伊犁河谷苦豆子C、N、P含量变化及化学计量特征

研究苦豆子不同器官中碳、氮、磷元素的化学计量特征的季节变化有助于深入了解该植物蔓延的生态学机制。系统分析了伊犁河谷苦豆子根、茎、叶的碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征及其季节动态变化。结果表明∶苦豆子C、N、P含量均值分别为391.40、13.17、1.51mg/g,C∶N、N∶P、C∶P均值分别为45.61、8.52、326.38。苦豆子根、茎、叶在整个生长季内C、N、P均值含量变化一致,为叶茎根。在生态化学计量特征的分析中规律则不同,C含量随着生长时期的增加而增加,N和P的含量则随着生长时期的增加而减少;苦豆子根系中的C、N、P含量有随着深度变化而递减的趋势;器官间的差异性说明植物在不同生长时期,各器官对C、N、P的吸收利用具有特异性。植物叶片中C、N、P含量和N∶P普遍较低,苦豆子生长受N、P的共同限制,更容易受到N元素的限制。     

塔里木盆地南缘不同生境下芦苇生态化学计量特征

以塔里木盆地南缘克里雅河流域旱生芦苇为研究对象,分析不同样区芦苇根、茎、叶生态化学计量特征,探讨生境和器官对芦苇生态化学计量特征的影响。结果表明:芦苇各器官C、N、P含量均表现为叶茎根,C∶N和C∶P值大小顺序均为根茎叶,N∶P则为叶茎根。不同生境芦苇各器官C、N、P含量及其比值存在一定的差异性,芦苇根、茎、叶C含量均为河岸显著高于绿洲边缘和荒漠,荒漠中芦苇茎的N含量显著低于河岸和绿洲边缘,其他器官N含量在不同生境均无显著差异;芦苇叶片的P含量为绿洲边缘显著高于荒漠,茎和根的P含量河岸显著高于其他两个生境;芦苇根、茎、叶C∶N值无显著差异;河岸和荒漠芦苇的茎和根的C∶P值有显著差异;各生境芦苇N∶P无显著差异,且都小于14,说明芦苇的生长主要受N限制。C∶N、C∶P与相应的N和P含量呈负相关,N与P之间呈显著的正相关,体现了芦苇体内两元素需求变化的一致性。GLM(general linear model)分析表明,器官对C、N以及C∶N和N∶P的影响最大,生境对P、C∶P的影响最大。     

华北石质山地侧柏人工林C、N、P生态化学计量特征的季节变化

以北京九龙山自然保护区幼龄侧柏人工林为研究对象,对其不同生长季节叶、枝、根(0—10 cm、10—20 cm土层)的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量学特征进行了分析,深入探讨了生长季节与器官以及两因素交互作用对以上特征的影响,研究有助于理解植物各性状之间的相互作用以及植物生长过程中资源的利用和分配状况。结果表明:1)不同器官间C含量为414.97—461.58 g/kg,枝最大,根(0—10 cm)最小;N含量为6.57—14.28 g/kg,叶最大,枝最小;P含量为0.39—1.28 g/kg,叶最大,根(10—20 cm)最小;C∶N为31.76—70.98,枝最大,叶最小;C∶P为369.93—1099.20,根(10—20 cm)最大,叶最小;N∶P为9.21—23.81,根(0—10 cm)最大,枝最小。整个生长季节中侧柏各器官C含量最稳定,变异系数均小于7%;P含量变异性最大,变异系数均超过15%,N含量变异性介于两者之间;各器官中C∶N和N∶P较C∶P更为稳定,C、N与P具有较好的耦合协同性,C∶P和N∶P的变化主要取决于P的变化。2)器官对C、N、P含量及其化学计量关系均存在显著影响,生长季节对N和P含量存在显著影响,两者交互作用只对P含量存在显著影响,器官对侧柏C、N、P含量及其化学计量变异的贡献大于生长季节。3)侧柏各器官间C、N、P含量及其化学计量比相关性多数未达到显著性水平,仅有叶与枝中的P及C∶P显著相关,说明侧柏器官分化过程中各器官对元素的吸收利用具有特异性。侧柏叶片N∶P14,说明生长季节里幼龄侧柏人工林更多受到N限制。     

