里海鹽爪爪冠下土壤化學計量比變化特征

摘 要：【目的】驗證灌木個體大小、空間位置和采樣方向對其冠下土壤化學計量比的影響。

【方法】在準噶爾荒漠西北緣選取4種個體大小不同的里海鹽爪爪個體，在其冠下4個不同采樣方向（東、南、西、北）和4個空間位置上（主根周圍、冠幅中央、冠幅邊緣和株間空地），分別采集0～10 cm和10～20 cm土壤樣品，在測定有機碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量的基礎上，分析個體大小、空間位置和采樣方向對土壤C/N、C/P和N/P變化的影響。

【結果】里海鹽爪爪冠下土壤C/N、C/P和N/P表現出由主根周圍向株間空地逐漸遞減的趨勢。其中，C/N在較小個體里海鹽爪爪冠下10～20 cm土層表現出主根周圍高出冠幅中央13.6%；C/P在0～10 cm和10～20 cm土層各空間位置間均存在顯著性差異，且10～20 cm土層主根周圍C/P高出株間空地15.6%-16.3%；N/P在10～20 cm土層中表現為大個體里海鹽爪爪主根周圍是冠幅邊緣的1.3倍，較小個體里海鹽爪爪冠幅中央顯著高出主根周圍40%。土壤SOC、TN、TP與土壤化學計量比表現出顯著的相關性（Plt;0.01）。

【結論】該區域C/N較為穩定，C/P與N/P成為該區域養分限制性指標。

關鍵詞：個體大小；空間位置；采樣方向；土壤化學計量比；里海鹽爪爪

中圖分類號：S15"" 文獻標志碼：A"" 文章編號：1001-4330（2024）12-3097-08

0 引 言

【研究意義】碳（C）、氮（N）、磷（P）作為3種植物生長所需的基本營養元素，在植物各種生理功能中發揮著重要作用且相互之間關系密切^［1-2］。土壤C、N、P之間的化學計量比（碳氮比：C/N；碳磷比：C/P；氮磷比：N/P）是土壤有機質組成和質量的重要指標，可以反映植物養分利用能力和養分受限情況^［3］。土壤C/N反映了有機質的礦化速率^［4］，C/N高于25表明有機質積累的速度大于分解的速度，C/N介于12～16，表明有機物處于分解狀態^［5］。土壤C/P反映了土壤微生物礦化有機質并釋放P的能力^［6］，而土壤N/P可用于N飽和的診斷指標，用于確定養分限制的閾值^［7］。因此，研究土壤C/N、C/P和N/P變化特征，對于研究生態系統養分循環和植物對養分吸收過程具有重要意義。【前人研究進展】目前，有關土壤C/N、C/P和N/P變化特征，在全球和區域尺度上已經開展了大量的研究^［8-9］。土壤C/N、C/P和N/P在較大空間尺度上顯著受到氣候、土壤和植被類型等因素的影響^［10-12］。然而，有關小尺度上土壤化學計量比的研究，依然相對較少。例如，在荒漠生態系統中由于降水稀少，植被稀疏且主要以灌木為主。前期研究發現，荒漠中灌木通過凋落物返還和攔截，往往在其冠下小范圍（0.2～1.4 m），可顯著增加表層土壤中C、N、P含量^［13］。Wezel等^［14］在尼日爾薩赫勒農業生態系統中研究發現與鄰近裸地相比，灌叢下有機碳含量增加了39%，氮含量增加了38%，磷含量增加了51%。

隨著灌木個體增大，灌叢內外土壤養分差異變化更加明顯^［15］。此外，風向將改變凋落物在冠下不同方向上的分布特征，進而使得土壤化學計量比在采樣方向也發生變化。【本研究切入點】前人研究側重于灌木種類、冠下空間位置和土層深度對土壤C、N、P的影響，加深對小范圍內，灌層下土壤C、N、P變化的理解，但關于荒漠中灌木對土壤化學計量比的直接研究仍然較少。其中，對里海鹽爪爪冠下個體大小和采樣方向對土壤化學計量比的影響，目前鮮見相關報道。需分析里海鹽爪爪冠層下土壤C/N、C/P、N/P的分布特征，探討荒漠生態系統中灌木冠下土壤化學計量比空間變化規律。【擬解決的關鍵問題】

