水曲柳叶片功能性状及C、N、P化学计量对海拔的响应

【目的】水曲柳是小陇山主要珍贵的用材树种,探讨其叶片性状对小生境变化的适应性,可为深入研究影响该树种的主要环境因子提供理论基础。【方法】以黑河保护区天然水曲柳为研究对象,分析4个海拔梯度(1268,1529,1741,1926 m)间14种叶片功能性状和叶片营养元素含量的差异显著性及其相关性。【结果】(1)随海拔升高,叶片厚度、干物质含量和叶绿素含量逐渐增大,并分别在海拔1741 m、1926 m、1741 m处达到最大,比叶面积、最大净光合速率、蒸腾速率、叶C和N含量则逐渐减少,除叶C含量外均在海拔1268 m达到最大。叶面积、气孔导度和叶C∶N随着海拔升高呈先增后降的趋势,胞间CO_(2)浓度、C∶P和N∶P呈先降后升的趋势。(2)海拔平均每上升200 m,叶片功能性状和C∶N平均增加1.13%~30.72%,比叶面积、最大净光合速率和C、N含量减小2.22%~15.75%。(3)各海拔叶N∶P为4.36~6.89,与最大净光合速率呈极显著正相关。最大净光合速率与比叶面积、C和N含量、C∶P和N∶P呈极显著正相关,与叶片厚度、干物质含量和叶绿素含量呈极显著负相关,比叶面积与干物质含量呈极显著负相关,与C和N含量和C∶P呈极显著正相关。【结论】海拔显著影响水曲柳叶片功能性状及元素含量,海拔1700 m以下有利于叶的发育和养分的积累。

青海东部农区引进燕麦品种各器官C、N、P生态化学计量学特征变化研究

以4个引种燕麦(Avena sativa)为典型代表,对其不同生育时期根、茎、叶中的C、N、P含量及其化学计量学特征进行测定,探讨不同生育时期燕麦C、N、P元素含量及其化学计量比的变化规律,为燕麦饲草的科学收获提供理论依据。结果表明:燕麦全株C、N、P含量分别为322.30~333.97、17.42~75.62、2.74~5.42 mg·g^(-1),燕麦根C、N、P含量分别为298.42~317.92、11.47~73.71、2.82~3.42 mg·g^(-1),燕麦茎C、N、P含量分别为311.25~338.86、10.15~75.16、2.44~5.06 mg·g^(-1),燕麦叶C、N、P含量分别为330.80~372.47、30.64~113.80、2.59~8.65 mg·g^(-1);各器官间C、N、P含量表现为叶>茎>根。此外,燕麦各器官C、N、P含量的积累过程具有一定季节特征,C含量积累过程受生育时期影响较小,表现出较强的稳定性;而N和P含量的积累过程受生育时期影响较大,其在拔节期~抽穗期均高于开花期~乳熟期。燕麦各器官C∶N、C∶P和N∶P分别为4.42~24.44、70.72~124.56和6.56~17.28,其中C∶N、C∶P在开花期~乳熟期均高于拔节期~抽穗期;N∶P则规律相反。

天童常绿阔叶林不同演替阶段常见种叶片N、P化学计量学特征

对天童常绿阔叶林5个演替阶段的13个种类24个植物个体叶片的N、P化学计量学的研究表明：（1）各演替阶段植物叶片的N、P含量变异较大,N含量的值在6.49~14.69mgg^-1之间,P含量的值在0.66~1.13mgg^-1之间,叶片的N∶P值在7.45~16.38之间;总体平均值N为9.43mgg^-1,P为0.86mgg^-1,N∶P为11.17;（2）演替后期的叶片N含量和N∶P比高于演替前期,叶片N含量的变化趋势与N∶P比的变化趋势协同性较好,N∶P的变化趋势能较好地反映不同演替阶段的群落变化特征;（3）叶片N∶P可以作为植物和演替阶段的限制性营养元素的指标,不同演替阶段的群落生长基本上均是受N而不是受P的限制;演替各阶段绝大多数物种新生叶的N∶P都小于成熟的营养叶的N∶P,两者均受N元素的限制,且氮素对新叶的限制性更强,表明新叶容易缺乏氮素而发育不良。

