汪旭明,曾冬萍,閔慶文,仝川,王維奇?,張永勛,鄭江閩

(1.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,350007,福州;2.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,100101,北京; 3.福州市農(nóng)業(yè)局,350005,福州)

福州茉莉花種植園土壤化學(xué)計量比及其對碳釋放潛力的影響

汪旭明1,曾冬萍1,閔慶文2,仝川1,王維奇1?,張永勛2,鄭江閩3

(1.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,350007,福州;2.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,100101,北京; 3.福州市農(nóng)業(yè)局,350005,福州)

選取有機茉莉花種植園、常規(guī)茉莉花種植園、茉莉花+龍眼間作種植園為研究對象,通過測定3種種植園土壤全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全鉀(TK)質(zhì)量分?jǐn)?shù)及二氧化碳(CO2)釋放潛力,研究不同種植方式下茉莉花種植園土壤化學(xué)計量比及其對碳釋放潛力的影響。結(jié)果表明:1)3種茉莉花種植園土壤碳氮質(zhì)量比值(C/N)分別為11.33、10.93、9.48,碳磷質(zhì)量比值(C/P)為23.23、25.33、10.91,碳鉀質(zhì)量比值(C/K)為1.02、0.88、1.66,氮磷質(zhì)量比值(N/P)為2.05、2.32、1.14,氮鉀質(zhì)量比值(N/K)為0.09、0.08、0.17,磷鉀質(zhì)量比值(P/K)為0.04、0.03、0.15;2)3種茉莉花種植園土壤C/N表現(xiàn)為有機茉莉花種植園＞常規(guī)茉莉花種植園＞茉莉花+龍眼間作種植園,有機茉莉花種植園土壤N/P顯著低于常規(guī)茉莉花種植園,土壤P/K則相反,茉莉花+龍眼間作種植園土壤C/P、N/P顯著低于常規(guī)茉莉花種植園,土壤C/K、N/K、P/K則相反;3)3種茉莉花種植園土壤CO2釋放潛力分別為5.80、3.79、4.92 μg/(g·d),但差異性均不顯著,茉莉花+龍眼間作種植園土壤C/P、C/K、N/P、N/K對CO2釋放潛力的剖面變化具有一定指示作用,間作 有機種植相結(jié)合是福州茉莉花種植系統(tǒng)較合理的種植模式。

土壤化學(xué)計量比;CO2釋放潛力;種植方式;茉莉花種植園

生態(tài)化學(xué)計量學(xué)作為研究生物系統(tǒng)能量和多種化學(xué)元素平衡的科學(xué)[1],為探究土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)循環(huán)提供了新思路[2]。國外對生態(tài)化學(xué)計量學(xué)開展了較為廣泛而深入的研究[3-4],我國學(xué)者近年來也對該學(xué)科給予了高度關(guān)注[5-6]。 綜觀當(dāng)前關(guān)于土壤生態(tài)化學(xué)計量學(xué)的研究,主要是針對土壤C、N、P 3種元素,有關(guān)鉀(K)的生態(tài)化學(xué)計量學(xué)研究鮮見報道。土壤K為植物生長提供所需養(yǎng)分,有利于增強植物的抗逆性,對植物生長起重要的調(diào)節(jié)作用[7-8],因此,對其進行生態(tài)化學(xué)計量學(xué)的研究具有重要意義。

