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-P^3/4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。     

内蒙古典型草原植物叶片碳氮磷化学计量特征的季节动态

分析植物叶片(C)、氮(N)、磷(P)含量及其比值的季节动态, 不仅有助于认识植物生长发育和养分吸收利用等生理生态过程, 也有利于认识植物化学计量的动态平衡关系。该文选择内蒙古典型温带草原18种常见植物, 在生长季的6-9月, 每半月一次进行连续采样, 在此基础上分析了叶片C、N、P含量及其比值在生长季内的变化。主要结果: 1)植物叶片C、N、P含量及其比值的季节性变化在不同功能类群间不同步, 其中叶片N、P含量的季节变化体现了明显的稀释作用。2)叶片C、N、P含量及其比值在不同功能类群间差异显著, 单子叶、多年生禾草类的叶片N、P含量显著低于双子叶和多年生杂类草植物, 而其叶片C:N、C:P则高于双子叶和多年生杂类草植物。3)叶片N、P含量显著正相关, 叶片C:N和C:P分别与N和P含量显著负相关, 可能体现了植物体内营养元素间的内在耦合机制。4)叶片N含量与C:N, 叶片P含量与C:P以及叶片N含量与P含量均呈现等速生长关系, 且等速生长关系在生长季保持稳定。     

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。     

平茬高度对云南松苗木碳氮磷化学计量特征的影响

为了解平茬对云南松(Pinus yunnanensis)苗木各器官碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征的影响,探讨C、N、P含量间的相关关系及其异速生长关系,本研究对不同平茬高度(对照、5、10和15 cm)的云南松苗木采样测定,分析主根、侧根、茎、侧枝、母株针叶、萌条枝、萌条针叶共7个器官的C、N、P含量及其C∶N、C∶P、N∶P值。结果表明：除C含量在平茬高度间无显著差异外,N含量、P含量、C∶N、C∶P、N∶P在平茬高度、器官、平茬高度×器官间均存在极显著差异;随着平茬高度的增加,N含量、P含量和N∶P呈现先上升后下降趋势,而C∶N和C∶P呈现相反的趋势;不同平茬高度下各器官营养元素含量及比值的变异系数波动低,表明平茬对C、N、P含量及其化学计量稳定性的影响较小;平茬处理下C含量与N、P含量间的相关关系有一定的改变,随着平茬高度的增加,C含量与N、P含量间的相关关系减弱;平茬未改变它们之间的异速生长关系,表现为C的积累速率低于N和P,苗木生长以N调控为主;综合来看,平茬改变植株体内的营养元素含量,进而改变植物体内C、N和P含量的平衡关系,云南松苗木表现以N调控为主,随...     

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。     

3种功能型林木幼苗叶片与细根碳氮磷化学计量特征及其异速关系

为了比较不同功能型林木叶片与细根碳氮磷化学计量特征及其异速关系的差异,本研究以刨花楠(常绿阔叶)、福建山樱花(落叶阔叶)和福建柏(常绿针叶)的幼苗为对象,对其叶片和细根的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其计量比关系进行分析。结果表明: 3种树木幼苗的叶片与细根的C、N、P含量及其计量比存在显著差异,其中,叶片与细根的C含量及C/N、C/P均以刨花楠最高,N含量和N/P以福建山樱花最高,P含量以福建柏最高;3种幼苗叶片的C、N、P含量和C/P、N/P均高于细根。叶片的C、N、P含量及其计量比之间的异速关系与细根不同,且受功能型差异的影响;3种幼苗叶片的C/P与N/P之间存在着指数明显不同的异速关系,但其细根的N、P含量均为等速关系。3种幼苗叶片和细根的C、N、P含量及其计量比关系也存在差异;刨花楠叶片和细根的关系主要显示为叶片C含量与细根P含量的异速关系,福建山樱花则主要显示在叶片C、N含量及C/N、N/P与细根C/N、N/P间的异速或等速关系,而福建柏主要是叶片C含量与细根C、N、P含量间的异速关系,福建山樱花叶片与细根的养分分配更具协调性。3种幼苗叶片和细根对P的投资策略具有相似性。研究结果为实施林木苗期精准养分管理与高效培育技术等提供了科学依据。     