雪岭云杉不同器官N、P、K化学计量特征随生长阶段的变化

生态化学计量是研究物种与生存环境之间关系及其适应策略的有效方法,但关于氮(N)、磷(P)、钾(K)化学计量在不同器官内的分配及其随生长阶段变化的认识还不充分。本文以天山北坡雪岭云杉(Picea schrenkiana)为研究对象,通过对不同生长阶段的雪岭云杉根、茎、叶中N、P、K含量的测定,分析雪岭云杉不同器官N、P、K化学计量特征及其随生长阶段的变化规律,探讨N、P、K在雪岭云杉各器官中的分配策略及异速生长关系。结果表明:(1)雪岭云杉N、P、K含量在各器官中主要表现为叶茎根;随树龄的增加,叶片的N、P、K含量先增大后减小,茎中N、K含量逐渐增大,而P含量无明显变化趋势。根N含量逐渐减小,P、K含量逐渐增大;(2)雪岭云杉各器官N∶P值为20.25~27.61,N∶K值均为0.28~0.41,P∶K值为0.01~0.02,随树龄的增加叶和茎的N∶P、N∶K、P∶K先增大后减小,根的N∶P、N∶K值逐渐减小,P∶K值无显著变化规律;器官、林龄及二者的交互作用均对雪岭云杉N、P、K化学计量特征产生影响;(3)雪岭云杉各器官中N、P、K元素含量的分配比重表现为:茎根叶;叶片的N、P、K含量之间及茎和根的N与K间存在显著的异速增长关系(叶:N-P0.956,P=0.001;N-K-0.254,P0.001;P-K-1.568,P0.001;茎:N-K-0.326,P=0.011;根:N-K-0.529,P=0.007);受到环境因子以及雪岭云杉对营养元素的吸收和分配等因素的影响,各器官中N、P、K化学计量特征随生长阶段发生变化。     

刨花楠叶片碳氮磷化学计量比与个体大小的关系

以9和13年生刨花楠为对象,分析叶片碳氮磷含量与林木胸径的关系,研究林木叶片碳氮磷化学计量特征在个体大小及林龄间的变化规律.结果表明： 利用实生苗所营造的刨花楠人工林,个体分化随年龄增大而明显;两刨花楠人工林林木叶片C、N、P含量及C∶N均存在显著差异,但二者叶片C∶P及N∶P差异不显著;9 年生林木叶片平均C、N、P含量及N∶P均低于13年生林木,但叶片C∶N、C∶P高于13年生林木;同一林龄中,不同个体大小之间叶片的N、P含量及化学计量特征均存在显著差异;9年生刨花楠不同个体叶片N、P含量及其化学计量特征与胸径呈显著线性相关,13年生不同个体林木叶片N、P含量及C∶P、N∶P与胸径呈显著抛物线关系,而C∶N与胸径呈显著线性相关;9年生刨花楠叶片N、P转移率高于13年生,叶片N、P在生长季与非生长季的养分转移策略因不同生长阶段和生长环境而产生差异.     

会同杉木器官间C、N、P化学计量比的季节动态与异速生长关系

生态化学计量特征能够反映植物器官的内稳性及其相互关系。以湖南会同25年生杉木人工林为研究对象,分析了叶、枝、根的C、N、P及其化学计量季节动态,探讨了养分元素的变异性特征、变异来源,以及元素间的异速生长关系。结果表明:C、N、P含量的年平均值均在叶中表现最大,分别为(527.60±15.07)、(10.55±1.89)、(2.13±0.31)g/kg;而C∶N、C∶P、N∶P的年平均值最大的则是根,分别为(78.12±12.54)、(619.46±48.23)、(7.13±3.57);不同器官的年均C∶N∶P排序为根枝叶。叶和根的C、N含量及N∶P、叶和枝的P含量变化趋势均为先升高后降低再升高,叶、根的C∶N值则表现为先降低后升高再降低的变化趋势。叶、枝、根的年平均N∶P比(均小于14)远低于我国年平均水平(16.3);不同器官的C含量变异系数较小,均低于9%,N、P含量及其化学计量比变异系数较大,均高于30%,其中枝叶的P含量和枝的N∶P变异系数分别高达65.04%和62.41%;根据变异来源分析,器官、月份和器官与月份的交互作用对C、N、P含量及其化学计量变异的影响均达到显著水平(P0.05)。叶、根的C与N具有显著的异速生长关系(N-C~(2.777),P=0.008;N-P~(2.574),P=0.002),叶、枝、根的N、P含量表现出正相关性,异速生长指数分别为0.539、0.617、0.721。研究表明25年生杉木的生长更多的受到N元素的限制,养分利用效率在根中最高;叶、枝、根C-P的异速生长关系证明不同器官对于各自的养分分配是具有相似性的。     