土壤養(yǎng)分生態(tài)化學(xué)計量學(xué)的研究涉及森林、濕地、草原等生態(tài)系統(tǒng)[9-11],對于農(nóng)業(yè)耕作用地的關(guān)注較少。土壤養(yǎng)分的生態(tài)化學(xué)計量比是確定土壤養(yǎng)分平衡特征的一個重要參數(shù),同時是反映養(yǎng)分礦化作用和固持作用的指標(biāo)[12-13],并對土壤 大氣的碳循環(huán)過程具有良好的指示作用。王維奇等[14]研究結(jié)果表明,濕地土壤C、N、P的計量學(xué)特征對厭氧碳分解具有一定指示作用,但以好氧環(huán)境為主的花卉種植園等農(nóng)田土壤生態(tài)化學(xué)計量比對碳釋放的影響尚不清楚。據(jù)估計,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對溫室氣體總排放的貢獻率約為20%[15],并且大氣中每年有5% ～20%的CO2來源于土壤[16],農(nóng)田土壤是CO2的重要排放源[17]。農(nóng)業(yè)種植方式和管理措施,包括施肥類型和方法、灌溉措施、耕作方式和作物品種等,可通過改變土壤的理化性質(zhì)和養(yǎng)分的化學(xué)計量比影響CO2的釋放;因此,探討不同種植方式下農(nóng)田土壤化學(xué)計量學(xué)特征及其對土壤CO2釋放潛力的影響研究具有重要的理論與現(xiàn)實意義,同時可為有效減少碳源溫室氣體排放提供參考依據(jù)。

福州茉莉花多種植于河岸、沙灘等生態(tài)脆弱帶, 2014年福州茉莉花與茶文化系統(tǒng)已成為全球重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn),對于這一種植系統(tǒng)采取何種種植方式與保護措施進行管理,以更好地發(fā)揮其經(jīng)濟和生態(tài)效益等仍在探索中。筆者通過分析不同種植方式下茉莉花種植園土壤養(yǎng)分生態(tài)化學(xué)計量學(xué)特征、土壤碳(CO2)釋放及二者的關(guān)系,以期從較高養(yǎng)分固定與較低碳釋放的角度為福州茉莉花與茶文化系統(tǒng)農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)的可持續(xù)管理提供新的思路。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于福建省福州市,E118°08′～120° 31′,N25°15′～26°39′。屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候,全年冬短夏長,溫暖濕潤,雨量充沛,無霜期達326 d。年平均日照時間為1 700～1 980 h,年降水量為900～2 100 mm,年平均氣溫為19.6℃,最冷月為1—2月,最熱月為7—8月[18]。

為了探討福州茉莉花種植園可持續(xù)管理的合理種植方式,選取位于福州市近郊的3種不同種植方式茉莉花種植園為采樣點,各采樣點基本情況見表1。

2 材料與方法

2.1 土壤樣品采集及測定

2013年3月,在3種試驗樣地采集土壤樣品:在距茉莉花植株約10 cm處取0～50 cm深的土壤,分5層,每10 cm為1層,每個樣地3個重復(fù);將每一層土樣裝入自封袋中密封,同時用100 cm3的環(huán)刀對每一層土壤取樣,一并帶回實驗室;將采回的鮮土樣品自然風(fēng)干后,挑去殘體根系,研磨過2 mm篩、0.154 mm篩,分別放入自封袋中密閉,待試驗備用。

土壤密度采用環(huán)刀法測定,土壤含水量采用稱重法測定;土壤鹽度和pH值測定采用水土質(zhì)量比為2.5∶1,攪拌1 min,靜置30 min,分別用溫度鹽度儀(YSI 30)和便攜式pH測定儀(STARTER 300)測定;土壤粒徑質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用激光粒度分析儀(LaserParticle Size Analyser,Master Sizer 2000)測定;土壤全碳(Total Carbon,簡稱TC)、全氮(Total Nitrogen,簡稱TN)質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用CN元素分析儀(Vario MAX CN,Elementar,德國)測定,土壤全磷(Total Phosphorus,簡稱TP)和全鉀(Total Kalium,簡稱TK)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別采用連續(xù)流動分析儀(Skalar SAN++,荷蘭)和原子吸收分光光度計(瑞利WFX -130,中國)測定。

表1 福州茉莉花種植園基本情況Tab.1 Basic information of J.sambac plantations in Fuzhou

2.2 土壤CO2釋放潛力培養(yǎng)及測定

稱取30 g鮮土,置于120 mL的培養(yǎng)瓶中,用橡膠塞塞住瓶口,并涂用硅橡膠將其密封。在生化培養(yǎng)箱中20℃連續(xù)培養(yǎng)3 d,期間每隔1 d抽取上部空間的氣體5 mL進行濃度分析,共抽氣4次。CO2濃度采用日本島津氣相色譜儀GC -2014測定,儀器測定具體參數(shù)設(shè)置參見文獻[19]。CO2釋放潛力采用下式[20]計算:

式中:P為CO2釋放潛力,μg/(g·d);dc/dt為培養(yǎng)瓶內(nèi)氣相CO2濃度單位時間的變化,μg/(g·d);VH為培養(yǎng)瓶內(nèi)上部空間體積,L;WS為干土質(zhì)量,g;Mr為CO2的相對分子質(zhì)量,g;V為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1 mol氣體的體積,L;Tst為標(biāo)準(zhǔn)溫度,K;T為培養(yǎng)溫度,K。

2.3 數(shù)據(jù)處理方法

應(yīng)用Excel 2003和SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件對測定數(shù)據(jù)進行處理。對不同茉莉花種植園土壤全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全鉀(TK)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),碳氮質(zhì)量比值(C/N)、碳磷質(zhì)量比值(C/P)、碳鉀質(zhì)量比值(C/K)、氮磷質(zhì)量比值(N/P)、氮鉀質(zhì)量比值(N/K)、磷鉀質(zhì)量比值(P/K)及CO2釋放潛力的差異性檢驗采用SPSS 17.0 One-Way ANOVA分析,土壤環(huán)境因子與C/N、C/P、C/K、N/P、N/K、P/K及土壤C/N、C/P、C/K、N/P、N/K、P/K與CO2釋放潛力的相關(guān)性均采用SPSS 17.0中的Pearson相關(guān)分析進行。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同茉莉花種植園土壤碳、氮、磷、鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由圖1可知,有機茉莉花種植園0～50 cm土壤全碳、全氮、全磷、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍分別為11.93～15.12、1.05～1.34、0.52～0.60、12.37～13.15 mg/g,平均值分別為12.93、1.14、0.56、12.71 mg/g,變異系數(shù)分別為3.9%、4.7%、4.7%、2.2%;常規(guī)茉莉花種植園土壤全碳、全氮、全磷、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍分別為10.52～13.37、0.96～1.20、0.42～0.53、12.87～13.82 mg/g,平均值分別為11.69、1.07、0.46、13.28 mg/g,變異系數(shù)分別為9.6%、8.1%、9.4%、3.0%;茉莉花+龍眼間作種植園土壤全碳、全氮、全磷、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍分別為7.21～21.14、0.76～2.16、0.99～1.22、6.32～7.69 mg/g,平均值分別為11.46、1.20、1.07、7.01 mg/g,變異系數(shù)分別為 18.6%、17.7%、14.5%、8.8%。

由圖1還可以看出:土壤全碳、全氮、全磷、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變異系數(shù)均表現(xiàn)為茉莉花+龍眼間作種植園＞常規(guī)茉莉花種植園＞有機茉莉花種植園;茉莉花+龍眼間作種植園土壤全碳、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為除40～50 cm外隨深度增加而減小的趨勢。統(tǒng)計結(jié)果表明,不同茉莉花種植園土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為茉莉花+龍眼間作種植園＞有機茉莉花種植園＞常規(guī)茉莉花種植園,土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為常規(guī)茉莉花種植園＞有機茉莉花種植園＞茉莉花+龍眼間作種植園,而不同茉莉花種植園土壤全碳、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異性均不顯著(P＞0.05)。

圖1 不同茉莉花種植園土壤TC、TN、TP、TK質(zhì)量分?jǐn)?shù)特征Fig.1 Soil TC,TN,TP,and TK mass fractions of different J.sambac plantations

