Changes in stoichiometric constraints on epilithon and benthic macroinvertebrates in response to slight nutrient enrichment of mountain rivers

1. To assess changes in stoichiometric constraints on stream benthos, we measured elemental composition of epilithon and benthic macroinvertebrates in intrinsically P‐limited mountain rivers, upstream and downstream of low‐level anthropogenic nutrient enrichment by effluents of municipal wastewater treatment plants. 2. While there was a broad range in the elemental composition of epilithon (C : P ratios of 200–16 500, C : N ratios of 8–280, N : P ratios of 8–535) and heptageniid mayfly scrapers (C : P ratios of 125–300, C : N ratios of 5.1–7.2, N : P ratios of 20–60), the average C : P ratio of epilithon was 10‐fold lower and the average C : N ratio twofold lower at more nutrient‐rich downstream sites. Nutrient ratios in benthic macroinvertebrates were lower than in epilithon and varied little between relatively nutrient‐poor and nutrient‐rich sites. 3. We modified the existing definition of producer‐consumer elemental imbalance to allow for variation in consumer nutrient content. We defined this ‘non‐homeostatic’ imbalance as the perpendicular distance between the producer and consumer C : P, C : N, or N : P ratios, and the 1 : 1 line. 4. At P‐limited sites, the estimated mayfly N : P recycling ratio was higher than the N : P ratio in epilithon, suggesting nutrient recycling by consumers could accentuate P‐limitation of epilithon. 5. Measuring the degree of producer–consumer nutrient imbalance may be important in predicting the magnitude of effects from nutrient enrichment and can help elucidate the causes and consequences of ecological patterns and processes in rivers.     

四种荒漠草原植物的生长对不同氮添加水平的响应

大气氮(N)沉降增加加速了生态系统N循环, 从而会对生态系统的结构和功能产生巨大的影响, 尤其是一些受N限制的生态系统.研究N添加对荒漠草原植物生长的影响, 可为深入理解N沉降增加对我国北方草原群落结构的影响提供基础数据.该文基于2011年在宁夏荒漠草原设置的N沉降增加的野外模拟试验, 研究了两年N添加下4个常见物种(牛枝子(Lespedeza potaninii),老瓜头(Cynanchum komarovii),针茅(Stipa capillata)和冰草(Agropyron cristatum))不同时期种群生物量和6-8月份相对生长速率的变化特征.并通过分析物种生长与植物(群落和叶片水平)和土壤碳(C),N,磷(P)生态化学计量学特征的关系, 探讨C:N:P化学计量比对植物生长养分限制的指示作用.结果显示N添加促进了4个物种的生长, 但具有明显的种间差异性, 且这种差异也存在于相同生活型的不同物种间.总体而言, 4个物种种群生物量与叶片N浓度,叶片N:P,群落N库,土壤全N含量和土壤N:P存在明显的线性关系, 与植物和土壤C:N和C:P的相关关系相对较弱.几个物种相对生长速率与植物和土壤N:P也呈现一定程度的正相关关系, 但与其他指标相关性较弱.以上结果表明, 短期N沉降增加提高了植物的相对生长速率, 促进了植物生长, 且更有利于针茅和老瓜头的生物量积累, 从而可能会逐渐改变荒漠草原群落结构.植物N:P和土壤N:P对荒漠草原物种生长具有较强的指示作用: 随着土壤N受限性逐渐缓解, 土壤N含量和N:P相继升高, 可供植物摄取的N增多, 因而有利于植物生长和群落N库积累.     