民勤荒漠区主要灌木叶片C、N、P化学计量特征的季节变化

为探究不同灌木叶片C、N、P化学计量特征季节变化规律,揭示荒漠植物对环境的适应策略,以民勤荒漠区4种主要灌木梭梭、沙拐枣、唐古特白刺、柠条锦鸡儿为研究对象,分析不同荒漠植物在生长季内叶片的C、N、P含量及其计量比变化特征。结果表明:(1)沙拐枣、柠条锦鸡儿叶片C含量显著高于唐古特白刺、梭梭(P<0.05),且唐古特白刺显著高于梭梭,沙拐枣与柠条锦鸡儿差异不显著;唐古特白刺叶片N含量显著高于其他3种植物叶片;唐古特白刺叶片P含量最高,并显著高于柠条锦鸡儿,但两者均与梭梭和沙拐枣差异不显著。(2)4种荒漠植物叶片C、N、P含量及其计量比各指标在生长季节内的变异系数表现为:P(28.34%)>C∶P(24.70%)>N∶P(19.07%)>N(17.49%)>C∶N(16.89%)>C(2.91%)。(3)C含量与N、P含量呈不显著正相关关系;除沙拐枣,其他叶片N含量与P含量呈显著正相关关系,4种荒漠植物叶片N∶P值的变化主要由P含量变化决定。(4)植物叶片C、N、C∶N、C∶P和N∶P含量的变异主要受植物种类影响,植物叶片P含量的变异主要受生长季节影响。研究发现,民勤荒漠4种灌木植物叶片C、N、P含量及C∶N、C∶P和N∶P在生长季内因物种而不同,它们在生长季内变异系数在植物种之间也存在差异。     

干旱区湿地芦苇各器官生态化学计量对土壤因子的响应

了解植物养分浓度及其化学计量对土壤因子的响应,对预测脆弱而敏感生态系统对环境变化的响应至关重要。以敦煌阳关湿地优势种芦苇(Phragmites australis)为对象,通过野外调查与实验分析,研究芦苇不同器官生态化学计量特征及其影响因素。结果表明:芦苇各器官C、P含量为叶>根>茎,N含量及N∶P为叶>茎>根,C∶N为根>茎>叶,C∶P则为茎>根>叶。叶、根C含量显著高于茎(P<0.05),叶、根C含量之间无显著差异(P>0.05),根、茎和叶N、P含量及C∶N、C∶P和N∶P差异显著(P<0.05);芦苇根N∶P<14,叶片N∶P>16,茎N∶P介于14~16;C含量在各器官之间均无显著相关性(P>0.05),根与茎、叶N含量之间呈极显著正相关(P<0.01),根与茎P含量呈极显著正相关(P<0.01),茎与叶N含量呈显著正相关(P<0.05);土壤盐分与芦苇根和茎N含量呈极显著正相关(P<0.01),土壤P含量与茎P含量呈极显著正相关(P<0.01),土壤有效P与根、茎N含量呈极显著正相关(P<0.01);土壤P是影响芦苇根、茎化学计量的主要因素,土壤盐分是影响叶片化学计量的主要因素,芦苇趋向提高各器官N含量来应对高盐、低P的土壤环境。     