3.2 不同茉莉花種植園土壤碳、氮、磷、鉀化學(xué)計量比

由圖2可知,有機茉莉花種植園0～50 cm土壤C/N、C/P、C/K、N/P、N/K、P/K變化范圍分別為10.93～11.72、21.13～25.48、0.95～1.15、1.90～2.22、0.01～0.10、0.04～0.05,平均值分別為11.33、23.23、1.02、2.05、0.09、0.04,變異系數(shù)分別為1.56%、4.57%、3.97%、4.64%、4.67%、5.12%;常規(guī)茉莉花種植園土壤C/N、C/P、C/K、N/P、N/K、P/K變化范圍分別為10.72～11.20、24.88～26.39、0.82～0.97、2.26～2.46、0.07～0.09、0.03～0.04,平均值分別為10.93、25.33、0.88、2.32、0.08、0.03,變異系數(shù)分別為3.36%、6.78%、11.14%、4.54%、9.24%、9.91%;茉莉花+龍眼間作種植園土壤C/ N、C/P、C/K、N/P、N/K、P/K變化范圍分別為9.25～9.76、6.86～20.12、1.03～3.10、0.72～2.06、0.11～0.32、0.15～0.16,平均值分別為9.48、 10.91、1.66、1.14、0.17、0.15,變異系數(shù)分別為2.65%、14.35%、16.89%、13.19%、15.89%、12.55%。

統(tǒng)計結(jié)果表明,不同茉莉花種植園土壤C/N均存在極顯著差異(P＜0.01),并且有機茉莉花種植園、常規(guī)茉莉花種植園均分別與茉莉花+龍眼間作種植園土壤C/P、C/K、N/P、N/K、P/K存在極顯著差異(P＜0.01);有機茉莉花種植園與常規(guī)茉莉花種植園土壤N/P、P/K存在顯著差異(P＜0.05),但它們的C/P、C/K、N/K差異性不顯著(P＞0.05)?？傮w而言,C/N表現(xiàn)為有機茉莉花種植園＞常規(guī)茉莉花種植園＞茉莉花+龍眼間作種植園,N/P表現(xiàn)為常規(guī)茉莉花種植園＞有機茉莉花種植園＞茉莉花+龍眼間作種植園,P/K表現(xiàn)為茉莉花+龍眼間作種植園＞有機茉莉花種植園＞常規(guī)茉莉花種植園。有機茉莉花種植園與常規(guī)茉莉花種植園C/P、C/K、N/K差異性不顯著(P＞0.05),但它們的C/P明顯高于茉莉花+龍眼間作種植園(P＜0.01),C/ K、N/K則均明顯低于茉莉花+龍眼間作種植園(P＜0.01)。主要因為有機茉莉花種植園土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于常規(guī)茉莉花種植園,而土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯低于后者;茉莉花+龍眼間作種植園土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于常規(guī)茉莉花種植園,而土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯低于后者。與此同時,茉莉花+龍眼間作種植園土壤C/P、C/K、N/P、N/K均表現(xiàn)為除40～50 cm外隨深度增加而減小的趨勢(圖2),與其土壤全碳、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨深度變化的特征一致(圖1)。

圖2 不同茉莉花種植園土壤C/N、C/P、C/K、N/P、N/K、P/K特征Fig.2 Soil C/N,C/P,C/K,N/P,N/K,P/K of different J.sambac plantations

3.3 不同茉莉花種植園土壤碳、氮、磷、鉀計量比的影響因子分析

3種茉莉花種植園土壤環(huán)境因子是土壤碳、氮、磷、鉀計量比的影響因子,分別對它們進行相關(guān)分析,結(jié)果見表2。可知,土壤密度與有機茉莉花種植園土壤C/N顯著負相關(guān)(P＜0.05),與其N/K、P/K呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。土壤含水率與有機茉莉花種植園土壤C/P顯著負相關(guān)(P＜0.05),與其C/ K、N/P、N/K呈極顯著負相關(guān)(P＜0.01),與常規(guī)茉莉花種植園土壤 C/K、N/K呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。土壤鹽度與茉莉花+龍眼間作種植園土壤C/P、C/K、N/P、N/K均呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01),土壤pH值與有機茉莉花種植園土壤C/P極顯著負相關(guān)(P＜0.01),與其C/K、N/P及常規(guī)茉莉花種植園土壤 C/K、N/K、P/K均呈顯著負相關(guān)(P＜0.05)。單一類型茉莉花種植園土壤黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)、粉砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)和砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)均未表現(xiàn)出與其土壤化學(xué)計量比的顯著相關(guān)性;但從所有樣本的綜合相關(guān)性來看,土壤密度、含水率、鹽度、pH值、黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)、粉砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)和砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤C/N、C/P、C/K、N/P、N/K、P/K均存在極顯著相關(guān)關(guān)系(P＜0.01),表明這些土壤理化性質(zhì)指標(biāo)對土壤化學(xué)計量比均產(chǎn)生重要影響。