Responses of growth of four desert species to different N addition levels

Aims The increase in atmospheric N deposition has accelerated N cycling of ecosystems, thus altering the structure and function of ecosystems, especially in those limited by N availability. Studies on the response of plant growth to artificial N addition could provide basic data for a better understanding of how the structure of grasslands in northern China responds to increasing N deposition. Methods We investigated the seasonal dynamics of plant growth of four species after 2-year multi-level N addition in a field experiment conducted in a desert steppe of Ningxia in 2011. Plant biomass and the relative growth rate (RGR) of the studied species were measured and their relationships with C:N:P ratios of plants (community and leaf levels) and soils were analyzed. Important findings Results in 2012 showed that 2-year N addition promoted the growth of the four species and the effects were different among growth forms and were species-specific. In general, the plant biomass of the studied species was significantly correlated with leaf N concentration, leaf N:P ratio, community N pool, soil total N content and soil N:P ratio, while only weak relationships were observed between plant biomass and C:N and C:P ratios of plants and soils. In contrast, there was a significant linear relationship between RGR and N:P ratios both of plants and soils.Our results suggest that short-term N addition promoted the accumulation of plant biomass, and the species-specific responses to stimulated N addition can directly affect the structure of the desert steppe ecosystem. Plant N:P ratio and soil N:P ratio could indicate nutrient limitation of plant growth to a certain extent: N addition increased soil N content and N:P ratio, and thus relieved N limitation gradually. Once more N is available to plants, the growth of plants and the accumulation of community N was stimulated in turn.     

Geographical variation in the response to nitrogen deposition in Arabidopsis lyrata petraea

The adaptive responses to atmospheric nitrogen deposition for different European accessions of Arabidopsis lyrata petraea were analysed using populations along a strong atmospheric N-deposition gradient. Plants were exposed to three N-deposition rates, reflecting the rates at the different locations, in a full factorial design. Differences between accessions in the response to N were found for important phenological and physiological response variables. For example, plants from low-deposition areas had higher nitrogen-use efficiencies (NUE) and C : N ratios than plants from areas high in N deposition when grown at low N-deposition rates. The NUE decreased in all accessions at higher experimental deposition rates. However, plants from high-deposition areas showed a limited capacity to increase their NUE at lower experimental deposition rates. Plants from low-deposition areas had faster growth rates, higher leaf turnover rates and shorter times to flowering, and showed a greater increase in growth rate in response to N deposition than those from high-deposition areas. Indications for adaptation to N deposition were found, and results suggest that adaptation of plants from areas high in N deposition to increased N deposition has resulted in the loss of plasticity.     

Internal and external regulation of plant organ stoichiometry

Internal differences between plant organs are caused by the functional differentiation of plant tissue, whereas external supply rates of elements constrain nutrient uptake. Previous studies have concentrated on foliar or whole‐plant stoichiometric response to the environment, whereas investigation of organ‐specific comparisons is still pending. We explore C:N:P ratios of stems, leaves, diaspores and belowground organs in marsh plants, and evaluate the influence of environmental constraints using standardised major axis regression (SMA). For a pooled dataset, SMA resulted in distinct patterns of isometric and anisometric slopes between plant organs. Bivariate line‐fitting for a split dataset of four ecological groups revealed that species of the frequently inundated marsh had higher N:C ratios than those of the infrequently inundated marsh. The influence of nutrient availability was detectable in decreased P:C and increased N:P ratios in P‐poor sites. Across ecological groups, leaves and diaspores showed higher elemental homeostasis than stems and belowground organs. Any change in N:C ratios of belowground organs and diaspores in response to the environment was accompanied by an even stronger internal change in stem N:C ratios, indicating a pivotal role of stems of herbaceous plants in ecosystem processes. We found distinct patterns of C:N:P ratios in plant organs related to their internal function and external environmental constraints. Leaves and diaspores showed a higher degree of homeostasis than stems and belowground organs. We detected a clear external signal in element:element ratios of plant organs, with low soil P translating into lower tissue P:C ratio and stronger N retention in leaves as a response to salt stress.     

