大兴安岭泥炭地植物叶片碳氮磷含量及其化学计量学特征

叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征为植物养分状况和元素限制性提供依据。为了解不同生活型植物叶片C、N、P化学计量特征的变化,该研究测定、分析了大兴安岭地区18个泥炭地常见的3种草本植物——白毛羊胡子草(Eriophorum vaginatum)、玉簪薹草(Carex globularis)、小叶章(Deyeuxia angustifolia), 5种落叶灌木——柴桦(Betula fruticosa)、越桔柳(Salix myrtilloides)、细叶沼柳(Salix rosmarinifolia)、笃斯越桔(Vaccinium uliginosum)、越桔(Vaccinium vitis-idaea)和3种常绿灌木——杜香(Ledum palustre)、地桂(Chamaedaphne calyculata)、头花杜鹃(Rhododendron capitatum)的叶片C、N、P含量。结果表明: (1)落叶和常绿灌木叶片C、N、P含量总体高于草本植物而C:N、C:P、N:P低于草本植物, 说明不同生活型植物具有不同的养分利用策略,灌木叶片C、N、P储存高于草本植物而N、P利用效率低于草本植物; (2)小叶章和头花杜鹃叶片N:P小于10, 同时其N含量小于全球植物叶片平均N含量, 相比其他植物来说更易受N限制; (3)采样地点解释了叶片C、N、P指标变异的12.8%-40.8%, 植物种类对叶片C、N、P指标变异的解释量占9.3%-25.5%; (4)草本植物C、N、P指标的地点间变异系数高于落叶和常绿灌木, 草本植物C、N、P指标对地点因素变化的响应较灌木敏感; (5)草本植物N含量种间变异系数高于落叶和常绿灌木, 落叶灌木P含量种间变异系数高于草本植物和常绿灌木, 草本植物和落叶灌木N、P吸收的种间生理分化较常绿灌木高。     

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.     

互花米草入侵下湿地土壤碳氮磷变化及化学计量学特征

为阐明外来物种入侵对生态系统的改变,对闽江河口区本土植物短叶茳芏和不同入侵年限的互花米草湿地土壤总碳(TC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量进行了测定与分析.结果表明: 互花米草入侵后0～50 cm深度各层土壤TC、TN和TP含量均有不同程度的增加,其中TC、TN的变化比较一致,而TP的变化滞后;TC的增加引起土壤C/N持续增加,而TP是调节互花米草入侵过程中湿地土壤C/P和N/P的关键因子,C/P和N/P的变化基本一致.土壤TC、TN、TP的变化受到土壤盐度、容重、含水量和黏粒组成的影响,而它们之间计量比主要受土壤盐度、粒径组成的影响;C/N和C/P对互花米草湿地的土壤固碳效应具有良好的指示作用.互花米草入侵引起生物量和湿地生境改变,导致土壤碳氮磷含量及其生态化学计量比发生显著变化,且随入侵时间延长表现出不同的变化特征.     

闽江河口不同河段芦苇湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征

为了阐明不同河段湿地土壤生态化学计量学特征及其指示意义,对闽江河口不同河段芦苇湿地土壤碳、氮、磷含量进行了测定与分析。结果表明:上游段芦苇湿地0—60 cm土壤C/N、C/P和N/P分别为36.5—51.3、43.0—93.6和0.8—2.3,平均值分别为44.1、66.9和1.6;中游段湿地0—60 cm土壤C/N、C/P和N/P分别为15.8—21.7、28.0—72.2和1.6—4.2,平均值分别为17.6、45.7和2.6;下游段湿地0—60 cm土壤C/N、C/P和N/P分别为13.5—19.8、63.6—125.4和4.2—6.3,平均值分别为16.4、90.5和5.5;不同河段湿地的3种比值表现为不同的变化趋势,土壤C/N为上游段湿地>中游段湿地>下游段湿地,C/P为下游段湿地>上游段湿地>中游段湿地,N/P为下游段湿地>中游段湿地>上游段湿地;单一河段湿地不同土壤剖面C/N、C/P和N/P的变异性小于不同河段湿地之间的变异性;土壤水分含量和粉粒含量是影响不同河段湿地土壤C/N、C/P、N/P变化的最为关键的因子;不同河段湿地土壤C/N和N/P对厌氧碳分解过程具有良好的指示作用。     