以準噶爾荒漠西北緣廣泛分布的優勢種-里海鹽爪爪為研究對象，在4種個體大小（大、中、小、較小）里海鹽爪爪冠下4個空間位置（主根周圍、冠幅中央、冠幅邊緣、株間空地）和4個采樣方向（東、南、西、北）上，采集了0～10 cm和10～20 cm兩個土層的土壤樣品，在計算土壤C/N、C/P和N/P的基礎上，分析和比較灌木個體大小、冠下空間位置和采樣方向對土壤化學計量比的影響。分析土壤化學計量比之間內在關系，揭示土壤養分之間耦合關系和為荒漠化治理和生態恢復提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材 料

研究區位于準噶爾荒漠西北緣（84°52'45″E，45°22'1″N，海拔292 m），是中國最大的固定與半固定沙漠^［16］。該區屬于典型的溫帶大陸性干旱氣候，降水稀少，蒸發強烈，年平均氣溫6～10℃^［17］。受大西洋氣流影響，其主導風向為西南風和西北風，風速gt;20 m/s，5～6月大風頻繁發生^［2］。區內土壤鹽漬化嚴重，pH為7.6～8.6，植被主要以灌木和一年生草本植物組成^［18］。

1.2 方 法

1.2.1 個體大小劃分

里海鹽爪爪為研究區的優勢種和建群種之一，灌木個體大小可顯著影響冠下土壤化學計量學^［19］。將研究區里海鹽爪爪按照冠幅大小劃分為4個等級^［15］（大個體、中等個體、小個體和較小個體）。表1

1.2.2 土壤樣品采集

隨機選取4種不同個體大小里海鹽爪爪各3株，在其冠下進行土壤樣品采集。在各灌木冠下沿東、南、西、北四個方向^［20］，分別在主根周圍、冠幅中央、冠幅邊緣和株間空地，采集0～10 cm和10～20 cm土樣^［21］，共計采集384份土壤樣品（4種大小×3個重復×4個方向×4個位置×2個土層）。將4個采樣方向的數據合并后，進一步分析里海鹽爪爪個體大小和空間位置對土壤化學計量比的影響。

1.2.3 土壤化學計量比計算

土壤樣品經陰干和過0.25 mm篩后，首先測定土壤有機碳（SOC）、全氮（TN）和全磷（TP）含量。其中，SOC、TN和TP分別采用重鉻酸鉀外加熱法、凱氏定氮法和鉬銻抗比色法測定^［22］。其次，根據SOC、TN和TP的含量，進一步計算C/N（SOC/TN）、C/P（SOC/TP）和N/P（TN/TP）^［23］。

1.3 數據處理

通過多因素方差分析，比較里海鹽爪爪個體大小、空間位置和采樣方向對各土層化學計量比的影響。當存在顯著的交互作用時，進一步用單因素方差分析和最小顯著差異法進行多重比較。采用相關系數分析土壤化學計量比之間內在關系。對所有指標通過Kolomogorov-Semimov檢驗分析其正態性，由于C/N、C/P和N/P都不符合正態分布要求，故先進行log10轉換后再分析方差和相關系數。所有分析均在R version 4.2.1進行^［24］，繪圖在Origin 2021軟件中完成。

2 結果與分析

2.1 里海鹽爪爪冠下土壤C/N變化特征

研究表明，4種個體大小里海鹽爪爪對0～10 cm土層C/N，在不同空間位置和采樣方向上都無顯著影響（Pgt;0.05）。在10～20 cm土層，僅較小個體里海鹽爪爪顯著改變了其冠幅北側C/N的變化特征（Plt;0.05），即主根周圍C/N（1.59±0.02）高出冠幅中央13.6%。當混合4個采樣方向后，C/N在不同空間位置間無顯著差異（Pgt;0.05），混合樣品分析時，將會掩蓋較小個體冠下C/N在采樣方向上的變化特征。圖1