表2 土壤C/N、C/P、C/K、N/P、N/K、P/K與影響因子間的Pearson相關(guān)系數(shù)Tab.2 Pearson correlation coefficients between soil C/N,C/P,C/K,N/P,N/K,P/K and influencing factors

3.4 不同茉莉花種植園土壤CO2釋放潛力

由圖3可知,3種茉莉花種植園0～50 cm土壤CO2釋放潛力的變化范圍分別為3.71～9.50、2.75～4.83、1.93～10.13 μg/(g·d),平均值分別為5.80、3.79、4.92 μg/(g·d),變異系數(shù)分別為24%、28%、37%。統(tǒng)計結(jié)果表明,3種茉莉花種植園土壤CO2釋放潛力的差異性均不顯著(P＞0.05),并且3種茉莉花種植園的各層土壤CO2釋放潛力的差異性亦均不顯著(P＞0.05)。在垂直方向上,有機茉莉花種植園和茉莉花+龍眼間作種植園土壤CO2釋放潛力表現(xiàn)為除40～50 cm外隨深度的增加而減小的趨勢,而常規(guī)茉莉花種植園土壤垂直變化趨勢不明顯。

3.5 不同茉莉花種植園土壤化學(xué)計量比與CO2釋放潛力的關(guān)系

土壤碳、氮、磷、鉀計量比與CO2釋放潛力的相關(guān)關(guān)系見表3。從所有樣品的綜合相關(guān)性來看,CO2釋放潛力分別與土壤C/K、N/K存在極顯著(P＜0.01)、顯著(P＜0.05)的正相關(guān)。同時,不同茉莉花種植園土壤碳、氮、磷、鉀計量比與CO2釋放潛力的相關(guān)關(guān)系存在很大的變異性:CO2釋放潛力與有機茉莉花種植園土壤 C/K極顯著正相關(guān)(P＜0.01),與其N/P、N/K顯著正相關(guān)(P＜0.05);與常規(guī)茉莉花種植園土壤C/N顯著負相關(guān)(P＜0.05);與茉莉花+龍眼間作種植園C/P、N/P極顯著正相關(guān)(P＜0.01),與其 C/K、N/K顯著正相關(guān)(P＜0.05)。

圖3 不同茉莉花種植園土壤CO2釋放潛力Fig.3 Soil CO2release potential of different J.sambac plantations

4 討論

表3 土壤C/N、C/P、C/K、N/P、N/K、P/K與CO2釋放潛力的Pearson相關(guān)系數(shù)Tab.3 Pearson correlation coefficients between soil C/N,C/P,C/K,N/P,N/K,P/K and CO2release potential

從低碳釋放的角度探討何種茉莉花種植方式更加合理,具有一定的參考價值;但研究結(jié)果顯示,不同茉莉花種植園土壤CO2釋放潛力差異性均不顯著,因此,無法從低碳釋放這方面對其進行比較。這與作為CO2產(chǎn)生物質(zhì)基礎(chǔ)的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異性不顯著密切相關(guān),并與它們的C/N大小差別不明顯有很大關(guān)系。一般情況下,土壤C/N與有機質(zhì)分解速率成反比關(guān)系,對其起調(diào)節(jié)和指示作用[21]。本研究得知,土壤CO2釋放作為土壤呼吸作用的重要表征主要由微生物分解土壤有機質(zhì)產(chǎn)生,而CO2釋放量與C/N的顯著負相關(guān)只存在于常規(guī)茉莉花種植園土壤中。說明C/N對有機質(zhì)分解調(diào)節(jié)作用的差異并未很好地體現(xiàn),只在垂直方向上,茉莉花+龍眼間作種植園土壤C/P、C/K、N/P、N/K與CO2釋放潛力均表現(xiàn)出隨深度變化較一致的趨勢,表明土壤的這些指標(biāo)對CO2釋放潛力的剖面變化具有一定指示作用。這種指示作用是否可進一步應(yīng)用于預(yù)測其他類型土壤碳釋放潛力的垂直空間變異,仍有待于進一步深入探討;但總體來看,碳與養(yǎng)分比值對碳釋放的指示作用亦不顯著,這與J.A.Aitkenhead等[22]的相關(guān)研究并不一致。可能主要因為其研究空間尺度相對較大,而本研究的研究尺度較小,是否可認為只有在較大尺度碳與養(yǎng)分比值差異較大的條件下,其對碳釋放才具有重要的指示作用,還有待驗證。