不同植茶年限土壤团聚体碳氮磷生态化学计量学特征

试验选取了四川雅安12～15年、20～22年、30～33年和>50年的茶园,研究其土壤团聚体有机碳、全氮、全磷的含量分布及其生态化学计量学特征,以阐明不同植茶年限土壤团聚体碳氮磷生态化学计量学特征的指示意义.结果表明: 0～20 cm和20～40 cm土层土壤有机碳、全氮和全磷含量的变异系数分别为17.5%、16.3%、9.4%和24.0%、21.0%、9.2%;全磷的空间变异性低于有机碳和全氮,但三者呈极显著的正相关关系.有机碳与全氮含量集中分布于小粒径团聚体中,且均在植茶50年后达到最大值,土壤全磷在各粒径团聚体中分布则较为均匀,在种植年限上的变化也不大;0～20 cm和20～40 cm土层土壤C/N、C/P和N/P的变异系数分别为9.4%、14.0%、14.8%和7.4%、24.9%、21.8%;土壤C/N的变异性较低,土壤C/P和N/P均在小粒径中较高,且在植茶50年后达到最大值. 土壤C/N、C/P和N/P对土壤有机碳储量具有良好的指示作用.
     

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...     

茯苓碳氮磷化学计量学特征

为探明茯苓的碳、氮、磷生态化学计量学特征,采集了云南省11个州、市42个居群的茯苓样本,分析了其菌核与表皮中碳(C)、氮(N)、磷(P)的化学计量特征.结果 表明:茯苓菌核中C、N、P的含量分别为40.24％-43.58％、0.176％-0.532％和0.020％-0.077％;C∶N、C∶P和N∶P的范围分别为93....     

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。     

长期施肥下农田土壤-有机质-微生物的碳氮磷化学计量学特征

探讨外源养分的输入对土壤系统内碳、氮、磷化学计量特征的影响,对于深刻认识农田土壤有机碳(C)和养分循环及其相互作用过程具有重要意义。以26年的农田长期定位施肥试验为平台,分析长期不同施肥条件下土壤、有机态及微生物生物量碳、氮、磷含量及其化学计量学特征,并根据内稳性模型y=c x~(1/H)计算其化学计量内稳性指数H。结果表明:与长期撂荒处理(CK_0)相比,种植作物条件下26年化肥配施有机肥处理(MNPK和1.5MNPK)显著降低微生物生物量氮含量,但显著提高了微生物生物量磷的含量。相对于撂荒处理,即使长期配施化肥磷处理(NP、PK、NPK),其土壤有机磷降低显著。对于C∶N比而言,化肥配施有机物料处理(秸秆或有机肥)的土壤C∶N比、有机质C∶N及微生物生物量C∶N比均显著低于化肥处理(N、NP、PK和NPK)。对于C∶P比而言,相对于撂荒处理,26年施用磷肥(化肥磷或有机磷)显著降低了土壤C∶P比和微生物生物量C∶P比,而CK和偏施化肥处理(N、NP和PK)显著降低了土壤有机质C∶P比。对于土壤N∶P比而言,撂荒处理土壤N∶P比显著高于其他处理,而撂荒处理土壤有机质N∶P比显著高于CK和化肥处理,表明不施肥或化肥条件下作物种植加剧了土壤有机质中氮素的消耗。微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P比的内稳性指数H分别为0.24、0.75、0.64,不具有内稳性特征。微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P比分别与土壤C∶N、C∶P、N∶P比呈显著正相关关系,但与土壤有机质碳氮磷化学计量比之间无显著相关性。表明土壤碳、氮、磷元素的改变会直接导致微生物生物量碳、氮、磷化学计量比的改变,但微生物生物量碳氮磷化学计量比对土壤有机质碳氮磷化学计量比无显著影响,土壤有机质的碳氮磷计量比可能更多是受到作物和施肥等养分管理措施的影响。     

全球气候变化对陆地植物碳氮磷生态化学计量学特征的影响

全球气候变化背景下生物地球化学循环的响应规律和陆地植物适应对策已受到广泛关注.本文在分析气候变暖和降水变化对不同生态系统植物C∶N∶P的影响、CO₂浓度升高对不同光合途径物种元素的影响,以及氮沉降对土壤 植物元素影响的短期和长期效应等基础上,从植物生理特性和土壤有效营养元素变化等方面揭示了其可能存在的内在机理,以期为研究C、N、P化学元素在土壤 植物之间传递与调节机制、陆地生态系统结构和功能,以及生物地球化学元素循环对气候变化的响应提供理论依据.最后提出了该领域研究中存在的问题及对今后研究的展望.     