苦竹叶片碳氮磷化学计量特征的海拔梯度效应

为揭示海拔梯度对苦竹林立竹叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的影响,该文以3个海拔梯度[低海拔,(200±10) m;中海拔,(400±10) m;高海拔,(800±10) m]苦竹林为研究对象,测定1至3年生立竹叶片C、N、P含量,分析其化学计量特征和异速增长关系。结果表明:(1)立竹年龄对苦竹叶片C、N、P含量及其化学计量特征影响明显,随立竹年龄的增大,苦竹叶片C、N、P含量和N∶P总体上均呈降低趋势,而C∶N、C∶P总体上呈升高趋势。(2)海拔对苦竹叶片C、N、P含量及其化学计量特征有重要影响,随海拔梯度升高,不同年龄立竹叶片C含量呈先升高后下降变化趋势,N、P含量总体上呈降低趋势,而C∶N、C∶P和N∶P均呈升高趋势。(3)不同海拔梯度苦竹林立竹叶片C、N、P含量和C∶N、C∶P差异显著,中、高海拔苦竹林立竹叶片N∶P无显著差异,均显著高于低海拔苦竹林;不同海拔梯度苦竹林立竹叶片C、N、P间呈显著的正异速增长关系,随海拔梯度的升高,C-N、C-P异速增长指数显著升高,而N-P异速增长指数显著下降。综上结果表明,高海拔苦竹林虽然N、P利用效率提高,但立竹叶片C含量较低,P限制性作用增强;中海拔苦竹林不但具有较高的N、P利用效率,而且立竹叶片C含量高,说明中海拔是苦竹林丰产培育的适宜海拔。     

添加秸秆及其生物炭对茉莉植株与土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

研究植物不同器官碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量特征对深入了解土壤养分元素在循环过程中的相互耦合关系具有重要指示意义。在福州茉莉(Jasminum sambac)种植基地,设置对照、秸秆、生物炭添加处理,测定茉莉植株的生长特性、茉莉不同器官和土壤C、N、P含量,分析其生态化学计量特征。结果表明:与对照处理相比,秸秆添加处理的茉莉叶生物量显著增加了73.33%,土壤盐度和土壤温度均显著降低了37.04%和1.41%;而生物炭添加处理的茉莉株高、叶面积及叶、茎生物量较对照处理分别显著增加了26.11%、29.42%、239.59%和96.04%,土壤密度和土壤温度显著降低了18.33%和1.79%。不同添加处理下,茉莉叶和茎的C含量及叶N含量均无显著差异,而根和土壤的C、N含量则表现为生物炭添加处理显著高于秸秆添加处理和对照处理;茉莉叶、茎和根P含量均表现为生物炭添加处理>对照处理>秸秆添加处理,且生物炭添加处理比对照处理分别显著提高了41.68%、43.73%和24.63%,而土壤P含量则表现为生物炭添加处理>秸秆添加处理>对照处理。其次,生物炭添...     

蕨类植物碳氮磷化学计量特征及其与土壤养分的关系

为探讨蕨类植物碳氮磷化学计量特征与土壤养分的关系,对福建省亚热带森林林下芒萁和乌毛蕨地上部分和地下部分的碳、氮、磷(C、N、P)含量和0~10 cm和10~20 cm两个土层的养分含量进行了测定。结果表明,无论是芒萁还是乌毛蕨,地上部分的N、P含量均高于地下部分,而C含量则无显著差异,导致地上部分的C∶N和C∶P均低于地下部分。与乌毛蕨相比,芒萁地上部分的N、P含量更低,地上和地下部分的C含量、C∶N和C∶P以及N、P含量的变异系数和表型可塑性指数则更高,表明芒萁采取了较高的养分利用效率和"表现最大化"的策略,而乌毛蕨则选择了较低的养分利用效率和"表现维持"的方式。两种蕨类植物地上和地下部分的N含量与土壤N含量(0~20 cm)均无显著相关。芒萁两个部位的P含量则均与土壤P含量(0~10 cm和10~20 cm)呈显著正相关,乌毛蕨P含量总体上与土壤P含量的相关性不显著(除地下部分的P含量与10~20 cm土层的P含量呈弱的正相关外)。这表明芒萁具有作为亚热带森林土壤P库指示植物的潜力。     