崇明东滩湿地芦苇和互花米草N、P利用策略的生态化学计量学分析

测定了崇明东滩湿地典型植物群落内芦苇和互花米草各器官及土壤中的N、P含量和N∶P,揭示了它们的季节性动态,并对其N、P利用对策进行了生态化学计量学分析.结果表明:两种植物的N、P含量差异显著且芦苇＞互花米草;不同植物以及同一植物不同器官的N、P含量随生长节律发生明显变化;N、P含量的器官分配模式对于芦苇和互花米草均是叶＞茎＞根;两种植物地上部分和地下部分N、P含量5月＞9月＞7月;芦苇N、P积累量＞互花米草;2种植物地上部分N、P含量差异显著;互花米草生境土壤各月份N含量均高于芦苇生境土壤;P含量仅在5月份高于芦苇生境土壤,其它月份均低于芦苇生境土壤.芦苇叶片N含量与生境土壤N含量相关不显著,叶片P含量与土壤P含量显著正相关;互花米草叶片N含量与土壤N含量极显著正相关,叶片P含量与土壤P含量相关不显著.芦苇和互花米草叶片N∶P与土壤N、P含量及N∶P间相关均不显著.芦苇在生长初期和生长末期的N∶P＜14,表明其生长受到N限制;处于生长旺季时,14＜N∶P＜16,表明其受到N、P共同限制.互花米草在各月份的N∶P＜14,说明其主要受到N限制.总体而言,N素是芦苇和互花米草净初级生产力的主要而经常性的限制因子.     

华北落叶松根茎叶碳氮磷含量及其化学计量学特征的季节变化

以秦岭20年生华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林为研究对象, 对其不同季节细根、茎(干)和针叶中的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量以及生态化学计量学特征进行了分析。结果表明, 根、茎和叶中C含量在生长季节内呈先升高再降低而后又升高的变化趋势, 3种器官C含量从大到小依次为茎>针叶>细根; N含量呈波动式变化; 针叶和细根中P含量均呈“降低→升高→降低→相对稳定”的变化趋势, 茎中P含量则呈先降低后升高又逐渐降低的变化趋势, N和P含量均依次为针叶>细根>茎。在华北落叶松整个生长季(5–10月), 细根和针叶中均为全N含量变异性最大, 茎中则为P含量的变异系数最大, 3种器官中C含量的变异性均最小。华北落叶松3种器官中C:N和C:P的季节变化趋势与各器官N、P含量的变化规律相反。N:P值在茎中最高, 在细根中最低。整个生长季中C:N的变异系数从小到大依次为细根<茎<针叶, 而C:P和N:P的变异系数从小到大的排序均为细根<针叶<茎。生长季节与不同器官对华北落叶松C、N、P含量及其计量比影响的交叉分析显示, C、N和P含量及C:N的变异主要受不同器官的影响, C:P和N:P的变异则主要受不同器官和生长季节的交互作用影响。细根C:N:P质量比(369:7:1)与针叶(309:10:1)相近。细根C、N和P的生态化学计量特征相对稳定, 不受生长季节的影响, 可用于生态系统问题的分析。     

去除顶端优势对菊芋器官C、N、P化学计量特征的影响

以不同时期顶端优势去除处理的菊芋为研究对象,通过测定根、茎、叶、花和块茎等器官C、N、P含量,计算C∶N、C∶P和N∶P比值,探讨顶端优势去除对菊芋各器官C、N、P化学计量特征的影响规律。结果表明:各器官之间C含量高低顺序没有因去顶而改变,氮和磷含量高低顺序因去顶而表现出不同的大小关系;顶端优势去除提高了茎秆、块茎和分枝的C含量,除最后一次顶端优势去除提高了叶片C含量,其它顶端优势去除时间均降低了叶片含量;顶端优势去除降低了根系、茎秆和块茎N含量,提高了分枝和花的含N量;顶端优势去除提高了叶片和块茎的含P量;C∶N范围为24.15—153.75、C∶P范围为118.87—2265.72、N∶P范围为2.46—24.05,N∶P平均值为10.67,说明菊芋生长主要受N元素的限制。     