Patterns of leaf N:P stoichiometry along climatic gradients in sandy region,north of China

Aims Biological and environmental factors determine geographic patterns of plant nutrient stoichiometry jointly. Unraveling the distribution pattern and the potential drivers of nutrient stoichiometry is therefore critical for understanding the adaptive strategies and biogeochemistry cycling. Aimed to determine how leaf nitrogen (N):phosphorus (P) stoichiometry is linked to biological and environmental factors, we investigated the patterns of psammophyte leaf N:P stoichiometry in sandy region, northern China, and the potential factors affecting leaf N:P stoichiometry were explored.Methods Based on 10 m × 10 m quadrates survey, the leaves of 352 dominant psammophyte samples belonging to 167 species were collected cross a 3000 km east-west transect in sandy environments, northern China. The samples were further classified into the following groups on the basis of plant life forms and functional groups (photosynthesis pathways and nitrogen fixation). The structural equation modeling was employed to clarify the importance of biological and environmental factors on leaf N:P stoichiometry.Important findings Generally, the higher leaf N and P concentrations, but lower N:P ratio were found in psammophyte compared with other ecosystems. Mean annual temperature (MAT) influenced the leaf N, P concentrations negatively, while mean annual precipitation (MAP) did positively. MAP played greater influence on leaf N, P concentrations than MAT did. MAP affected leaf N, P concentrations directly or indirectly through phylogeny, while MAT only shown direct effect on leaf N concentration. The psammophyte was more limited by N, rather P, in sandy region of northern China. These results suggest that phylogeny of psammophyte and climate jointly influence leaf N:P stoichiometry, and the results could be helpful in modeling biogeochemical nutrients cycling in vulnerable ecosystems like sandy environment.     

贵州高原型喀斯特次生林C、N、P生态化学计量特征与储量

选取贵州高原型喀斯特次生常绿落叶阔叶混交林为对象,对其生态系统各组分碳（C）、氮（N）、磷（P）生态化学计量特征进行了研究,并全面估算了其生态系统C、N、P储量。结果表明,N、P含量在各树种和各器官（干、皮、枝、叶）之间表现出较大的变异,而C含量在各树种和各器官之间变异较小。C/N和C/P表现为叶片最高,树干（乔木）/枝干（灌木）最低,N/P在各器官间差异不显著（P > 0.05）。凋落物和木质残体的N/P显著（P < 0.01）高于植物活体。土壤C、N、P含量均随土壤深度的增加而降低,最表层（0-10 cm）土壤的C、N、P含量及N/P显著（P < 0.05）高于深层土壤;C/N和C/P在各土层间差异不显著（P > 0.05）。高原型喀斯特次生常绿落叶阔叶混交林的生态系统C、N、P储量分别为172.42 Mg/hm²、5.24 Mg/hm²和1.19 Mg/hm²。大部分森林C（54.69%）、N（84.46%）、P（97.26%）存储于土壤中。与非喀斯特森林相比,喀斯特森林植物叶片N、P含量低,土壤C含量高,生态系统C、N、P储量低。     

Leaf C,N, and P concentrations and their stoichiometry in peatland plants of Da Hinggan Ling,China

叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征为植物养分状况和元素限制性提供依据。为了解不同生活型植物叶片C、N、P化学计量特征的变化,该研究测定、分析了大兴安岭地区18个泥炭地常见的3种草本植物——白毛羊胡子草(Eriophorum vaginatum)、玉簪薹草(Carex globularis)、小叶章(Deyeuxia angustifolia), 5种落叶灌木——柴桦(Betula fruticosa)、越桔柳(Salix myrtilloides)、细叶沼柳(Salix rosmarinifolia)、笃斯越桔(Vaccinium uliginosum)、越桔(Vaccinium vitis-idaea)和3种常绿灌木——杜香(Ledum palustre)、地桂(Chamaedaphne calyculata)、头花杜鹃(Rhododendron capitatum)的叶片C、N、P含量。结果表明: (1)落叶和常绿灌木叶片C、N、P含量总体高于草本植物而C:N、C:P、N:P低于草本植物, 说明不同生活型植物具有不同的养分利用策略,灌木叶片C、N、P储存高于草本植物而N、P利用效率低于草本植物; (2)小叶章和头花杜鹃叶片N:P小于10, 同时其N含量小于全球植物叶片平均N含量, 相比其他植物来说更易受N限制; (3)采样地点解释了叶片C、N、P指标变异的12.8%-40.8%, 植物种类对叶片C、N、P指标变异的解释量占9.3%-25.5%; (4)草本植物C、N、P指标的地点间变异系数高于落叶和常绿灌木, 草本植物C、N、P指标对地点因素变化的响应较灌木敏感; (5)草本植物N含量种间变异系数高于落叶和常绿灌木, 落叶灌木P含量种间变异系数高于草本植物和常绿灌木, 草本植物和落叶灌木N、P吸收的种间生理分化较常绿灌木高。     