模拟酸雨对福州沿江稻田水稻叶片碳氮磷含量及其生态化学计量学特征的影响

为阐明酸雨对早、晚稻叶片不同时期碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量学特征的影响,设置对照(Control,CK)、pH4.5、pH3.5酸雨处理,对福州沿江稻田早、晚稻叶片不同时期C、N、P含量及其生态化学计量学特征进行测定和分析。研究结果表明:早稻叶片C、N、P含量在拔节期和成熟期分别为(401.08±1.83)、(37.01±2.54)、(1.01±0.05) g/kg和(349.08±4.52)、(15.52±0.05)、(0.48±0.01) g/kg,晚稻C、N、P含量在拔节期和成熟期分别为(389.00±2.82)、(28.52±0.31)、(0.74±0.01) g/kg和(317.25±1.65)、(8.18±0.51)、(0.29±0.03) g/kg,早稻叶片养分含量整体显著高于晚稻(P<0.05),且各处理拔节期养分含量均显著高于成熟期含量(P<0.05),整体上,酸雨处理可显著降低早稻叶片在拔节期的C、N、P含量(P<0.05)。早稻叶片C/N、C/P、N/P在拔节期和成熟期分别为(10.94±0.77)、(400.13±18.9...     

河口湿地植物活体-枯落物-土壤的碳氮磷生态化学计量特征

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量比是生态系统过程及其功能的重要特征.以闽江河口的芦苇(Phragmites australis)和短叶茳芏(Cyperus malaccensis var.brevifolius)湿地为对象,开展植物活体-枯落物-土壤系统的C、N、P季节动态研究.结果表明:芦苇和短叶茳芏植物活体、枯落物和土壤年均C、N、P含量为C＞N＞P,两种湿地系统C、N含量均为植物活体和枯落物高于土壤,但与土壤P含量大小关系因植物构件差异而不同;芦苇和短叶茳芏植物活体、枯落物和土壤的C、N、P生态化学计量比表现为C∶P＞C∶N＞N∶P;芦苇湿地C∶N为枯落物＞植物活体＞土壤,短叶茳芏为植物活体＞枯落物＞土壤,而C∶P和N∶P均为枯落物＞植物活体＞土壤;C、N、P化学计量比可以反映湿地C、N、P交换过程和植物群落的生态功能.     