不同管理模式对茶树碳氮磷含量及其生态化学计量比的影响

植物不同器官的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量特征能够反映植物内部的养分分配与平衡关系。该研究以福建安溪3种不同管理模式的铁观音茶园为研究对象, 设置了常规管理模式下的茶园(M1)、间作套种模式下的茶园(M2)和现代技术管理模式下的茶园(M3) 3种样地, 分析茶树根、茎、叶器官的C、N、P含量及其化学计量学特征, 养分的变异特征与异速生长关系。结果表明: M2和M3管理模式下茶树根、茎、叶N、P含量均显著高于M1管理模式, C含量差异不明显; 茶树根、茎、叶C:N、C:P、N:P均表现为M1 > M2 > M3。茶树不同器官C、N、P含量差异较大, 根据变异来源分析, 管理模式因素对C、N、P含量变异的影响均达到显著水平。根茎叶N-P的异速生长关系表明茶树不同器官的养分需求存在相似性; 土壤pH和容重是影响C:N、C:P、N:P的重要因素, 而土壤含水量和盐度对茶树根和叶C含量的影响较大。总体来讲, 间作套种以及现代化滴灌、水肥等管理模式可以改善茶树对养分的吸收效率, 对解决土壤养分不均衡问题具有正面效应。     

干旱胁迫对科尔沁沙地榆树幼苗C、N、P化学计量特征的影响

设置适宜水分、轻度、中度和重度干旱胁迫处理(即80%、65%、50%和35%田间持水量),研究干旱胁迫对榆树幼苗不同器官C、N、P化学计量的影响.结果表明:与适宜水分处理相比,干旱胁迫导致C含量在叶、茎、粗根和细根中增加,N含量在叶、茎和粗根中增加,P含量在叶、茎和粗根中下降,在细根中增加,C:N在叶和茎中下降,C:P及N:P在叶、茎和粗根中增加,在细根中下降.各器官间C含量呈显著正相关,而各器官间N与P相关性均不显著.土壤含水量与各器官C含量,叶N含量,细根P含量及C:N,叶、茎和粗根C:P及N:P呈显著负相关,而与细根N含量,叶、茎和粗根P含量,细根C:P及N:P呈显著正相关.因此,干旱胁迫影响榆树幼苗对N、P的吸收及向上运输,幼苗生长主要受N限制;随着干旱胁迫的加剧,叶、茎和粗根生长受P限制作用增强.     

阔叶红松林不同演替阶段灌木器官的N、P分配特征

氮（N）、磷（P）是植物生长发育重要的限制元素,N、P以及N、P间的关系是化学计量学研究的重要内容。植物不同器官对N、P的需求存在差异,因此N、P的分配与权衡对植物的生长发育起到重要的调节作用。为了探究阔叶红松（Pinus koraiensis）林不同演替阶段主要灌木器官的N、P化学计量特征及其分配格局,了解灌木的养分限制因子及其分配策略,在黑龙江凉水国家级自然保护区的阔叶红松林四个演替阶段——白桦（Betula platyphylla）次生林、阔叶混交林、针阔混交林和阔叶红松林内,选取主要灌木种,分析了叶片、枝条、茎干和根的N、P化学计量特征以及异速生长关系。结果发现：灌木不同器官之间的N、P含量差异显著,其中叶的N、P含量均为最高,茎干的N、P含量均为最低。所有器官中,叶的N ： P最高,为7.59;根的N ： P最低,为5.47。灌木叶、茎干、根之间的N ： P存在显著差异,而茎干、根与枝条之间的N ： P没有显著差异。阔叶红松林不同演替阶段对灌木同一器官N、P化学计量的影响不同,灌木叶片的N含量在不同演替中具有显著差异,其他器官的差异不显著;不同演替阶段灌木器官的P含量均无显著差异。在不同演替阶段中各器官的N ： P均小于14,说明N元素是阔叶红松林各演替阶段灌木生长的限制因子,而P对灌木的生长没有起到限制作用。研究表明在不同演替阶段中,N、P的异速生长关系普遍存在于灌木器官中,呈现显著的正相关关系;整体上各器官之间的斜率没有显著差异,说明灌木采取保守分配策略,以此来适应环境和满足自身生长发育的需要。     

