海洋中Redfield比值的研究

总结并评述了对海洋中的Redfield比值进行修正的研究成果。通过对文献结果的综合分析,获得了一些规律性认识:N/P=16这一传统的Redfield比值被广泛接受,个别大洋深层水中N/P比值小于16可归因于脱氮作用;海洋中实际的 O2/P和C/P比值大于传统的Redfield比值;海洋中浮游生物的实际元素组成中C/H、C/O比值显著高于Redfield给出的浮游生物元素组成中的比例。

Redfield比值在富营养化研究中的应用及发展

富营养化已成为全球性的重大环境问题,判断某个富营养化水体属于氮控制还是磷控制是防治对策制定的前提,Redfield比值被看作一个重要定量依据。综述了Redfield比值在富营养化研究中的应用及发展,主要包括:Redfield比值的提出和修正;Redfield比值在海洋营养物限制中的初步判断;为了弥补Redfield比值应用中的不足,相关研究还测定不同藻种最佳N∶P比、确定阈值及对藻类产毒的影响,同时考虑综合其他可能限制元素。最后提出了几点建议,认为N∶P比在富营养化控制的研究中仍然具有十分重要的意义。

MOLAR RATIOS OF C,N,P OF PARTICULATE MATTER AND THEIR VERTICAL FLUXES IN THE YELLOW SEA

The vertical fluxes and molar ratios of carbon, nitrogen and phosphorus of suspended particulate matter in the Yellow Sea were studied based on the analysis of suspended particulate matter, sediments and sinking particles obtained by use of moored sediment traps. The POC:PON ratios indicate that most of the particulate organic matter in the Yellow Sea water column comes from marine life rather than the continent. The vertical fluxes of SPM, POC, PON and POP in the Yellow Sea are much higher than those in other seas over the world, and present a typical pattern in shallow epicontinental seas. The estimated residence time of the bioactive elements showed that the speed of the biogeochemical process of materials in the Yellow Sea is much shorter than that in the open ocean as there was high primary productivity in this region.

生态化学计量学:复杂生命系统奥秘的探索

20世纪以来,生物科学的发展异军突起,成为发展最快的学科,不仅学科分类逐渐细化,而且研究领域也逐渐深入,然而,这种分化和深入也可能会掩盖生物的一些最普遍特征。地球上的生物是否具有统一的、更本质的特征?能否把不同生物学领域和不同层次的知识联系起来?随着对这些问题的不断探索,一门新兴的学科———生态化学计量学,在最近20年悄然兴起。生态化学计量学结合了生物学、化学和物理学等基本原理,是研究生物系统能量平衡和多重化学元素(主要是C、N、P)平衡的科学。这一研究领域使得生物学科不同层次(分子、细胞、有机体、种群、生态系统和全球尺度)的研究理论能够有机地统一起来。目前,生态化学计量学已经广泛应用于种群动态、生物体营养动态、微生物营养、寄主_病原关系、生物共生关系、消费者驱动的养分循环、限制性元素的判断、生态系统比较分析和森林演替与衰退及全球C、N、P生物地球化学循环等研究中,并取得了许多研究成果。该文概述了生态化学计量的概念、历史起源和基本理论,重点介绍了生态化学计量学理论在消费者驱动的养分循环、限制性养分元素判别以及全球C、N、P循环等方面的应用进展,并对生态化学计量学未来的研究方向进行了展望,期望引起国内同行的重视并有助于推动我国在此领域开展相关研究。

加拿大海盆北部营养盐限制作用研究

利用2008年夏季中国第三次北极科学考察获得的营养盐、叶绿素a、温度和盐度等数据资料,结合现场营养盐添加实验的结果讨论西北冰洋加拿大海盆北部营养盐对浮游植物生长的限制作用。结果表明:由于融冰水稀释作用,加拿大海盆B80站约20m深度存在较强的盐跃层,阻碍了水体上下混合。较低浓度的溶解无机氮(DIN)和硅酸盐(分别为0.31μmol/L和0.94μmol/L)以及严重偏离Redfield比值的N/P、N/Si比值(分别为0.42和0.32)表明加拿大海盆表层水体存在N和Si限制。根据现场营养盐加富实验各培养组叶绿素a浓度变化、营养盐吸收总量差异和浮游植物种群结构,进一步表明氮是北冰洋海盆首要限制营养盐,而Si则抑制了硅质生物的生长。同时,较小的硝酸盐半饱和常数(Ks)证明即使在营养盐充足的情况下北冰洋海盆浮游植物生长速率也处于较低水平。计算得到各培养组营养盐吸收比例(N/P比值)均大于Redfield比值,可能是培养实验过程中以微型、微微型浮游植物为主,硅藻等小型浮游植物为辅造成的。

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0.6～6.2 mg.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Nmasss和N/P明显偏低,而叶片Pmass和C/P差异不显著.

生态化学计量学在陆地生态系统碳-氮-水耦合循环理论体系中作用初探

生态化学计量学(Ecological stoichiometry)是利用元素比率来研究生态过程和生态作用的学科,它通过化学计量关系将从分子至生态系统的各个层次有机联系起来,已成为联系微观与宏观生态学研究的有力工具。生态化学计量学的两个非常重要的假设是内稳性假说(Homeostatic hypothesis)和生长率假说(Growth rate hypothesis),已在不同的研究层次上得到了验证或应用。前者是指在生活环境(或资源)的化学元素组成发生变化的情况下,生物体具有的保持自身化学元素组成相对稳定的能力;后者是指生物体的C∶N∶P比率对其生长速率具有较强的调控作用,通常生长速率较高的组分会具有高的N∶C和P∶C比以及较低的N∶P比值。经过近20年的发展,生态化学计量学的研究已从化学计量内稳性较高的水生生态系统扩展到化学计量特征变化范围较大的陆地生态系统,研究对象已涉及酶、微生物、动物、植物、食物链和食物网等多个层次,并逐渐被应用于解决或预测区域甚至全球的生态环境问题。生态系统不同组分的C∶N∶P计量关系的内稳性以及其生长率与异速分配相适应的调节机理,是维持生态系统结构和功能的重要机制之一。然而,目前学术界还未对生态化学计量学在陆地生态系统碳-氮-水耦合循环理论体系中的作用给予关注,更缺乏相关的理论研究和系统性的论述。本文回顾了生态化学计量学研究的发展历程及其在不同领域的进展与应用;在此基础上,探讨了生态化学计量学在陆地生态系统碳-氮-水耦合循环理论体系中的潜在作用,并展望了生态化学计量学与生态系统碳-氮-水耦合循环理论整合研究的理论基础和重点发展方向,期望能推动相关研究领域的快速发展。

长江口及其邻近水域溶解无机氮的分布变化特征

根据2004年4个航次的调查资料，研究了长江口及其邻近水域溶解无机氮的分布变化特征。结果表明，高浓度溶解无机氮集中分布在河口附近。一般来讲，近岸硝酸盐浓度上层高于下层，远岸与之相反。由于生物和化学作用的影响，亚硝酸盐和铵盐垂直断面分布较为复杂。随着长江径流量的增加与减小、冲淡水势力范围的扩大与缩小，硝酸盐季节分布随之变化，然而，亚硝酸盐春季浓度较高，铵盐冬季浓度远大于其它季节。各月DIN／PO4-P比值远高于Redfield比值。与1985～1986年相比，20余年溶解无机氮增加了2．2倍，DIN／PO4-P比值升高了1．4倍，这主要取决于溶解无机氮浓度的增加。溶解无机氮在河口的转移除了生物活动的影响外，主要受海水稀释作用的控制。