不同林龄油松(Pinus tabulaeformis)人工林植物、凋落物与土壤C、N、P化学计量特征

在陕西省北部延安市境内子午岭林区,采用时空互代的方法选取9、23、33、47年生油松(Pinus tabuliformis)人工林为研究对象,比较油松不同器官(叶、枝、干、根)、凋落物及土壤C、N、P含量及其比值的差异,探讨它们随林龄的变化及其相互间的关系,以期为油松人工林的生产、改善和林木生长环境的调节提供参考。结果表明:除根中C含量在林龄间差异不显著外,其它器官C、N、P含量及其比值在林龄间均差异显著且随林龄增加变化趋势不尽相同。9、23、33、47年生油松林C、N、P含量及N∶P比值均在叶中最高;C∶N比值均在干中最高,根中次之;C∶P比值均在干中最高,其它器官大小次序不一。除33年生油松林叶中N∶P比值大于14外,其它各器官各林龄N∶P比值均小于14,且N∶P比值随林龄先增加后减少,故可判断油松在该区域受N限制较为严重,且随林龄的增加受N限制的情况有所缓解。不同林龄土壤和凋落物C、N、P含量及其比值差异显著,且后者均大于前者。土壤与凋落物C、P含量及C∶N、C∶P、N∶P比值随林龄增加变化趋势完全一致,表明土壤与凋落物之间有着密切的关系。叶片与凋落物N、P含量及C∶N、C∶P、N∶P比值之间显著相关,表明凋落物的养分承自植物叶片,二者之间关系紧密;植物和土壤的C、N、P含量之间均不存在显著相关性,说明土壤C、N、P供应量对乔木叶片C、N、P含量影响不大。     

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。     

古尔班通古特沙漠四种草本植物不同生长期C、N、P化学计量比的动态变化分析

以古尔班通古特沙漠地区广泛分布的4种荒漠草本植物沙蓬（Agriophyllum squarrosum（L.） Moq.）、雾冰藜（Bassia dasyphylla（Fisch.et Mey.） O.Kuntze）、角果藜（Ceratocarpus arenarius L.）和碱蓬（Suaeda glauca（Bge.） Bge.）为对象,对他们在不同生长期的C、N、P含量及计量比的动态变化进行研究。结果显示：4种植物的C、N、P含量以及C：N、C：P、N：P在整个生长期的变化趋势不同,不同生长期各个指标的变异系数在物种间存在明显差异;4种植物的C、N、P含量及计量比的季节性变异分析结果表明,N、P含量及C：N、N：P的季节性变异幅度较大,相反,C含量和C：P的变异幅度较小;4种植物C含量和C：P由季节变化所引起的变异系数范围分别为2.43%~15.80%和6.77%~18.67%,而N、P含量和C：N、N：P的变异系数范围分别为21.26%~34.38%、11.18%~30.26%、18.52%~27.11%、14.90%~25.91%;整个生长季内,4种植物C、N、P含量及计量比的变异系数依次为：N（30.00%） > C：N（22.87%） > N：P （20.12%） > P（17.76%） > C：P（11.72%） > C（9.02%）。研究结果表明4种植物在不同生长周期的C、N、P含量及计量比的变化规律与他们的生长周期和植物种类存在显著相关性。     

阿拉善荒漠区6种主要灌木植物叶片C:N:P化学计量比的季节变化

为了解同一生活型不同种植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量学特征随季节变化的响应规律,在生长季不同月份,对阿拉善荒漠区6种主要灌木植物霸王(Zygophyllum xanthoxylum)、白刺(Nitraria tangutorum)、红砂(Reaumuria soongorica)、驼绒藜(Ceratoideslatens)、猫头刺(Oxytropis aciphylla)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)的物候期进行了连续的观察,并采集植物叶片,分析了其C、N、P含量及计量比在不同月份的变化.结果显示:1)同一生活型的6种植物的叶片C、N、P及C:N、C:P和N:P在整个生长季内的变化规律不同,且以上各指标季节间的变异系数在6种植物之间也存在差异;2)单个植物种叶片C、N、P含量及其计量比的季节变异分析显示,叶片C、N含量及C:N的季节变异较小,叶片P含量及C:P和N:P的季节变异较大,6种植物叶片C、N含量及C:N由于季节变异所计算的变异系数变化范围分别为0.60％-10.20％、6.09％-20.50％和5.87％-18.78％,6种植物叶片P含量的季节变异所产生的变异系数范围为16.43％-43.43％,叶片C:P和N:P的变异系数范围分别为8.48％-31.95％和11.86％-40.73％;3)综合分析6种植物叶片C、N、P及其计量比各指标在整个生长季节内的变异,变异系数由大到小排序为:P(28.85％)＞C:P(25.02％)＞N:P(22.18％)＞N(14.22％)＞C:N(12.48％)＞C(4.62％);4)生长季节与植物种类对植物叶片C、N、P及其计量比影响的交叉分析显示,植物叶片C、N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,植物叶片C:N、C:P和N:P的变异都主要受植物种类影响.     