干旱胁迫对3种灌木不同器官化学计量特征的影响

采用盆栽控水试验,研究了3个水分处理,即田间持水量(FC)的(75±5)%、(55±5)%和(35±5)%,对丁香、黄刺梅、连翘的叶、茎、极细根(0～1 mm)、细根(1～2 mm)和粗根(>2 mm)化学计量特征的影响。结果表明: 3种灌木相同器官间氮(N)和磷(P)含量以及C∶N、C∶P、N∶P均存在显著差异。随着干旱胁迫的加剧,3种灌木各器官C含量总体上无显著变化;叶片N含量呈增加趋势,茎N含量逐渐下降,极细根和细根N含量均呈先上升后下降的趋势;叶片、茎P 含量呈降低趋势,极细根和细根P含量呈先增加后下降的趋势。3种灌木在干旱胁迫下叶C∶N呈降低趋势,叶和茎C∶P、N∶P均呈增加趋势。干旱胁迫对极细根C∶N和叶C∶P、N∶P影响最大,而对粗根C∶N、N∶P以及极细根C∶P的影响最小。土壤C、N含量与灌木各器官中C、N、P含量无显著相关性,但土壤P含量与叶和根系C、N、P含量均显著相关。土壤中相对缺乏的P是影响灌木器官化学计量特征的最重要因素。干旱对不同灌木不同器官化学计量的影响不同,叶和极细根的化学计量较其他器官对干旱胁迫更加敏感。干旱可能主要通过影响灌木对土壤中养分P的吸收和在不同器官中的分配,进而影响灌木不同器官的化学计量特征,尤其是与P相关的化学计量特征。     

N, P, and C stoichiometry of Eranthis hyemalis (Ranunculaceae) and the allometry of plant growth

We report the nitrogen (N), phosphorus (P), and carbon (C) stoichiometry for each of the five organ-types (leaves, aerial stems, reproductive organs, roots, and tubers) of 17 actively growing Eranthis hyemalis plants differing in size (as measured in g C). We also report the N, P, and C stoichiometry of 20 winterized tubers, which are the only perennial organs of this species. Comparisons between whole-plant and winterized N/C and P/C levels indicate that N was resorbed from aerial organs and stored in tubers by the end of the growing season. Leaves were substantial reservoirs for N and P. With few exceptions, N scaled isometrically with respect to C for each organ-type, whereas P scaled as the 3/4 power of C. Thus, N is proportional to P(3/4), which is proportional to C regardless of organ-type. Additionally, annual growth rate G of shoots (leaves and aerial stems) scaled as the -3 power of leaf N/P quotients such that G was proportional to the 3/4 power of leaf P. We suggest that these scaling relationships (together with previously reported allometric trends across herbaceous species) show that growth is constrained by organ-specific N and P allocation patterns (presumably to proteins and ribosomes, respectively).     

不同入侵程度紫茎泽兰碳氮磷生态化学计量特征研究

紫茎泽兰(Ageratina adenophora)是一种生态危害性较大的入侵植物。为探讨不同入侵程度下紫茎泽兰的化学计量特征,进一步揭示其营养策略与入侵机制,该研究以紫茎泽兰及其本土伴生种条叶猪屎豆(Crotalaria linifolia)为对象,测定研究了轻度入侵、中度入侵和重度入侵下紫茎泽兰根、茎、叶中碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征与其入侵地土壤养分状况,并进一步比较了紫茎泽兰和条叶猪屎豆的C、N、P化学计量特征。结果表明:(1)3种入侵程度下,紫茎泽兰叶N、P含量均显著大于根和茎N、P含量,将更多的N和P分配至叶,增加资源获取,以利快速生长。(2)3种入侵程度下,紫茎泽兰茎N:P<根N:P<叶N:P,且茎N:P在中度入侵下显著大于轻度入侵,在入侵过程中其茎呈现出较高的生长速率,可促进其获取更多环境资源,增强生长竞争优势。(3)与本土种条叶猪屎豆相比,紫茎泽兰具有更高的根P、茎P含量,根和茎C:P、N:P均显著小于条叶猪屎豆,各器官C:N均显著大于条叶猪屎豆,显示出较高的养分利用效率及较低的资源需求量。(4)紫茎泽兰茎C和叶C、茎N和叶N均呈显著正相关,茎C:P与根C:P存在极显著负相关,说明对能量和资源的分配在生长和贮存之间存在权衡。研究认为,紫茎泽兰在入侵过程中采取增加地上部分的资源分配与利用以利于快速生长,同时具有较高的资源获取能力及较低的资源需求量,进而提高竞争能力,成为一种重要的入侵策略,促进其成功入侵。