控雨对荒漠草原植物、微生物和土壤C、N、P化学计量特征的影响

以宁夏荒漠草原为研究对象,于2014—2015年设置了降雨量变化(减雨50%、减雨30%、自然降雨、增雨30%和增雨50%)的野外模拟试验,测定了植物、微生物和土壤C、N、P含量,同时调查了植物群落组成和土壤含水量等指标,研究了各组分C、N、P化学计量特征对连续两年降雨量变化的响应,分析了土壤C∶N∶P和含水量分别与植物生长、养分利用以及微生物量积累的相关性。结果表明,控雨改变了植物叶片C∶N∶P,且其影响程度随物种不同而异:减雨50%提高了牛枝子(Lespedeza potanimill)绿叶N和P以及猪毛蒿(Artemisia scoparia)绿叶P摄取能力,增雨(30%和50%)降低了猪毛蒿绿叶N摄取能力。增雨提高了猪毛蒿绿叶C∶N,增雨30%提高了苦豆子(Sophora alopecuroides)绿叶C∶N。增雨降低了猪毛蒿绿叶N∶P,增雨30%降低了白草(Pennisetum centrasiaticum)绿叶N∶P。相比之下,控雨条件下枯叶C∶N∶P的变化幅度较小;随降雨量增加微生物量C、N以及C∶N逐渐增加,但增雨50%使微生物量C和C∶N降低;控雨对土壤C∶N∶P的影响较小,但增雨提高了土壤水分有效性,因此促进了植物和微生物生长;试验期内,相对稳定的土壤C∶N∶P不能很好地指示植物和微生物生长发育的养分受限状况;干旱时提高叶片养分摄取、湿润时增强叶片养分回收,可能解释了牛枝子对降雨量变化的弹性适应能力。     

Seasonal dynamics of leaf C,N and P stoichiometry in plants of typical steppe in Nei Mongol,China

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。     

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。     

黄河三角洲贝壳堤湿地优势灌木碳、氮、磷化学计量特征

为探讨黄河三角洲海岸带湿地不同水盐条件下植物叶片化学计量特征的季节动态及植物生长的限制性营养元素,以滨州贝壳堤岛与湿地国家级自然保护区内的柽柳、杠柳、酸枣3种优势灌木为研究对象,于2017-2018年的生长季（5-10月）每月定期采集叶片样品,测定叶片C、N、P含量。结果表明,生长季内3种灌木叶片C含量呈逐渐上升趋势;叶片N、P含量呈先下降后上升趋势,说明3种灌木采用防御性生活史策略适应盐生和干旱生境。3种灌木叶片C平均含量分别为（399.65±2.66）mg/g、（424.32±1.59）mg/g、（437.47±1.08）mg/g,低于全国（455.1 mg/g）及全球（461.6 mg/g）水平,呈现盐生生境下较低的植物碳储存能力。3种灌木叶片N和P平均含量分别为（30.14±0.26）mg/g和（1.81±0.03）mg/g、（23.18±0.38）mg/g和（2.06±0.04）mg/g、（27.36±0.49）mg/g和（2.01±0.03）mg/g,显著高于全国（N∶20.2 mg/g,P：1.46 mg/g）及全球（N∶19.3-20.1 mg/g,P：1.11-1.42 mg/g）水平。叶片C∶N∶P比呈先上升后下降的趋势,叶片P含量对C∶N∶P比变化具有主导作用。3种灌木叶片C∶N∶P质量比分别为246∶17∶1、224∶12∶1、237∶14∶1,说明柽柳的水盐胁迫适应能力高于杠柳和酸枣。从叶片N、P化学计量特征看,生长季内,柽柳生长一定程度上受土壤P限制,杠柳生长受到土壤N限制,酸枣生长则受土壤N、P共同限制,说明3种灌木的生物地球化学生态位发生了分化,避免了对同种资源的竞争,利于物种共生。