植物的养分利用效率(NUE)及植物对养分胁迫环境的适应策略

提高养分利用效率（ＮＵＥ）是植物适应贫瘠生境的一种重要的竞争策略。养分利用效率的概念从提出到现在,曾用多个参数描述,其间经历了一个不断完善的发展过程。通过综述近年来相关的研究结果,可以初步得出以下结论：⑴不同种,不同生活型植物,乃至同株植物不同器官的ＮＵＥ存在不同程度的差异。⑵ＮＵＥ受多种因素影响。其中,养分有效性的影响研究较多,但争议较大,综合考虑,它对ＮＵＥ的影响不甚显著;叶片脱落持续时间的影     

茂兰喀斯特区68种典型植物叶片化学计量特征

研究茂兰喀斯特区不同功能(类)群植物叶片的养分含量及化学计量特征,揭示其在时间和空间尺度上的变化规律,阐明碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)等养分含量与C∶N∶P间的相互关系,探讨N∶P对该区域植物生长的指示作用,以期能够更深入的了解其养分利用状况及适生性,为喀斯特森林的稳定性及维持机制提供理论依据。以茂兰喀斯特区68种典型植物为研究对象,分别测定不同生长阶段植物叶片的C、N、P和K含量,并计算其化学计量比。结果表明:研究区68种植物分属40科62属;其叶片C、N、P和K含量的几何平均值分别为445.87 g/kg、17.32 g/kg、1.35 g/kg和9.86 g/kg,C∶N的算术平均值为26.93,C∶P、C∶K、N∶P、N∶K和P∶K的几何平均值分别为330.93、45.22、12.85、1.76和0.137;C与N呈极显著负相关,N与P、K以及P与K均呈极显著正相关,N与C∶P和C∶K、P与C∶N、C∶K和N∶K以及K与C∶N、C∶P和N∶P均呈极显著负相关,且它们之间均具有二次函数、指数函数或幂函数的非线性耦合关系;从变异程度来看,C含量为弱变异,N、P、K含量及各元素的化学计量比则均属中等变异或强变异。从植物不同生活型来比较,各生长阶段的C含量均表现为灌木乔木草本,N、P和K含量均为草本灌木乔木,各元素的化学计量比则均为乔木灌木草本。从植物不同系统发育来分析,各生长阶段蕨类植物的N、P、K含量均要高于种子植物,而各元素的化学计量比则正好相反。从不同生长阶段来看,各功能(类)群植物生长期(或生长盛期)的养分含量均要高于落叶期(或生长末期);乔木、灌木和草本等不同生活型植物落叶期的C∶P、C∶K、N∶P和N∶K均要高于生长期;蕨类植物各元素的化学计量比不同生长阶段间差异都不显著;而种子植物的C∶P、C∶K、N∶P和N∶K则均表现为落叶期生长期。对比我国其他地区及全国和全球尺度上的研究结果,该区域植物的生长发育易受N和P素的双重限制,但又因功能(类)群及生长阶段的不同其受限的养分元素也存在一定差异,体现了对高度异质的喀斯特生境不同的适应策略;而植物体内较高的K含量则可能是提高其自身抗性、适应恶劣环境的重要因素。减少人为干扰、加之适当的保护,在植物生长期配以适量的N素添加,有利于其更好的生长发育,有助于提高喀斯特森林生态系统的稳定性和抗干扰性。研究结果揭示了喀斯特森林植物的适生机制,对喀斯特森林的保护具有重要的指导意义。     