從土壤養(yǎng)分固定和高效利用的角度進行探討,不同茉莉花種植園土壤化學(xué)計量比存在一定變化,這種變化直接和間接地受不同種植方式下土壤碳、氮、磷、鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)及各項表征土壤理化性質(zhì)的環(huán)境因子指標(biāo)變化的影響。將茉莉花種植園土壤與全球陸地和中國陸地土壤 C/N、C/P、N/P相比較(表4),發(fā)現(xiàn)不同茉莉花種植園土壤C/N均小于全球和我國陸地土壤C/N,但這種差別不大,較符合土壤碳和氮作為結(jié)構(gòu)性成分,其積累和消耗過程存在相對固定的比值[23]的一般性結(jié)論;不同茉莉花種植園土壤C/P、N/P均明顯低于我國陸地土壤的平均水平,表明該地區(qū)茉莉花種植園土壤磷的供應(yīng)較充足。在這種情況下,土壤養(yǎng)分能被植物高效利用的茉莉花+龍眼間作和有機種植方式更具有優(yōu)勢。因為比較發(fā)現(xiàn):茉莉花+龍眼間作種植園土壤C/N、C/P在不同茉莉花種植園土壤中最小,其土壤N、P元素的供應(yīng)最充足;同時茉莉花+龍眼間作種植園土壤N/ P最小,其次為有機茉莉花種植園土壤,表明其N、P養(yǎng)分的有效性較高,能更好地被植物吸收利用,維持生態(tài)系統(tǒng)的凈初級生產(chǎn)[24]。綜合考慮,間種-有機種植相結(jié)合是中國重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)福州茉莉花種植系統(tǒng)值得嘗試的較合理的種植模式。

表4 不同類型土壤C/N、C/P和N/P的比較Tab.4 Comparison of different soil C/N,C/P and N/P

5 結(jié)論

1)不同茉莉花種植園土壤C/N表現(xiàn)為有機茉莉花種植園＞常規(guī)茉莉花種植園＞茉莉花+龍眼間作種植園;有機茉莉花種植園土壤N/P顯著低于常規(guī)茉莉花種植園,土壤P/K則相反;茉莉花+龍眼間作種植園土壤C/P、N/P顯著低于常規(guī)茉莉花種植園,土壤C/K、N/K、P/K則相反。

2)不同茉莉花種植園土壤CO2釋放潛力分別為5.80、3.79、4.92 μg/(g·d),但差異性均不顯著。茉莉花+龍眼間作種植園土壤C/P、C/K、N/P、N/K對CO2釋放潛力的剖面變化具有一定指示作用。

3)間作-有機種植相結(jié)合是福州茉莉花種植系統(tǒng)較合理的種植模式。

在野外采樣及室內(nèi)分析過程中,閩榕茶業(yè)有限公司嚴(yán)錦華先生、福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院楊柳明老師等給予了很大的幫助,在此表示感謝。

[1] Elser J J,Sterner R W,Gorokhova E,et al.Biological stoichiometry from genes to ecosystems[J].Ecology Letters,2000,3(6):540- 550

[2] 曾德慧,陳廣生.生態(tài)化學(xué)計量學(xué):復(fù)雜生命系統(tǒng)奧秘的探索[J].植物生態(tài)學(xué)報,2005,29(6):1007-1019