杭州湾滨海湿地3种草本植物叶片N、P化学计量学的季节变化

动态平衡理论是生态化学计量学的理论基础,各种有机体是否存在一个固定的化学计量比是生态学研究的热点问题。该文研究了杭州湾滨海湿地3种优势物种海三棱藨草(Scirpus mariqueter)、糙叶薹草(Carex scabrifolia)和芦苇(Phragmites australis)叶片N、P生态化学计量特征的季节变化。结果发现,3种植物叶片N含量范围分别是7.41–17.12、7.47–13.15和6.03–18.09mg·g–1,平均值(±标准差)分别为(11.69±2.66)、(10.17±1.53)和(11.56±3.19)mg·g–1;叶片P范围分别是0.34–2.60、0.41–1.10和0.35–2.04mg·g–1,平均值为(0.93±0.62)、(0.74±0.23)和(0.82±0.53)mg·g–1;N:P范围分别是7.19–30.63、11.58–16.81和8.62–21.86,平均值为16.83±8.31、14.53±3.91和16.49±5.51,可见不同植物其生态化学计量值范围存在一定差异,但经方差分析发现3种草本植物间生长季节内N、P元素含量差异并不显著(p>0.05)。各物种叶片N、P含量均表现出在生长初期显著大于其他生长季节(p<0.05),生长旺季(6、7月)随着叶片生物量的持续增加,N、P含量逐渐降低并达到最小值,随后8–9月叶片不再生长而N、P含量逐渐回升,在10月叶片衰老时N、P含量再次下降;叶片N:P则在生长初期较小,在生长旺季先升高后降低,随后叶片成熟不再生长时又逐渐增加并趋于稳定。

常绿阔叶林藤本植物叶片N、P、K生态化学计量学特征

【目的】研究广西大明山国家级自然保护区常绿阔叶林中30种藤本植物叶片N、P、K生态化学计量学特征,为丰富群落生态化学计量学提供基础数据。【方法】在大明山天坪站保存完好的常绿阔叶林中设置20m×20m标准样地80块,共3.2ha,在每个标准样地左下角设置5m×5m的小样方,对藤本植物多样性进行调查,根据重要值,采集30种藤本植物叶片,进行叶片N、P、K含量测定。【结果】叶片N、P、K变化范围分别为3.52～54.71、0.21～3.36、0.48～4.23g/kg。各个化学计量因子之间存在一定的线性关系,草质藤本叶片N∶K含量均大于木质藤本,P含量差异不显著。【结论】大明山常绿阔叶林中多数藤本植物是受N或P或N∶P的影响,约30%的种类受到N元素限制,而受到P元素限制的植物相对少;草质藤本叶片比木质藤本有更强的N、K元素存储能力。

福建万木林101种常见木本植物叶片N、P化学计量学特征

通过对福建万木林自然保护区常绿阔叶林群落101种乔木、灌木叶的N、P化学计量学特征分析,结果显示:同一群落内种间的叶N、P含量和N/P存在极大变异,叶N含量变化范围为10.76～34.14 mg.g-1,几何平均值为17.33 mg.g-1;叶P含量变化范围为0.28～2.93mg.g-1,几何平均值为0.94 mg.g-1;N/P变化范围为6.47～34.90,几何平均值为18.49.群落叶N/P平均水平均高于全球、全国和中国东部南北样带的平均水平,说明本区的常绿阔叶林更易受P限制.在不同生长型中,只有落叶木本与常绿木本、落叶乔木和常绿乔木的叶片N、P含量存在显著差异(P<0.001;P<0.05),而不同生长型叶片N/P无显著差异.不同科之间,只有大戟科叶的N含量与其他科之间存在差异(P<0.05),其余科之间的N、P含量和N/P均不存在显著性差异.