2.2 里海鹽爪爪冠下土壤C/P變化特征

研究表明，在0～10 cm土層中，中等個體里海鹽爪爪顯著改變了其冠幅東側和南側的C/P（Plt;0.05），即主根周圍C/P均高于株間空地，分別高出15.6%和16.3%。在小個體里海鹽爪爪冠幅西側，主根周圍C/P顯著高于冠幅中央（Plt;0.05），并且在其北側主根周圍C/P顯著高于株間空地和冠幅邊緣。10～20 cm土層中，在小個體里海鹽爪爪冠幅西側和北側，各空間位置間存在顯著性差異。當混合4個采樣方向后，大個體、中等個體和較小個體里海鹽爪爪冠下C/P在不同空間位置間無顯著差異（Pgt;0.05），而小個體冠下無論混合采樣方向與否，均不影響C/P在4個空間位置上的變化特征。圖2

2.3 里海鹽爪爪冠下土壤N/P變化特征

研究表明，0～10 cm土層中，4種個體大小里海鹽爪爪冠下土壤N/P在各空間位置間均無顯著變化（Pgt;0.05）。10～20 cm土層中，大個體里海鹽爪爪冠幅東側，其主根周圍N/P是冠幅邊緣的1.3倍。在較小個體里海鹽爪爪冠幅北側，冠幅中央處N/P顯著高出主根周圍40%。但當混合4個采樣方向土壤后，僅較小個體里海鹽爪爪冠下0～10 cm土層主根周圍N/P顯著高于冠幅邊緣和冠幅中央（Plt;0.05）。當混合土壤樣品分析時，無法準確揭示大個體和較小個體里海鹽爪爪冠下10～20 cm土層中，土壤N/P在空間位置上變化特征。圖3

2.4 土壤化學計量比之間內在關系

研究表明，里海鹽爪爪冠下0～10 cm和10～20 cm土層中，SOC與C/N、C/P和N/P之間均呈極顯著正相關關系（Plt;0.01）。TN與C/N呈極顯著負相關關系，但與C/P和N/P之間則呈極顯著正相關關系（Plt;0.01）。TP與C/P和N/P均呈極顯著負相關關系（Plt;0.01）。C/N與C/P呈極顯著正相關關系，但與N/P表現為負相關關系（Plt;0.01）。此外，C/P與N/P之間也呈極顯著正相關關系（Plt;0.01）。表2

3 討 論

3.1

荒漠生態系統是陸地生態系統的重要組成部分，灌木對于維持荒漠生態系統穩定具有重要價值^［25］，其通過影響土壤養分含量和空間分布格局，進而影響植物分布和生長^［26］。里海鹽爪爪作為荒漠生態系統中優勢物種之一，在準噶爾盆地沙漠廣泛分布，由于其比較矮小，株高一般在38 cm左右，在風積作用下，土壤細顆粒和塵埃被灌木阻攔后逐漸堆積形成大小形態各異的灌叢沙堆^［27］。研究發現里海鹽爪爪不同個體大小冠下，土壤C/N、C/P和N/P均表現出由主根周圍向株間空地逐漸遞減，這種變化趨勢在里海鹽爪爪中等個體和小個體冠下更加明顯。與瞿王龍等^［28］對灌叢冠下土壤有機碳、全氮和全磷變化趨勢研究結果一致。導致這種現象的原因為灌叢對水分和養分的截留及遮陰等作用，使其周圍微環境和土壤養分發生變化，導致冠下養分的積累比鄰近裸地更高^［29］。

3.2

當土壤C/N在12～16時，有利于微生物分解有機質^［7］，當土壤C/N比繼續增加時，意味著有機質積累速率大于微生物的分解速率。里海鹽爪爪冠下土壤C/N平均值為23，其冠下有機質處于積累狀態。當土壤C/Plt;200為凈礦化，C/Pgt;300為凈固定，C/P在200～300意味著可溶性磷濃度變化不大^［5］。研究中里海鹽爪爪冠下土壤C/P均小于200，研究區土壤磷處于凈礦化階段，微生物在分解有機質過程中不受磷的限制，土壤磷表現出較高的有效性。前期研究表明當土壤N/Plt;10時，植物生長主要受N限制，當N/Pgt;20時則主要受P限制。10lt;N/Plt;20時，則同時受N和P限制^［30］。研究中，土壤N/P均小于10，結合較低的N含量和N/P，研究區土壤為N缺乏。