氮添加对红松人工林草本层植物多样性的影响

氮沉降是驱动生物多样性变化的重要因素之一。为了探索氮添加对红松（Pinus koraiensis）人工林草本层植物多样性的影响及其驱动机制,以黑龙江凉水国家级自然保护区红松人工林为研究对象,设置N0（对照处理,0 kg hm^-2 a^-1）、N20（低氮处理,20 kg hm^-2 a^-1）、N40（中氮处理,40 kg hm^-2 a^-1）和N80（高氮处理,80 kg hm^-2 a^-1）4个施氮水平,进行6年的氮添加实验。结果表明：（1）氮添加显著降低草本层3个功能群的密度和盖度,而对高度无显著影响;（2）6年氮添加使对照与施氮处理间群落相似度随施氮水平的增加而减小;（3）氮添加显著降低草本植物的丰富度和Shannon-Wiener多样性指数,而未对蕨类和木本植物的丰富度和Shannon-Wiener多样性指数产生显著影响,对草本层3个功能群的Pielou均匀度指数均无显著影响;（4）氮添加对草本植物的C、N、P含量、N：P、C：P产生显著影响,对木本植物的P含量、N：P、C：P产生显著影响,对蕨类植物的C：N：P生态化学计量均无显著影响;（5）草本植物多样性与土壤化学性质无显著的相关关系,草本植物丰富度、Shannon-Wiener多样性指数与植物盖度、密度呈显著的正相关关系,丰富度与植物N含量呈显著的负相关关系,Shannon-Wiener多样性指数与植物N：P呈显著的负相关关系。研究表明6年氮添加改变植物草本层中物种组成和群落结构,3个功能群密度和盖度显著降低,高度未产生显著变化,仅降低草本植物的丰富度和多样性。造成该现象的原因可能是,不同物种对于氮的利用特性和耐受程度存在差异,氮添加引起草本植物养分失衡,改变物种组成和群落结构,从而影响草本植物多样性。研究结果可为我国温带森林生态系统持续性管理提供数据和理论基础。     

阿拉善荒漠典型植物叶片碳、氮、磷化学计量特征

荒漠植物在水分限制、营养元素相对匮缺的条件下,经过长期的进化适应形成了自身独特的生理生态和生态化学计量特征。在阿拉善荒漠选择52个典型群落类型,分析和研究了54种荒漠植物叶片的碳、氮和磷的化学计量特征。结果表明:荒漠植物叶片的碳(C mg/g)、氮(N mg/g)和磷(P mg/g)含量变幅较大,分别为(379.01±55.42)mg/g、(10.65±7.91)mg/g和(1.04±0.81)mg/g,变异系数分别为0.15、0.74和0.78;C/N、C/P、和N/P分别为66.70±60.81、683.16±561.94、11.53±5.06。元素间相关性分析表明,叶片的C和N不相关(P0.05),C与P显著正相关(P0.05),N和P极显著正相关(P0.01)。从植物功能型的角度分析发现,灌木和1年生草本植物对C的存储能力较低;占整体67%的灌木叶片的N、P含量最低,导致总体N、P含量较低;多年生草本和1年生草本植物叶N含量与灌木植物叶片和整体N含量无差别,而P含量明显高于灌木植物叶片和整体P含量且N/P明显低于灌木植物叶片和总体N/P,导致总体N/P较低。该研究结果与全球和中国尺度的研究相比发现,荒漠植物叶片C、N、P含量和N/P明显偏低,N/P14说明阿拉善荒漠植物在受N、P共同作用的同时更易受N限制。     

不同林龄油茶人工林土壤-叶片碳氮磷生态化学计量特征

油茶是世界四大木本油料植物之一,在我国有着2000多年的栽培和利用历史。碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量元素是近年来研究的热点,通过C、N、P化学计量我们可以深入了解植物-土壤间元素相互关系,并能揭示土壤养分限制状况。为了解油茶人工林生态系统C、N、P化学计量特征及油茶人工林养分元素限制因素,以长江中下游油茶适宜栽培区湖南、江西和湖北三省油茶林为研究对象,采用空间代替时间的研究方法,在区域尺度上随机选择32个典型油茶人工林并分为4个林龄组(9年低龄林;9—20年高产林;21—60年低产林; 60年生产退化林)。测定油茶人工林土壤与油茶叶片中的C、N、P含量并分析其化学计量特征。研究结果表明:(1)随林龄增加,油茶人工林土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量增大,而土壤全磷(TP)和速效/kg和5.43 mg P在一定的林龄(60 a)内具有增加的趋势。(2)随林龄增加,油茶人工林叶片C含量无显著变化,N、P含量降低,叶片的C、/kg、11.66—15.46 g增大。此外,叶片N∶P阈值分析发现,叶片N∶P比在四个林龄段均16。(3)相关分析结果表明,油茶人工林土壤SOC和TN具有显著正相关,油茶叶片N和P具有显著正相关。同时,叶片N含量与土壤TN无相关性,而油茶叶片P含量与土壤Olsen-P显著正相关。油茶人工林土壤化学计量C∶N、C∶P和N∶P与叶片C∶N、C∶P呈显著正相关,以及叶片N∶P与土壤C∶P、N∶P呈显著正相关(P0.05)。由以上可见,油茶人工林土壤主要受P养分限制,且随林龄增加,P限制增加。此外油茶叶片N、P吸收具有协同效应,且油茶叶片与土壤元素存在广泛的计量耦合关系。本研究综合分析油茶林叶片与土壤的C、N、P计量特征及其关系,有助于全面系统的揭示油茶人工林生态系统的养分状况,对油茶林高效培育、养分补充或退化林诊断等具有指导意义。     