中国南方5个地区木本植物根及叶片N、P生态化学计量学特征

氮(N)、磷(P)是维系植物生长发育的两种重要的基础营养元素。区域尺度范围的N、P元素化学计量研究可以更好地认识陆地生态系统的空间尺度格局变化。同时,与植物体内各个器官之间(如根叶之间)的N、P含量密切相关,使其能够快速应对外部环境变化,调节生长速率,使生物体达到最适生长。选取西双版纳、贡嘎山、鼎湖山、武夷山和尤溪5个中国南方地区的木本植物(以乔木为主)为研究对象,分析了植物根、叶器官内部以及器官之间的N、P化学计量学特征。结果表明,上述5个地区相同器官的N、P含量变幅较大,造成地区间养分含量的差异可能是由于土壤养分、温度和降水。同一地区植物不同器官的N、P含量都是叶大于根。根或叶内部的N-P、N-N:P以及P-N:P基本呈现等速比例关系,表明在各器官内部N、P含量相互促进的作用明显。根、叶之间的N含量、P含量以及N:P则呈现异速比例关系。说明不同器官之间对某种养分的分配彼此相互影响、相互协调。

九连山常绿阔叶林不同空间分布的植物叶片N、P化学计量学特征

以九连山常绿阔叶林为实验对象,采用样方取样法对群落中的部分植物叶片N、P元素进行测定,并从不同物种、不同生活型、不同生境类型、不同离地高度等多个空间分布的植物叶片N、P元素化学计量学特征进行统计分析。结果表明:(1)九连山常绿阔叶林群落平均含N量为15.91 mg/g,平均含P量为1.17 mg/g,群落的发展主要受P元素的限制,在物种水平上,不同植物叶片中的N、P元素含量差异较大。(2)群落中蕨类植物通常比被子植物叶片的N、P含量低,不同生活型N、P含量呈现的规律为:草本层>乔木层>灌木层。(3)山谷植物N、P总体含量明显高于山脊,山谷植物群落主要受到N元素的限制,而山脊植物则主要受到P元素的限制;在一定离地高度内,植物叶片N、P含量逐渐升高,达到最大值后逐渐下降。

阴坡-阳坡梯度上的植物叶片N∶P化学计量学特征研究

通过对甘南亚高山草甸不同生境的18个植物样地的调查,研究了物种叶片N、P含量及其化学计量学特征,并结合分析土壤养分,探讨了它们与土壤N、P含量、有机质、水分及N∶P比值之间的关系。研究结果显示：甘南亚高山草甸植物叶片N含量在不同坡向之间的变化范围为4.46~26.59 mg.g-1,平均为16.24 mg.g-1;P含量变化范围为0.71~1.98 mg.g-1,平均为1.37 mg.g-1;N∶P比值变化范围为6.43~17.75,平均为11.60。叶片N含量及N∶P在不同坡向梯度上没有显著差异（P〉0.05）;叶片P含量在不同生境下差异显著。物种之间叶片N、P含量及N∶P均有显著差异（P〈0.05）,而物种与生境的交互作用对叶片N、P含量及N∶P之间差异不显著。根据限制性因子的N∶P阈值判断,该地区植物生长受N限制,这也体现了该地区植物对其生境的一种适应。