研究發現，里海鹽爪爪冠下土壤C/N、C/P和N/P在采樣方向上也存在明顯差異，主要表現在冠幅的西部和北部，原因是該區域盛行西北風，導致凋落物在冠幅西部和北部積累較多，從而改變灌木冠下土壤養分分布規律。此外，研究發現如果對不同采樣方向土壤C/N、C/P和N/P取平均值后，其變化趨勢存在不同。與前期研究中不考慮采樣方向混合土壤樣品的方法相比^［2，21］，區分采樣方向將更有利于監測土壤C/N、C/P和N/P的空間變化規律。

元素化學計量比與兩個元素之間存在一定關系，但不同元素間的變化趨勢并不相同^［31］。如科爾沁沙地土壤C/N與C含量呈顯著正相關，但與N含量之間無顯著關系^［23］。但在研究中，土壤C/N與C含量呈極顯著正相關，與N含量呈極顯著負相關。此外，研究中C/P與C/N、N/P呈極顯著正相關關系，表明里海鹽爪爪冠下土壤C/P對土壤C/N、N/P的影響顯著。因此該區域C/N較為穩定，C/P與N/P成為該區域養分限制性指標。

4 結 論

空間位置對里海鹽爪爪冠下土壤化學計量特征具有一定的影響。在不同的空間位置中，土壤養分含量隨采樣點與主根之間距離的增加整體呈下降趨勢，土壤C/N、C/P和N/P表現為主根周圍gt;冠幅中央gt;冠幅邊緣gt;株間空地。由于西北風的影響改變了冠下土壤養分分布規律，從而導致里海鹽爪爪冠幅西部和北部，土壤C/N、C/P和N/P在各空間位置間變化更為明顯。土壤C、N、P與土壤化學計量比表現出顯著的相關性（Plt;0.01），該區域C/N較為穩定，C/P與N/P成為該區域養分限制性指標。

參考文獻（References）

［1］Zhou Y， Boutton T W， Wu X B. Soil phosphorus does not keep pace with soil carbon and nitrogen accumulation following woody encroachment［J］. Global Change Biology， 2018， 24（5）： 1992-2007.

［2］ 茍博文， 魏博， 馬松梅， 等. 古爾班通古特沙漠南緣梭梭根區土壤養分的分布特征研究［J］. 西南農業學報， 2020， 33（6）： 1229-1234.

GOU Bowen， WEI Bo， MA Songmei， et al. Distribution characteristics of soil nutrients in roots of Haloxylon ammodendron in southern margin of Gurbantunggut Desert［J］. Southwest China Journal of Agricultural Sciences， 2020， 33（6）： 1229-1234.

［3］ 程濱， 趙永軍， 張文廣， 等. 生態化學計量學研究進展［J］. 生態學報， 2010， 30（6）： 1628-1637.

CHENG Bin， ZHAO Yongjun， ZHANG Wenguang， et al. The research advances and prospect of ecological stoichiometry［J］. Acta Ecologica Sinica， 2010， 30（6）： 1628-1637.

［4］ 王紹強， 于貴瑞. 生態系統碳氮磷元素的生態化學計量學特征［J］. 生態學報， 2008， 28（8）： 3937-3947.

WANG Shaoqiang， YU Guirui. Ecological stoichiometry characteristics of ecosystem carbon， nitrogen and phosphorus elements［J］. Acta Ecologica Sinica， 2008， 28（8）： 3937-3947.

［5］ Bui E N， Henderson B L. C： N： P stoichiometry in Australian soils with respect to vegetation and environmental factors［J］. Plant and Soil， 2013， 373（1）： 553-568.

