生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征

生态系统元素平衡是当前全球变化生态学和生物地球化学循环的研究热点和焦点.在系统介绍生态化学计量学与碳氮磷元素循环研究进展的基础上,重点从土壤C:N:P化学计量比的分布特征、指示作用、对碳固定的影响,以及人类活动对C:N:P比的影响等方面探讨了C:N:P比在养分限制、生物地球化学循环、森林演替与退化等领域中的应用等问题,并展望了生态系统碳氮磷平衡的元素化学计量学未来研究的发展方向.通过对生态化学计量学理论和方法的研究,可以深入认识植物-凋落物-土壤相互作用的养分调控因素,对于揭示碳氮磷元素之间的相互作用及平衡制约关系,为减缓温室效应提供新思路和理论依据,具有重要的现实意义.  

内蒙古典型草原不同恢复演替阶段植物养分化学计量学

 对内蒙古典型草原不同恢复演替阶段群落土壤养分动态及空间格局、植物养分及其化学计量比时空动态、植物与土壤养分相关性等进行了分析, 以揭示放牧干扰对植物的养分及其化学计量比影响。结果表明: 土壤各养分含量表现为恢复群落略高于严重退化群落, 土壤全氮(STN)/土壤全磷(STP)恢复群落高于严重退化群落, 土壤有机质(SOC)/STN恢复群落低于严重退化群落; 大多数植物叶片C含量在恢复群落最高, 严重退化群落最低, 与恢复演替时间呈正相关, 而植物的全氮(TN)和全磷(TP)含量则是严重退化群落最高, 恢复群落最低, 与退化程度呈正相关, 且TP含量的变幅明显高于TN含量; 植物叶的N:P和C:N表现为严重退化群落最低, 与退化程度呈负相关; 严重退化群落植物相对于P而言, 总体上表现为缺N; 而恢复群落相对于N而言, 更为缺P, 或同时缺N和P; 群落优势种化学计量学特征对群落演替方向有一定的指示作用。  

生态化学计量学研究进展

生态化学计量学结合生物学、化学和物理学等基本原理，研究能量和碳、氮、磷等化学元素在生态系统中，特别是各种生态系统过程（如竞争、捕食、寄生、共生等）参与者中的变化，以及它们之间的动态平衡，并分析这种平衡对生态系统的影响。目前，C∶N∶P化学计量学研究已深入到生态学的各个层次(细胞、个体、种群、群落、生态系统)及区域等不同尺度。近年来, 由于认识到化学计量学研究可以把生态实体的各个层次在元素水平上统一起来, 因此生态化学计量学已成为许多生态系统的新兴研究工具。其中，C∶N∶P化学计量学是各种生态过程研究中的核心内容。论述了生态化学计量学在物种、群落、生态系统等各层次的应用现状, 并指出了C∶N∶P化学计量学研究的应用前景和发展趋势，以期引起同行的重视并推动该领域的进一步发展。  

