特征。结果: 1）刺槐人工林叶片碳、氮含量分别低于和高于其他植被恢复类型，撂荒地叶片磷含量和碳氮比最高，而灌木林叶片碳磷比、氮磷比最高；撂荒地土壤碳含量、碳氮比和碳磷比总体上高于其他植被恢复类型，刺槐人工林土壤氮含量和氮磷比最低，但其土壤磷含量显著高于灌木林和撂荒地。2）随干旱度增加，宝塔区叶片碳和氮含量分别较富县降低了8.77%和6.64%，而磷含量则增加了34.25%；米脂县叶片碳和氮含量分别较富县降低了1.01%和44.53%，而磷含量则增加了16.02%；随干旱度增加，叶片碳磷比和氮磷比变化趋势分别与碳、氮相同，分别呈先降后增和降低趋势；而碳氮比则呈升高趋势。3）土壤碳含量（富县、宝塔区、米脂县平均值分别为7.47、3.44和2.67 g·kg?1，下同）、氮含量（平均值分别为0.66、0.36和0.37 g·kg?1）及碳氮比（平均值分别为11.62、9.62和7.59）、碳磷比（平均值分别为14.89、9.25和6.64）和氮磷比（平均值分别为1.37、0.99和0.92）随干旱度增加均呈降低趋势，土壤磷含量（平均值分别为0.50、0.36和0.40 g·kg?1）则呈先降后增趋势。4）干旱度增加和撂荒地向林地的转变分别加剧植被生长受氮限制和磷限制的程度；Mantel分析显示，叶片和土壤碳、氮、磷含量及其化学计量之间均存在不同水平的显著相关关系，干旱度较植被类型和土层深度对叶片和土壤指标的影响更高。5）不同退耕植被维持叶片化学计量内稳态的能力存在明显差异；各植被类型叶片碳均属绝对稳态型，撂荒地和灌木林叶片氮、磷呈现出弱稳态或敏感型特征，且撂荒地叶片碳磷比表现为敏感态或弱稳态，刺槐及灌木叶片碳氮比、氮磷比呈现出敏感型特征。结论: 干旱度是调控退耕植被叶片-土壤碳、氮、磷化学计量特征的关键环境因子；刺槐人工林在黄土丘陵区不同干旱区能更有效地维持叶片内稳性以适应不同干旱度下土壤碳、氮、磷及其化学计量变异，其适应能力强于灌木林和撂荒地，可作为该区域植被恢复与重建的主要树种；在干旱度较高的区域以及撂荒地应补充氮肥，而相对湿润的灌木林和乔木林应增施氮、磷肥。

来源：2025年第6期

《林业科学》期刊编辑部

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