［6］ 陶冶， 吳甘霖， 劉耀斌， 等. 古爾班通古特沙漠典型灌木群落土壤化學計量特征及其影響因素［J］. 中國沙漠， 2017， 37（2）： 305-314.

TAO Ye， WU Ganlin， LIU Yaobin， et al. Soil stoichiometry and their influencing factors in typical shrub communities in the Gurbantunggut Desert， China［J］. Journal of Desert Research， 2017， 37（2）： 305-314.

［7］ 黃郡， 苑澤寧. 土壤碳氮磷生態化學計量特征及影響因素概述［J］. 現代農業研究， 2020， 26（1）： 73-76.

HUANG Jun， YUAN Zening. An overview of the ecological stoichiometry characteristics and influencing factors of soil carbon， nitrgen and phosphorus［J］. Modern Agriculture Research， 2020， 26（1）： 73-76.

［8］ Yang Y， Liu H， Yang X， et al. Plant and soil elemental C： N： P ratios are linked to soil microbial diversity during grassland restoration on the Loess Plateau， China［J］. Science of the Total Environment， 2022， 806： 150557.

［9］ 姜沛沛， 曹揚， 陳云明， 等. 不同林齡油松（Pinus tabulaeformis）人工林植物、凋落物與土壤C、N、P化學計量特征［J］. 生態學報， 2016， 36（19）： 6188-6197.

JIANG Peipei， CAO Yang， CHEN Yunming， et al. Variation of C， N， and P stoichiometry in plant tissue， litter， and soil during stand development in Pinus tabulaeformis plantation［J］. Acta Ecologica Sinica， 2016， 36（19）： 6188-6197.

［10］ Tian H Q， Chen G S， Zhang C， et al. Pattern and variation of C： N： P ratios in China’s soils： a synthesis of observational data［J］. Biogeochemistry， 2010， 98（1）： 139-151.

［11］ Augusto L， Achat D L， Jonard M， et al. Soil parent material-a major driver of plant nutrient limitations in terrestrial ecosystems［J］. Global Change Biology， 2017， 23（9）： 3808-3824.

［12］ Jiao F， Shi X R， Han F P， et al. Increasing aridity， temperature and soil pH induce soil C-N-P imbalance in grasslands［J］. Scientific Reports， 2016， 6： 19601.

［13］ 那爾格孜·阿力甫， 肖鈺鑫， 宋泊沂， 等. 荒漠植物“肥島” 效應對土壤養分空間分布的影響［J］. 植物研究， 2023， 43（6）： 868-880.

Naergezi Alifu， XIAO Yuxin， SONG Boyi， et al. Effects of “fertilizer island” effect of desert plants on spatial distribution of soil nutrients［J］. Bulletin of Botanical Research， 2023， 43（6）： 868-880.

［14］ Wezel A， Rajot J L， Herbrig C. Influence of shrubs on soil characteristics and their function in Sahelian agro-ecosystems in semi-arid Niger［J］. Journal of Arid Environments， 2000， 44（4）： 383-398.

［15］ 舒向陽， 胡玉福， 何佳， 等. 川西北高寒沙地不同大小高山柳對土壤氮素的影響［J］. 草業學報， 2017， 26（7）： 55-61.

SHU Xiangyang， HU Yufu， HE Jia， et al. Effect of Salix cupularis shrubs on soil nitrogen in the alpine sandy land of Northwest Sichuan［J］. Acta Prataculturae Sinica， 2017， 26（7）： 55-61.

［16］ 李從娟， 馬健， 李彥， 等. 梭梭和白梭梭主根周圍土壤養分的梯度分布［J］. 中國沙漠， 2011， 31（5）： 1174-1180.

LI Congjuan， MA Jian， LI Yan， et al. Nutrient gradient distribution in soil around taproots of Haloxylon ammodendron and Haloxylon persicum［J］. Journal of Desert Research， 2011， 31（5）： 1174-1180.

［17］ Chang Y B， Liu W G， Mao Y Q， et al. Biochar addition alters C： N： P stoichiometry in moss crust-soil continuum in gurbantünggüt desert［J］. Plants， 2022， 11（6）： 814.