天然沙冬青器官生态化学计量特征对异质生境的响应

以我国重点保护的珍稀濒危植物且是西北荒漠地区唯一常绿阔叶灌木沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）为研究对象,分析异质性荒漠生境（固定沙地、半固定沙地、石质沙地、洪积砾石坡地和盐碱滩地）对沙冬青叶、茎、根、花和种子生态化学计量学特征的影响,了解其生长的适应机制和生存策略。结果表明：沙冬青各器官碳（C）含量表现为叶 > 茎 > 根 > 种子 > 花,而氮（N）、磷（P）、钾（K）营养元素含量均表现为种子 > 花 > 叶 > 根 > 茎,N、P、K三大营养元素在繁殖器官中的富集,可以促进沙冬青由营养生长向生殖生长的转变,反映了资源分配模式和植物生长策略。沙冬青各器官的碳氮磷钾含量和各元素化学计量比在不同生境条件下变化较复杂,其中在沙质土壤（固定和半固定沙地）具有更高的C、N、P储存能力,而K在砾质土壤（石质沙地和洪积砾石坡地）含量较高,且砾质荒漠沙冬青的C：N、C：P 及 N：P 均显著高于沙质土壤,表明沙冬青在石质沙地和洪积砾石坡地有更高的养分利用效率。各器官元素含量相关分析表明器官间的养分协同性远高于器官内部。化学计量比C：N、C：P、C：K均表现为：茎 > 根 > 叶 > 花 > 种子,N：P为根 > 叶 > 茎 > 花 > 种子,N：K为茎 > 根 > 叶 > 种子 > 花,K：P 为叶 > 根 > 种子 > 茎 > 花,各器官中的C：N和N：P比在各生境间相对较稳定,而K：P比变化巨大,N：P与P含量呈显著的负相关（P <0.05）,与N含量的相关性不显著（P >0.05）,说明P作为敏感性元素决定了沙冬青体内N：P比值的变化,且不同生境叶片N：P比值均大于16,说明沙冬青生长主要受P限制。器官与生境对沙冬青化学计量特征都有影响,生境对C含量和N：K、K：P的影响较大,器官对N、P、K含量及C：N、C：P、C：K、N：P的影响较大。除P元素外,各元素含量及其化学计量比均受器官和生境交互作用影响。了解植物根-茎-叶-花-种子的整体资源权衡和协变策略,为沙冬青物种资源的保护和开发提供理论依据。     

黄土高原优势灌丛营养器官化学计量特征的环境分异和机制

为了探究黄土高原灌丛群落中优势物种的根、茎和叶等营养器官之间碳(C)、氮(N)、磷(P)及其比值等化学计量特征的环境分异性及其与土壤养分的耦合性, 在甘肃省和宁夏回族自治区境内的3个灌丛集中分布区(甘肃南部、宁夏北部和甘肃西部)沿水热梯度选取41个样点进行样地调查。结果显示: 1)甘肃、宁夏灌丛群落的有机物质含量及P资源相对匮乏, 而N资源相对丰富。2)从甘肃南部、宁夏北部到甘肃西部, 生长季温度递增、年降水量递减, 与此耦合, 土壤养分也逐级递减, 沿着土壤养分梯度, 黄土高原优势灌丛根、茎和叶的C、N、P储量减少, 根和茎的C:N下降, 根、茎和叶的N:P上升, 但在宁夏北部和甘肃西部间差异不显著。同时, 3个优势灌丛分布区的优势灌丛各器官间营养元素的分配格局不同。3)土壤养分相对较高的区域优势灌丛间各器官营养元素储量无差异, 而土壤养分较低区域亲缘关系较远的优势灌丛间各器官的营养元素储量差异显著, 而亲缘关系较近的优势灌丛各器官营养元素储量差异不显著。黄土高原优势灌丛各器官C、N、P化学计量特征是植物体与土壤中化学元素耦合的结果, 当土壤养分逐渐升高时, 植物体内的化学元素储量也逐渐增多。该研究不仅有助于认识黄土高原优势灌丛化学计量环境分异规律, 而且有助于洞察不同土壤条件下C、N、P在优势灌丛营养器官间的分配格局和植物资源分配策略, 并为黄土高原植被的管理和恢复提供一定的理论基础。     