珠江三角洲3种典型森林类型乔木叶片生态化学计量学

 以珠江三角洲3种典型森林类型(常绿阔叶林、针阔混交林和针叶林)为研究对象, 分析了各类型优势乔木叶片C、N、P化学计量特征。结果显示, 所有研究个体叶片C、N、P含量范围分别为434–537、6.8–23.0和0.56–2.10 mg·g^–1, C:N、C:P和N:P的分布区间分别为 21.22–70.74、227.14–844.64和5.26–20.91, 且N与P之间、C:N与C:P之间具有较好的协同性。3种森林类型中, 针叶林乔木叶片C含量最大, 加权平均值为(517.85 ± 35.96) mg·g^–1, 其次是针阔混交林((509.47 ± 19.38) mg·g^–1), 常绿阔叶林最小((481.59 ± 18.35) mg·g^–1); 针叶林乔木叶片N含量((12.20 ± 5.65) mg·g^–1)最大, 其次是常绿阔叶林((11.50 ± 4.24) mg·g^–1), 针阔混交林((10.51 ± 5.22) mg·g^–1)最小; 各森林类型乔木叶片P含量大小顺序与C含量完全相反, 为常绿阔叶林((1.31 ± 0.48) mg·g^–1)>针阔混交林((0.96 ± 0.61) mg·g^–1)>针叶林((0.77 ± 0.40) mg·g^–1)。针阔混交林乔木叶片C:N (51.35 ± 13.65)最大, 针叶林(47.40 ± 15.85)其次, 常绿阔叶林(45.59 ± 14.70)最小; 各森林类型乔木叶片C:P和N:P大小顺序相同, 均为针叶林(727.47 ± 231.52、15.71 ± 3.76)>针阔混交林(553.01 ± 152.32、10.93 ± 1.89)>常绿阔叶林(412.19 ± 200.91、9.46 ± 4.28)。同时根据乔木叶片N:P还发现, 少数阔叶树种和常绿阔叶林生产力受到N素限制。  

兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)叶片养分的空间分布格局

对中国东北温带森林生态系统主要树种兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)24个采样点72个叶片样品有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)和全钾(K)的化学组成、地理分布格局及其与气候因子的关系进行了研究.结果表明,叶片C、N、P和K含量的几何平均数分别为543.970、16.902、2.373mg/g和14.625mg/g,且叶片的C含量>N含量>K含量>P含量;叶片的C/N、C/P和N/P分别为32.183、229.226和7.123.随纬度的增加、年均温度和年均降雨量的降低,兴安落叶松叶片C、N含量和N/P显著降低,叶片C/N和K含量显著升高,叶片P含量和C/P的变化没有达到显著水平.叶片N含量随纬度与年均温度的变化与全球及其它大尺度的研究结果相反,而N/P与其一致,这与在该区域的其它物种的研究结果基本一致.这可能是由于在本研究区域北部寒温带越往高纬度地区年均温度和年均降雨量越低、生长季越短,因此成土作用弱导致植物可以吸收利用的养分越少,但是由于植物显著降低的N含量和变化不明显的P含量导致了叶片N/P随纬度的增加和年均温度和年均降雨量的降低而降低,这与全球尺度的研究结果一致.兴安落叶松叶片养分分布格局与全球尺度和中国区域研究结果的差异说明了加强区域叶片养分特征研究的重要性.叶片养分与气候因子的显著线性相关说明气候因子是影响叶片养分特征的一个主要因子.  

生态化学计量学特征及其应用研究进展

生态化学计量学已成为生态学研究的热点问题。作为一门新兴学科,综观国内外最新研究进展,相关研究目前尚存在着许多不足。基于此,从全球与区域尺度、功能群尺度及个体水平3个方面阐述生态化学计量学特征,从空间、时间、生境和植物类型等生物与非生物因素综述生态化学计量学特征的驱动因素。并讨论生态化学计量学特征在限制性养分判断、生态系统稳定性、生长率与C:N:P关系中的应用。  

松嫩草地80种草本植物叶片氮磷化学计量特征

 以松嫩草地常见草本植物为研究对象, 分析了各生活型和功能群叶片氮磷化学计量特征。结果显示: 松嫩草地80种草本植物的叶片氮、磷质量浓度分别为(24.2 ± 0.96) mg·g^–1和(2.0 ± 0.10) mg·g^–1, 面积浓度分别为(13.0 ± 0.54) mg·cm^–2和(1.0 ± 0.05) mg·cm^–2, 氮磷比为13.0 ± 0.39, 氮磷比与叶片磷质量浓度、叶片氮、磷面积浓度有显著相关关系; 松嫩草地植物生长受到氮限制。一年生植物叶片氮、磷质量浓度和变异系数高于其他生活型, 各生活型之间氮面积浓度和氮磷比差异不显著。豆科植物叶片氮的质量浓度、面积浓度和氮磷比高于其他功能群。在不同生活型或功能群之间, 植物叶片磷的面积浓度差异不显著, 都在1.0 mg·cm^–2左右; 适当地增加群落中豆科植物的比例, 可能有助于提高松嫩草地产量和质量。  