［18］ 陳榮毅， 張元明， 潘伯榮， 等. 古爾班通古特沙漠土壤養分空間分異與干擾的關系［J］. 中國沙漠， 2007，27（2）： 257-265.

CHEN Rongyi， ZHANG Yuanming， PAN Borong， et al. Relation between disturbance and spatial heterogeneity of soil nitration in Gurbantunggut Desert［J］. Journal of Desert Research， 2007，27（2）： 257-265.

［19］ 孫特生， 李文彥， 劉繼亮. 黑河中游荒漠綠洲人工梭梭土壤養分特征［J］. 干旱區資源與環境， 2017， 31（5）： 179-185.

SUN Tesheng， LI Wenyan， LIU Jiliang. Soil nutrient characteristics of Haloxylon ammodendron plantation in a desert-oasis region in the middle reaches of Heihe River Basin［J］. Journal of Arid Land Resources and Environment， 2017， 31（5）： 179-185.

［20］ 陳婧， 崔向新， 丁延龍， 等. 基于“肥島” 效應探討人工梭梭土壤養分時空演變趨勢［J］. 水土保持研究， 2019，26（6）： 71-79.

CHEN Jing， CUI Xiangxin， DING Yanlong， et al. Exploring the temporal and spatial evolution trend of soil nutrients of different plantation ages based on the fertile island［J］. Research of Soil and Water Conservation， 2019，26（6）： 71-79.

［21］ 曹艷峰， 丁俊祥， 于亞軍， 等. 不同質地土壤中荒漠灌木梭梭“肥島” 的初步探討［J］. 土壤學報， 2016， 53（1）： 261-270.

CAO Yanfeng， DING Junxiang， YU Yajun， et al. Preliminary studies on Haloxylon ammodendron ‘fertile islands' in desert soils different in texture［J］. Acta Pedologica Sinica， 2016， 53（1）： 261-270.

［22］ 鮑士旦. 土壤農化分析（3版）［M］. 北京： 中國農業出版社， 2000.

BAO Shidan. Soil and agricultural chemistry analysis（3rd ed.）［M］. Beijing： China Agriculture Press， 2000.

［23］ 董雪， 郝玉光， 辛智鳴， 等. 科爾沁沙地4種典型灌木灌叢下土壤碳、氮、磷化學計量特征［J］. 西北植物學報， 2019， 39（1）： 164-172.

DONG Xue， HAO Yuguang， XIN Zhiming， et al. Stoichiometric characteristics of soil carbon， nitrogen and phosphorus of four typical shrubs in horqin sandy land［J］. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica， 2019， 39（1）： 164-172.

［24］ R-Core-Team （2014） R： A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing， Vienna， Austria.

［25］ Fei C， Dong Y Q， An S Z. Factors driving the biomass and species richness of desert plants in northern Xinjiang China［J］. PLoS One， 2022， 17（7）： e0271575.

［26］ 任雪， 褚貴新， 宋日權， 等. 準噶爾盆地南緣綠洲——荒漠過渡帶梭梭“肥島” 效應特征［J］. 土壤通報， 2010， 41（1）： 100-104.

REN Xue， CHU Guixin， SONG Riquan， et al. The characteristics of “fertile island” on Haloxylon ammodendron at an Oasis—desert ecotone in the south edge of Junggar basin［J］. Chinese Journal of Soil Science， 2010， 41（1）： 100-104.

［27］ 羅維成， 趙文智， 任珩， 等. 不同氣候區灌叢沙堆形態及土壤養分積累特征［J］. 中國沙漠， 2021， 41（2）： 191-199.

LUO Weicheng， ZHAO Wenzhi， REN Heng， et al. Nebkha morphological characteristics and soil nutrition content in three regions with different climates in North China［J］. Journal of Desert Research， 2021， 41（2）： 191-199.

［28］ 瞿王龍， 楊小鵬， 張存濤， 等. 干旱、半干旱地區天然草原灌木及其肥島效應研究進展［J］. 草業學報， 2015， 24（4）： 201-207.

