新疆开都河大型水生植物的氮磷化学计量特征及其影响因素

氮 (N)、磷(P)是最常见的限制植物生长的矿质元素。水生植物所需营养主要来源于水体和沉积物,植物体内的元素组成能够反映淡水生态系统的营养供应状况。开都河是新疆一条流经高山草甸和荒漠绿洲的重要内陆河。本研究采集了开都河大型水生植物和水、沉积物样品,分析了不同生活型和发育史的植物物种叶的氮磷化学计量特征,探讨了上下游、不同土地利用类型下植物、水体和沉积物化学计量特征的差异和关联。结果表明: 植物叶的N、P平均含量分别为24.9 mg·g^-1和2.49 mg·g^-1,氮磷质量比值(N/P)平均为12.6。不同生活型植物叶的N、P含量及N/P存在显著差异:沉水植物N、P含量均显著高于浮叶和挺水植物;浮叶植物N/P为19.2,显著高于其他两类植物,表明其生长可能受P的限制。上游水生植物叶的N、P含量均高于下游。同时,河流上游的沉积物和水体中的N含量均高于下游。与农耕区河段相比,草地区河段水生植物的叶N和P含量较高,可能与草地土壤有机质丰富和放牧产生的排泄物有关,说明放牧对开都河水生态系统化学计量特征的影响大于农耕。过度放牧可能使开都河上游水质变差,改变水生态系统的氮磷养分平衡,并最终影响特定区域的生物地球化学循环过程。     

不同发展情景下青海省土地利用布局及生物多样性变化模拟

人类活动导致土地利用格局的剧烈变迁是全球生物多样性丧失的重要原因之一。为满足青海省生物多样性保护和社会经济发展对土地利用的需求, 本研究依据土地利用类型/干扰强度与生物多样性的关系, 制定了基线、美丽青海、智慧青海、和谐青海4种情景的设计方案, 并基于GeoSOS-FLUS模型和FLUS-Biodiversity模型分别模拟至2030年、2050年时, 4种情景下青海省土地利用布局及其原生群落平均物种多度(Mean Species Abundance, MSA)的空间格局演变。结果表明, 青海省大部分土地利用类型在现有格局的基础上均发生较大变化。其中, 基线情景(按原有发展趋势)中湿地、森林、草地的面积均有所下降, 导致生物多样性恢复速度缓慢。基于自然保护和经济发展的不同权衡, 美丽青海、智慧青海、和谐青海3种情景则对未来土地利用布局的优化效果较好, 大量中、高强度利用的草地恢复为湿地、原生林及低强度利用的草地, 部分常规农田转换为优质农田, 建设用地面积减少, 生物多样性因而得以较大提高。未来各情景下的青海省MSA值都能实现目标值, 生物多样性完整性相对于2020年都有所增加。     

幂指数异速生长机制模型综述

 个体大小对生物的各种生理属性有重要意义, 描述个体大小和生理属性关系的规律叫做异速生长。生物的异速生长通常以幂函数的形 式表示, 在众多的异速生长关系中, Kleiber定律所描述的新陈代谢率和个体大小的3/4幂指数关系最为重要和基本, 解释此有充分数据支持的 定律的机理也最具挑战性。围绕该著名的3/4幂指数异速生长关系, 该文回顾历史上主要的有关模型假说, 并重点介绍1990年代中期以来, 由 West等提出的分形分配网络模型和由其它研究人员建立的代表性模型: 最少载体网络模型、多因理论、最小总熵理论、构造理论、细胞优化生 长理论和能量消耗理论。     

新疆45种荒漠植物粗根碳、氮、磷计量特征及其与环境的关系

通过测定新疆44个样地45种荒漠植物的粗根碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量,探索荒漠植物化学计量特征与环境因子的关系。结果表明:荒漠植物粗根C、N和P含量为440±73、9.86±3.84和0.82±0.48 mg·g-1,C∶N、C∶P和N∶P为51±21、707±388和15±10。不同生活型植物的粗根C含量存在显著差异,其中乔木最高、灌木次之、草本最低,而粗根P含量表现为相反的趋势;此外,灌木的粗根N含量显著高于乔木和草本。C与P、N与P呈异速生长关系,其幂指数分别为-0.460、0.699。C、N、P化学计量特征与经纬度、年平均温度、年平均降水量存在非线性关系。荒漠植物粗根C、N、P计量特征主要受气候因子的影响,生活型差异和土壤养分影响次之,反映了荒漠植物生长主要受水分限制。     

新疆67种荒漠植物叶碳氮磷计量特征及其与气候的关系

荒漠生态系统具有独特的耐旱植物种类和植物化学计量特征.本研究通过系统采集全疆63个荒漠地点的67种植物,探索荒漠植物叶碳、氮、磷(C、N、P)的计量特征及其与气候因子的关系.结果表明:荒漠植物叶C、N和P的平均含量分别为394、18.4和1.14 mg·g-1,C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为28、419和18.灌木的N含量高于乔木和草本,灌木P含量比草本(乔木)低(高);C3植物叶的C、N、C∶P、N∶P高于C4植物.随年均降水量增加,叶C有先降低后升高的趋势,叶N、P先升高、后降低,叶C∶N、C∶P与叶N、P变化趋势相反,N∶P变化不显著;随年均温升高,叶C先降低后升高,叶N、P降低,C∶N变化不显著,C∶P、N∶P升高.年均降水量对叶片化学计量特征的影响大于年均温度和植物类型.本研究结果将有助于预测全球气候变化背景下的C、N、P元素循环规律的变化,并为干旱区生物地球化学建模提供参考和基础数据.     

氮磷施肥对拟南芥叶片碳氮磷化学计量特征的影响

研究植物碳(C)氮(N)磷(P)化学计量特征,有助于了解C、N、P元素的分配规律和确定限制植物生长的元素类型,理解生长速率调控的内在机制.该研究基于盆栽施肥试验,测定不同N、P供应水平下拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶片的生物量和C、N、P含量,分析拟南芥的限制元素类型、验证生长速率假说、探讨N、P的内稳性差异和C、N、P元素间的异速生长关系.主要结果如下:盆栽试验基质中限制元素是P,施N过多可能引起毒害作用;拟南芥的生长符合生长速率假说,即随着叶片N∶P和C∶P的增加,比生长速率显著减小;叶片P含量存在显著的调整系数(3.5),但叶片N含量与基质N含量之间无显著相关;叶片N和P含量具有显著的异速生长关系,但不符合N-p3/4关系,施P肥导致表征N、P异速生长关系的幂指数(0.209)显著低于施N肥处理(0.466).该研究首次基于温室培养实验分析了拟南芥C、N、P的化学计量特征及其对N、P添加的响应,研究结果将为野外研究不同物种、群落或生态系统的化学计量特征提供参考.