中温-暖温带表土碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性——以河北省为例

解析区域土壤碳氮磷元素的生态化学计量特征的空间分异格局有助于土壤养分的综合管理与利用。运用传统统计学和地统计学分析方法,以河北省为例分析了中温-暖温带表土(0—30cm)碳氮磷元素的生态化学计量特征的空间变异性及影响因素。结果显示:(1)土壤有机碳(SOC)、全氮(TSN)、全磷(TSP)其摩尔比率的变异系数均介于0.1—1之间,表明其在空间上存在中等程度的变异性。此外,C∶N的变异系数较小,表明C∶N较稳定。(2)表土TSP和C∶N具有小范围、强烈的空间自相关性,SOC、TSN、C∶P和N∶P具有较大范围、中等程度的空间自相关性,结构性因素是土壤碳氮磷含量及其摩尔比率空间变异的主要影响因素。从空间分布规律来看,表土碳氮磷含量及其摩尔比率均没有呈现明显的递增或递减的变化规律,SOC、TSN、C∶P和N∶P具有相同的空间分布趋势,高值区主要分布在冀北地区,分布面积较小,低值区分布范围较广;C∶N的高值区零星分布在冀北地区,TSP的高值区和低值区呈现斑块状分布。(3)土壤C∶N、C∶P和N∶P受到土壤理化性状、土地利用方式、人类扰动、气候及地形等因素的调控。此外,不同气候带的C∶N、C∶P和N∶P也存在一定的差异,研究区土壤C∶N与高寒带较接近,同时与其他气候带没有显著的差异;C∶P和N∶P与温带沙漠区较接近,与其余气候带存在显著的差异性,说明不同气候带之间的C∶N较C∶P和N∶P稳定。     

中国南亚热带不同造林模式碳汇林土壤碳、氮、磷的积累及化学计量特征

碳汇林的固碳效益十分显著,是实现“碳中和”的主要碳增汇途径之一,在研究南亚热带地区不同造林模式碳汇林土壤碳汇的同时,研究碳汇林土壤氮、磷储量及土壤碳、氮、磷的生态化学计量特征,能够为不同造林模式碳汇林的土壤碳、氮、磷储量的评估提供科学依据。采取单因素随机区组设计,选择立地条件基本一致的研究区和4种造林模式(新造林、封山育林、补植套种、更新改造)的碳汇林,分析了不同造林模式土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)的含量、储量、生态化学计量比,以及微生物生物量碳(MBC)的变化特征。结果表明,不同造林模式碳汇林的土壤理化性质,碳氮磷储量、化学计量比及微生物生物量碳含量差异显著,且土壤碳氮磷储量随土壤深度增加而减少,表现出明显的垂直变化特征。4种造林模式下碳氮比(C/N)介于11.11—17.86,碳磷比(C/P)介于17.00—242.59,氮磷比(N/P)介于1.18—15.99之间,在0—60 cm土层上均以更新改造模式林最低,封山育林模式下C/P和N/P均显著高于其他造林模式。土壤SOC与TN、N/P呈极显著正相关关系,土壤TN与C/P呈极显著正相关关系。综合来看,封山育林模...     

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。