QU Wanglong， YANG Xiaopeng， ZHANG Cuntao， et al. Shrub-mediated“fertile island” effects in arid and semi-arid grassland［J］. Acta Prataculturae Sinica， 2015，24（4）： 201-207.

［29］ Qu L Y， Wang Z B， Huang Y Y， et al. Effects of plant coverage on shrub fertile islands in the Upper Minjiang River Valley［J］. Science China Life Sciences， 2018， 61（3）： 340-347.

［30］ 成彩霞， 馬劍， 趙維俊， 等. 甘肅祁連山西水林區典型灌叢土壤C、N、P生態化學計量特征研究［J］. 甘肅農業大學學報， 2022， 57（3）： 121-128.

CHENG Caixia， MA Jian， ZHAO Weijun， et al. Ecological stoichiometry of soils C， N and P of typical shrubs in Xishui forest area of Qilian Mountains in China［J］. Journal of Gansu Agricultural University， 2022， 57（3）： 121-128.

［31］ 朱秋蓮， 邢肖毅， 張宏， 等. 黃土丘陵溝壑區不同植被區土壤生態化學計量特征［J］. 生態學報， 2013， 33（15）： 4674-4682.

ZHU Qiulian， XING Xiaoyi， ZHANG Hong， et al. Soil ecological stoichiometry under different vegetation area on loess hillygully region［J］. Acta Ecologica Sinica， 2013， 33（15）： 4674-4682.

Variation characteristics of soil stoichiometric ratio under the canopy of Kalidium caspicum

YUAN Ruyi， HAN Zhili，PAN Siyao， MA Hongyu， HUANG Cheng， ZHAO Dan， CHENG Junhui

（College of Resources and Environment， Xinjiang Agricultural University/Xinjiang Key Laboratory of Soil and Plant Ecological Process，Urumqi 830052， China）

Abstract：【Objective】 In order to verify whether the individual sizes， spatial positions and sampling directions of shrubs have an effect on the stoichiometric ratio of soil under their canopy.

【Methods】" In this study， four Kalidium caspicum individuals with different individual sizes were selected in the northwestern margin of the Junggar Desert.Soil samples of 0-10 cm and 10-20 cm were collected at four different sampling directions （east， south， west， north） and four spatial positions （shrub center， shrub middle， shrub edge and shrub outside）.Based on the determination of organic carbon （SOC）， total nitrogen （TN） and total phosphorus （TP） contents， the effects of individual size， spatial position and sampling direction on soil C/N， C/P and N/P changes were analyzed.

【Results】 The soil C/N， C/P and N/P showed a decreasing trend from the shrub center to the shrub outside under the canopy of K.caspicum.Among them， C/N in the 10-20 cm soil layer under the canopy of the smaller individual K.caspicum showed the shrub center 13.6% higher than the shrub middle; there were significant differences in C/P between different spatial positions in 0-10 cm and 10-20 cm soil layers， and the shrub center C/P in 10-20 cm soil layer was 15.6%-16.3% higher than that in shrub outside; N/P showed that in the 10-20 cm soil layer， the shrub center of the large individual was 1.3 times that of the shrub edge， and the shrub middle of the small individual was significantly higher than that of the shrub center by 40%.Soil SOC， TN，TP and soil stoichiometry showed a good correlation （Plt;0.01）.

【Conclusion】" C/P and N/P become nutrient limiting indicators in this area.

Key words：shrub individual sizes; spatial positions; sampling directions;" soil stoichiometry; Kalidium caspicum

Fund projects：National Natural Science Foundation of China （32260280）

Correspondence author：CHENG Junhui （1983 - ）， male， from Zhuanglang， Gansu， associate professor， master's supervisor，research direction： ecology，（E-mail）cjhgraymice@126.com

基金項目：國家自然科學基金項目（32260280）

作者簡介：袁如薏（1999-），女，新疆北屯人，碩士研究生，研究方向為植物營養學，（E-mail）1607270371@qq.com

通訊作者：程軍回（1983-），男，甘肅莊浪人，副教授，碩士生導師，研究方向為生態學，（E-mail）cjhgraymice@126.com