黄土丘陵区不同功能群植物碳氮磷生态化学计量特征及其对微地形的响应

研究黄土丘陵区植物碳氮磷生态化学计量特征及其对微地形变化的响应,对于深入理解植物对丘陵山地环境的适应策略具有重要的意义。以黄土丘陵区森林草原带不同微地形环境(坡向、坡位)下的不同功能群植物为研究对象,对不同功能群植物叶片和细根的C、N、P含量及其化学计量特征进行了研究。结果表明:(1)叶氮含量(LN)、叶磷含量(LP)、根氮含量(RN)、根碳含量(RC)、叶碳/叶氮(LC/LN)、叶碳/叶磷(LC/LP)、叶氮/叶磷(LN/LP)、根碳/根氮(RC/RN)和根氮/根磷(RN/RP)在科属间差异显著(P0.05),而叶碳含量(LC)、根磷含量(RP)和根碳/根磷(RC/RP)在科属间差异不显著(P0.05)。(2)不同科属植物生态化学计量特征对微地形变化的响应不同,禾本科细根C/N在阴坡、阳坡差异性显著,豆科植物根N含量在不同坡位间差异显著(P0.05);菊科植物叶N含量、叶C含量、根N含量、叶片C/N和细根C/N在不同坡位间差异显著(P0.05)。(3)禾本科植物在中坡位受N、P元素共同影响,在其它坡位主要受N元素限制;豆科植物在中坡位和上坡位主要受P元素限制,在下坡位和峁顶受N、P元素共同影响;菊科植物上坡位受N、P元素共同影响,在其他坡位主要受N元素限制。研究表明,不同科属植物在不同微地形条件下受限的营养元素不同,对丘陵多变环境也存在不同的适应策略。     

天山北坡植物土壤生态化学计量特征的垂直地带性

生态化学计量工作专注于植物与土壤的元素比例关系及其环境解释等问题上,还需要分析在连续环境梯度上元素比例关系的变化规律以进一步加深已有的认识。受水热梯度的影响,植被与土壤在天山北坡均存在明显的垂直地带性,这为探讨植物土壤生态化学计量特征的垂直带谱提供了有利条件。在天山中段北坡海拔1000—3840m范围内,按海拔梯度对植物和土壤分别采样,测定其C、N、P含量。结果表明:(1)随海拔的升高,植物C、N、P含量及其计量比变化规律各不相同,C含量随海拔变化保持不变,仅山地针叶林显著低于亚高山灌丛草甸、高山垫状植被和山前灌木(P0.05);N含量、C∶P、N∶P随海拔先升高后降低,山地针叶林和亚高山灌丛草甸显著高于山地荒漠草原、山地草原、高山垫状植被(P0.05);P含量、C∶N则是随海拔先降低后升高,高山垫状植被显著高于其他植被类型,山地荒漠草原、山前灌木和高山草甸显著高于山地草原、针叶林和亚高山灌丛草甸(P0.05)。(2)从生活型角度,乔木、灌木和草本C、N含量、C∶N差异不显著,灌木P含量、C∶P、N∶P显著高于草本(P0.05);乔木和灌木更受P限制,草本更受N限制。(3)随海拔的升高,土壤C、N、P含量、C∶P、N∶P均先升高后降低,其中山地针叶林和亚高山灌丛草甸均显著高于山地荒漠草原和山地草原(P0.05),土壤C∶N表现为一直降低,山地荒漠草原显著高于其他植被类型(P0.05)。(4)植物C、N、P及计量比与土壤相关性分析中,仅植物C∶P与土壤C∶P相关性显著,且植物C、N、P含量与土壤相关系数小于植物C∶P、N∶P与土壤相关系数。在垂直地带性上,土壤主要通过生态化学计量比影响植物的生长。     