[3] Schlesinger W H,Bernhardt E S.Biogeochemistry:an analysis of global change[M].Access Online via Elsevier,2013:165- 180

[4] Medlyn B,De Kauwe M.Biogeochemistry:Carbon dioxide and water use in forests[J].Nature,2013,499 (7458):287- 289

[5] 任書杰,于貴瑞,陶波,等.中國東部南北樣帶654種植物葉片氮和磷的化學(xué)計量學(xué)特征研究[J].環(huán)境科學(xué),2007,28(12):2665- 2673

[6] 王維奇,王純,曾從盛,等.閩江河口不同河段蘆葦濕地土壤碳氮磷生態(tài)化學(xué)計量學(xué)特征[J].生態(tài)學(xué)報, 2012,32(13):4087- 4093

[7] Hafsi C,Romero-Puertas M C,Luis A,et al.Antioxidative response of Hordeum maritimum L.to potassium deficiency[J].Acta Physiol Plant,2011,33(1):193- 202

[8] 吳敏,何鵬,韋家少.鉀水平對巴西橡膠樹幼苗生長及體內(nèi)N,P,K養(yǎng)分吸收利用的影響[J].熱帶作物學(xué)報,2010,31(2):165- 170

[9] 劉興詔,周國逸,張德強,等.南亞熱帶森林不同演替階段植物與土壤中N,P的化學(xué)計量特征[J].植物生態(tài)學(xué)報,2010,34(1):64- 71

[10]彭佩欽,張文菊,童成立,等.洞庭湖濕地土壤碳,氮,磷及其與土壤物理性狀的關(guān)系[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2006,16(10):1872- 1878

[11]張麗霞,白永飛,韓興國.內(nèi)蒙古典型草原生態(tài)系統(tǒng)中N素添加對羊草和黃囊苔草N:P化學(xué)計量學(xué)特征的影響[J].植物學(xué)報,2004,46(3):259- 270

[12]Dise N B,Matzner E,Forsius M.Evaluation of organic horizon C:N ratio as an indicator of nitrate leaching in conifer forests acrossEurope[J].Environmental Pollution,1998,102(1):453- 456

[13]Gundersen P,Callesen I,de Vries W.Nitrate leaching in forest ecosystems is controlled by forest floor C/N ratio [J].Environmental Pollution,1998,102(1):403- 407

[14]王維奇,仝川,曾從盛.不同質(zhì)地濕地土壤碳,氮,磷計量學(xué)及厭氧碳分解特征[J].中國環(huán)境科學(xué),2010, 30(10):1369- 1374

[15]Verge X P C,De Kimpe C,Desjardins R L.Agricultural production,greenhouse gas emissions and mitigation potential[J].Agricultural and Forest Meteorology,2007, 142:255- 269

[16]Hansen J E,Lacis A A.Sun and dust versus greenhouse gases:An assessment of their relative roles in global climate change[J].Nature,1990,346(6286):713- 719

[17]Melillo J M,Steudler P A,Aber J D,et al.Soil warming and carbon-cycle feedbacks to the climate system[J]. Science,2002,298(5601):2173- 2176

[18]胡喜生,洪偉,吳承禎,等.福州市土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時空分異特征[J].中國環(huán)境科學(xué),2013,33(5): 881- 888

[19]仝川,鄂焱,廖稷,等.閩江河口潮汐沼澤濕地CO2排放通量特征[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2011,31(12):2830-2840

[20]曾從盛,王維奇,仝川.不同電子受體及鹽分輸入對河口濕地土壤甲烷產(chǎn)生潛力的影響[J].地理研究, 2008,27(6):1321- 1330

[21]王紹強,于貴瑞.生態(tài)系統(tǒng)碳氮磷元素的生態(tài)化學(xué)計量學(xué)特征[J].生態(tài)學(xué)報,2008,28(8):3837- 3947

[22]Aitkenhead J A,McDowell W H.Soil C:N ratio as a p redictor of annual riverine DOC flux at local and global scales[J].Global Biogeochemical Cycles,2000,14 (1):127- 138

