本科化学论文提纲

论文题目：荒漠化草原土壤和典型草本植物养分化学计量特征对长期施肥的响应

摘要：氮（N）和磷（P）作为荒漠化草原生态系统中主要的养分限制因子,在生态系统的养分循环和利用方面起着重要的作用。目前,在同一荒漠生态系统中同时开展不同养分添加的试验比较有限。因此,为了研究外源养分添加后荒漠草本植物的养分利用策略及碳（C）分配格局的变化。本文以腾格里沙漠东南缘的典型荒漠化草原为研究区,进行了长期的（2007-2018年）野外N、P和N、P共同添加实验。分析了荒漠化草原生态系统中土壤理化性质、土壤胞外酶活性以及不同功能型草本植物根部和地上部养分化学计量特征的变化。主要得到以下结果:（1）长期施肥显著改变了荒漠化草原土壤理化属性和化学计量比,并且导致了土壤SOC的积累。N素添加降低了土壤p H,使得表层土壤P受到限制;而P素添加增加了土壤N的含量,但随着施肥浓度的升高也会使得土壤N受到限制。相反,N、P共施增加了土壤全N、全P以及有效养分的含量,但相对于P来说土壤更受N限制。可见,在N素受限的荒漠化草原,N、P共施更有利于土壤养分供给。（2）长期施肥改变了土壤胞外酶活性及其化学计量比。高N添加显著降低了四种土壤胞外酶活性和酶C/N,但增加了土壤酶C/P和N/P;而施加P肥和N、P共施对土壤酶活性的影响规律不一致。此外,土壤C、N、P相关酶的平均比值均偏离了全球生态的1:1:1,且表现出微生物对N的需求大于C和P,这说明在荒漠化草原生态系统中土壤微生物更容易受到N的限制。（3）施肥处理、植物类型、植物器官以及它们的交互作用对植物体内C、N、P的含量均产生了显著影响。N素添加促进了多年生植物尤其是非禾本科和豆科植物对P的吸收,但会显著降低一年生植物根部P的含量。P素添加也会促进植物对N的吸收,但高P添加降低了豆科植物根部N和P的含量。N、P共施后一年和多年生植物体内的N和P含量均有所提高,但显著降低了豆科植物地上部的N含量,同时显著降低了一年生植物根部和多年生非禾本科植物地上部的P含量。此外,施肥会降低植物体内的C含量,多年生禾本科植物的C含量则表现出显著的器官差异,其地上部的C含量在施加N肥和P肥后是显著降低的,而根部却是显著增加的。多年生禾本科植物具有较大的根系表面积,其地上部的Mn含量均远高于其它植物。（4）长期施肥改变了荒漠化草原植物化学计量比。施肥会降低不同功能型植物地上部的C/N和C/P,但N、P共施显著增加了多年生非禾本科植物地上部的C/P。然而,施肥对不同功能型植物根部的C/N和C/P影响规律不一致。植物（除豆科植物）N/P在N素添加以及N、P共同添加后是显著增加的,尤其是一年生植物的变化趋势随施肥水平的变化更加显著,而豆科植物体内的N/P是显著降低的。相反,P素添加降低了多年生非禾本科和豆科植物地上部的N/P,但不会显著降低一年生植物和多年生禾本科植物地上部的N/P。以上表明,长期施肥会改变草本植物养分利用率和C同化能力并加强C向植物根部的分配。综上,不同功能型草本植物对养分的利用策略存在差异,荒漠化草原生态系统更容易受N的限制,而豆科植物具有固N作用更容易受P的限制。外源N素输入导致的土壤N素有效性提升后会凸显P素对植物生长的限制性作用,P素输入会限制豆科植物对N的吸收。N、P共施更有利于荒漠化草原土壤养分的供应,但也会使得一年生植物根部以及多年生非禾本科植物地上部P的吸收受到限制。另外,土壤理化性质对土壤胞外酶活性和植物化学计量比的变化均起着重要的作用。

关键词：施肥;荒漠化草原;土壤胞外酶活性;植物功能型;生态化学计量

学科专业：环境科学与工程 环境科学

中文摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究目的

1.3 国内外研究进展

1.3.1 氮沉降研究进展

1.3.2 荒漠化草原施肥研究进展

1.3.3 土壤酶活性及其化学计量比

1.3.4 生态化学计量

1.3.5 生态化学计量对全球变化的响应

1.4 存在的问题

1.5 研究内容与思路

1.5.1 研究内容

1.5.2 拟解决的关键问题

1.5.3 创新点

1.5.4 技术路线

第二章 材料与方法

2.1 研究区概况

2.2 样地布设

2.3 研究植物选择

2.4 样品采集与处理

2.5 样品测定方法

2.5.1 土壤理化性质的测定

2.5.2 植物养分含量的测定

2.5.3 土壤酶活性的测定

2.6 实验试剂与仪器

2.6.1 实验所用试剂

2.6.2 实验所用仪器

2.7 数据处理与分析

第三章 氮添加对土壤和植物养分化学计量特征的影响

3.1 土壤理化性质及其化学计量比随氮肥处理水平的变化

3.2 土壤酶活性及其化学计量比随氮肥处理水平的变化

3.3 不同功能型植物各器官中养分含量随氮肥处理水平的变化

3.4 不同功能型植物C、N、P化学计量比随氮肥处理水平的变化

3.5 讨论

3.5.1 氮素添加对土壤养分含量及化学计量比和有机碳积累的影响

3.5.2 土壤酶活性及其化学计量比的变化及指示意义

3.5.3 氮素添加对植物养分吸收及碳分配的影响

3.5.4 植物C、N、P化学计量比的变化及其指示意义

3.5.5 土壤酶活性及其与植物化学计量比变化的驱动因素

3.6 小结

第四章 磷添加对土壤和植物养分化学计量特征的影响

4.1 土壤理化性质及其化学计量比随磷肥处理水平的变化

4.2 土壤酶活性及其化学计量比随磷肥处理水平的变化

4.3 不同功能型植物各器官中养分含量随磷肥处理水平的变化

4.4 不同功能型植物C、N、P化学计量比随磷肥处理水平的变化

4.5 讨论

4.5.1 磷素添加对土壤养分含量及化学计量比和有机碳积累的影响

4.5.2 土壤酶活性及其化学计量比的变化及指示意义

4.5.3 磷素添加对植物养分吸收及碳分配的影响

4.5.4 植物C、N、P化学计量比的变化及其指示意义

4.5.5 土壤酶活性及其与植物化学计量比变化的驱动因素

4.6 小结

第五章 氮磷共施对土壤和植物养分化学计量特征的影响

5.1 土壤理化性质及其化学计量比随氮磷共施水平的变化

5.2 土壤酶活性及其化学计量比随氮磷共施水平的变化

5.3 不同功能型植物各器官中养分含量随氮磷共施水平的变化

5.4 不同功能型植物C、N、P化学计量比随氮磷共施水平的变化

5.5 讨论

5.5.1 氮磷共施对土壤养分含量及化学计量比和有机碳积累的影响

5.5.2 土壤酶活性及其化学计量比的变化及指示意义

5.5.3 氮磷共施对植物养分吸收及碳分配的影响

5.5.4 植物C、N、P化学计量比的变化及其指示意义

5.5.5 土壤酶活性及其与植物化学计量比变化的驱动因素

5.6 小结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 研究展望

参考文献

致谢