陕西黄土高原刺槐枯落叶生态化学计量学特征

生态系统元素平衡是当前全球变化生态学和生物地球化学循环研究的焦点和热点,生态化学计量学结合了生物学、物理学和化学等基本原理,是研究生物系统能量平衡与多重化学元素平衡的科学,为研究元素在生物地球化学循环与生态过程中的规律及其之间的计量关系提供了一种综合的方法。以陕西黄土高原人工刺槐林为研究对象,结合纬度和坡向两个因素,分析了三原、淳化、耀州区、宜君、黄陵、洛川、富县、甘泉、宝塔区、安塞、米脂、神木12个县区的刺槐枯落叶生态化学计量学特征。结果发现,阳坡刺槐枯落叶C、N、P含量的变化范围分别为318.34—428.01 g/kg、13.27—24.07 g/kg、1.66—2.57 g/kg;阴坡刺槐枯落叶C、N、P含量的变化范围分别为306.70—433.68 g/kg、12.55—24.39 g/kg、1.62—2.99 g/kg。阳坡刺槐枯落叶C∶N、C∶P、N∶P的变化范围分别为14.23—24.61、148.67—215.92、7.37—14.47;阴坡刺槐枯落叶C∶N、C∶P、N∶P的变化范围分别为16.87—26.54、130.06—234.41、7.05—13.22。随着纬度的升高,刺槐枯落叶C、N显著下降,刺槐枯落叶P、C∶N、C∶P、N∶P无明显差异。刺槐枯落叶C、N、P之间呈显著正相关。刺槐枯落叶C、N、P、C∶N、C∶P、N∶P在阴坡和阳坡之间无明显差异。研究区,阴坡和阳坡的刺槐枯落叶N∶P均较低,刺槐林土壤的全氮平均含量也低于全国平均水平,推测陕西黄土高原刺槐林的生长可能主要受到氮素的限制。  

陆地生态系统植被氮磷化学计量研究进展

 因化学功能的耦合和元素的不可替代性, 植物对N、P的需求和利用存在严格的比例。植物N、P化学计量在不同功能群、生长地区、生长季、器官之间以及环境梯度下存在明显的变化规律。多数研究从N、P浓度、N:P及N、P间异速指数等角度分析了植物化学计量变化规律, 并探讨其在全球范围内的具体数值。为增进对植物响应全球变化的理解, 该文综述了N、P化学计量的影响因素及其机理的最新研究进展, 并指出未来拟重点研究的方向。  

中国东部南北样带森林生态系统102个优势种叶片碳氮磷化学计量学统计特征

选择中国东部南北样带森林生态系统112个采样点,研究了102个优势植物叶片的有机碳、全氮和全磷化学计量学特征及其变异性.结果表明:在中国东部南北样带森林生态系统中,优势植物叶片的有机碳含量(Cmass)、全氮含量(Nmass)和全磷含量(Pmass)的变化范围分别为374.1～ 646.5 mg·g-1、8.4～30.5 mg·g-1和0.6～6.2mg·g-1,算术平均数分别为480.1、18.3和2.0 mg·g-1,变异系数分别为11.1％、27.5％和56.4％；C/N、C/P和N/P的变化范围分别为14.1～64.1、70.9 ～ 838.6和1.5～21.2,算术平均数分别为29.1、313.9和11.5,变异系数分别为32.8％、48.3％和44.1％.C∶N∶P质量比为313.9∶11.5∶1,摩尔比为810.9∶25.4∶1.与全球尺度的研究结果相比,本研究区域树木叶片Cmass和C/N明显偏高,叶片Nmass和N/P明显偏低,而叶片Pmass和C/P差异不显著.