[23]王維奇,曾從盛,鐘春棋,等.人類干擾對閩江河口濕地土壤碳,氮,磷生態(tài)化學(xué)計量學(xué)特征的影響[J].環(huán)境科學(xué),2010,31(10):2411- 2416

[24]Harrington R A,Fownes J H,Vitousek P M.Production and resource use efficiencies in N-and P-limited tropical forests:a comparison of responses to long-term fertilization[J].Ecosystems,2001,4(7):646- 657

[25]Batjes N H.Total carbon and nitrogen in the soils of the world[J].Europe Journal of Soils Science,2014,65: 4- 21

[26]Tian Hanqin,Chen Guangsheng,Zhang Chi,et al.Pattern and variation of C:N:P ratios in China’s soils:a synthesis of observational data[J].Biogeochemistry, 2010,98(1/2/3):139- 151

(責(zé)任編輯:宋如華)

Soil stoichiometric ratio and its effect on carbon release potential of Jasminum sambac plantations in Fuzhou

Wang Xuming1,Zeng Dongping1,Min Qingwen2,Tong Chuan1,Wang Weiqi1,Zhang Yongxun2,Zheng Jiangmin3
(1.College of Geographical Sciences,Fujian Normal University,350007,Fuzhou,China;2.Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research,Chinese Academy of Sciences,100101,Beijing,China;3.Agricultural Bureau of Fuzhou City,350005,Fuzhou,China)

We selected organic Jasminum sambac plantation,common J.sambac plantation and J. sambac+Dimocarpus longan interplanting plantation as research objects in order to clarify the effect of different planting patterns on soil stoichiometric ratio and carbon release potential of J.sambac plantations.The soil total carbon(TC),total nitrogen(TN),total phosphorus(TP),total potassium (TK)mass fractions and carbon dioxide(CO2)release potential were measured.Results showed that: 1)mass ratios of soil carbon to nitrogen(C/N)in the above-mentioned plantations were 11.33,10.93, 9.48;carbon to phosphorus ratios(C/P)were 23.23,25.33,10.91;carbon to potassium ratios(C/ K)were 1.02,0.88,1.66;nitrogen to phosphorus ratios(N/P)were 2.05,2.32,1.14;nitrogen to potassium ratios(N/K)were 0.09,0.08,0.17;phosphorus to potassium ratios(P/K)were 0.04, 0.03,0.15,respectively.2)Soil C/N ratio in the three J.sambac plantations followed the order of organic J.sambac plantation＞common J.sambac plantation＞J.sambac+D.longan interplantingplantation.Soil N/P ratio was significantly lower in organic J.sambac plantation than in common J. sambac plantation,while soil P/K ratio was the opposite.Soil C/P and N/P ratios were significantly lower in J.sambac+D.longan interplanting plantation than in common J.sambac plantation,while the opposite was true for soil C/K,N/K and P/K ratios.3)Soil CO2release potentials were 5.80,3.79 and 4.92 μg/(g·d)in the three J.sambac plantations,respectively,but the difference was not significant.The soil C/P,C/K,N/P and N/K ratios of J.sambac+D.longan interplanting plantation were indicative to certain degree to the CO2release potential in the profile.Interplanting-organic combination is a more reasonable planting pattern of J.sambac cropping systems in Fuzhou.

soil stoichiometric ratio;CO2release potential;planting pattern;Jasminum sambac plantation

S151.9

A

1672-3007(2015)01-0118-09

2014- 04- 15

2014- 11- 24

項目名稱:福州市科技計劃項目“花桿還田對福州茉莉花農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)種植系統(tǒng)土壤固碳的調(diào)控技術(shù)研究”(2014 -G -66)

汪旭明(1989—),男,碩士研究生。主要研究方向:生態(tài)與環(huán)境。E-mail:mervin1011@163.com

?通信作者簡介:王維奇(1982—),男,助理研究員。主要研究方向:生態(tài)與環(huán)境。E-mail:wangweiqi15@163.com