青藏高原东部高山植物的水分利用效率与氮素利用效率研究

对生长在青藏高原东部隶属于23科、49属的71种高山植物(包括多年生和一年生植物)的稳定碳同位素比值、氮含量以及碳/氮比率进行了分析,并以稳定碳同位素比值及碳/氮比率来分别指示植物的水分利用效率和氮素利用效率.结果表明:(1)多年生植物稳定碳同位素比值显著高于一生年植物,而碳/氮比率显著低于一年生植物(P<0.01),氮含量两者无显著性差异.(2)多年生植物和一年生植物的稳定碳同位素比值均与碳/氮比率呈显著负相关(-0.643**和-0.707),而与氮含量均无明显相关性.研究证实,在自然条件下多年生植物的水分利用效率比一年生植物更高,而氮素利用效率却更低;高山植物水分利用效率和氮素利用效率存在明显的权衡",即植物不能同时提高水分利用效率和氮素利用效率,高水分利用效率的代价是降低氮素利用效率,青藏高原不同植物即使在相同环境条件下具有不同适应对策.     

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。     

Does leaf shedding increase the whole-plant carbon gain despite some nitrogen being lost with shedding?

When old leaves are shed, part of the nitrogen in the leaf is retranslocated to new leaves. This retranslocation will increase the whole-plant carbon gain when daily C gain : leaf N ratio (daily photosynthetic N-use efficiency, NUE) in the old leaf, expressed as a fraction of NUE in the new leaf, becomes lower than the fraction of leaf N that is resorbed before shedding (R(N)). We examined whether plants shed their leaves to increase the whole-plant C gain in accord with this criterion in a dense stand of an annual herb, Xanthium canadense, grown under high (HN) and low (LN) nitrogen availability. The NUE of a leaf at shedding expressed as a fraction of NUE in a new leaf was nearly equal to the R(N) in the LN stand, but significantly lower than the R(N) in the HN stand. Thus shedding of old leaves occurred as expected in the LN stand, whereas in the HN stand, shedding occurred later than expected. Sensitivity analyses showed that the decline in NUE of a leaf resulted primarily from a reduction in irradiance in the HN stand. On the other hand, it resulted from a reduction in irradiance and also in light-saturated photosynthesis : leaf N content ratio (potential photosynthetic NUE) in the LN stand.     

炼锌废渣-修复植物-凋落物体系的生态化学计量学研究

为揭示金属冶炼废渣堆场生态修复多年后,废渣-植物-凋落物系统中养分循环和系统维持机制。该研究以实现生态修复6 a的黔西北铅锌冶炼废渣堆场上土荆芥(Dysphania ambrosioides)、芦竹(Arundo donax)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、构树(Broussonetia papyrifera)和柳杉(Cryptomeria fortunei)五种优势修复植物为对象,分析它们的主要营养器官(细根、粗根、茎/干、枝、叶片)、地表凋落物、植被下方表层废渣(0～10 cm)中碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及化学计量特征,探讨它们之间的相互关系。结果表明:不同植物、不同营养器官间C、N、P的含量具有显著差异(P<0.05),C平均含量在两种草本植物中为茎>叶片>根>凋落物,在三种乔木中为干>枝>细根>粗根>叶片>凋落物; N和P的分布在草本植物中分别为叶片>凋落物>根>茎和叶片>根>凋落物>茎,在三种乔木中均为叶片>细根>凋落物>粗根>枝>...