紫花苜蓿生物量空间层次分布与叶片C、N、P化学计量特征对P添加的响应

以‘甘农3号’紫花苜蓿(Medicago satial L.‘Gannong No.3’)为材料,设计4个水平(0,80,120,160Kg·hm-2)的P添加田间试验,在种植第二年第一茬初花期留茬5cm刈割,刈割部分从下到上以植株枝条第3茎节及以下作为下层,第4茎节至第6茎节作为中层,以第7茎节及以上作为上层,研究不同空间草层苜蓿生物量分布与叶片C,N,P化学计量特征对P添加的响应。结果表明:随着施P量的增加,苜蓿上、中、下3层生物量显著增加,且以下层的增幅最大,尤以120kg·hm-2的P添加量最为明显;上、中、下3层叶片C、P含量与P添加量呈现正相关,施P增加了各层叶片C,N,P含量,且上、中、下3层叶片的C,N,P含量对P添加的敏感性由上到下依次递减;上、中、下3层叶片C:N,C:P和N:P均随着P添加量的增加呈现降低的趋势。与对照相比,各层叶片C:N在P添加120Kg·hm-2降幅最大,C:P和N:P在P添加160Kg·hm-2降幅最大;P添加不仅显著增加苜蓿叶片对P的吸收,而且能不同程度地促进苜蓿叶片对C和N的吸收;在120kg·hm-2的P处理下,苜蓿生物量和叶片N含量达到最大,叶片C,P含量也达到较高水平;根据N,P含量与化学计量比来判断,研究区苜蓿生长受N和P共同限制,但随着P添加量的增加,苜蓿逐渐受到N限制。

干热河谷优势灌木细根、粗根与叶片养分(C、N、P)含量及化学计量比

分析生态脆弱区植物根系与叶片的养分含量特征,可认识植物生长发育的养分限制状况以及根系与叶片间的协同作用,并确定植物在恶劣环境条件下的适应性及生存策略。本文以典型生态脆弱区——干热河谷常见灌木植物马桑、坡柳和苦刺为研究对象,对其根系和叶片养分含量、化学计量比特征以及相互之间的关系进行研究。结果表明,马桑、坡柳粗根C含量显著高于细根(P<0.05),马桑细根P含量显著高于粗根(P<0.05)。细根、粗根养分含量的不同表明细根与粗根的生理生态功能具有较大差异。马桑和坡柳粗根的C∶N、C∶P均显著高于细根(P<0.05),坡柳细根和粗根的C∶N均显著高于马桑、苦刺(P<0.05)。根据N∶P判断,马桑细根(10.61)、粗根(11.42)生长均受到N的限制;坡柳细根(7.87)、粗根(6.00)生长受N的限制更为严重;苦刺细根(18.43)、粗根(16.34)生长均受P的限制。细根、粗根养分受限一致,表明细根和粗根的养分分配具出一定的协同性。除苦刺C外,灌木C、N、P含量均表现为叶片显著高于细根、粗根(P<0.05),表明叶片具有更高的养分含量。叶片N、P含量表现为苦刺显著高于马桑、坡柳(P<0.05),说明苦刺养分吸收能力更强。三种灌木N∶P均表现为叶片>根系(P<0.05),马桑、坡柳、苦刺叶片N∶P分别为40.05、35.34、45.26,三种灌木叶片的生长均受到P的限制。细根、粗根C含量与叶片无显著相关性,说明根系与叶片的C来源不同。根系N、P含量与叶片均呈显著正相关,说明叶片N、P主要来源于根系吸收的土壤养分,叶片与细根N、P相关性更强。上述结果表明植物体在生长代谢过程中具有整体性,植物的地上与地下营养器官在养分的分配过程中具有协同作用,细根与地上部分的协同作用比粗根强。

黄土丘陵区燕沟流域典型植物叶片C、N、P化学计量特征季节变化

以黄土丘陵区燕沟流域为例,分析了流域8种典型植物叶片C、N、P化学计量特征的季节变化。结果发现,8种植物叶片C含量分布范围在370.2—566.9 mg/g,N含量在9.2—39.0 mg/g,P含量在0.81—2.35 mg/g,C∶N在10.5—52.9,C∶P在186.8—667.5,N∶P在5.7—23.0。叶片平均C、C∶N和C∶P在5月小于7月和9月(P<0.05),而在7月和9月差异不显著;N在5月大于7月和9月(P<0.05),7月和9月差异不显著;P在7月小于5月和9月(P<0.05),5月和9月差异不显著;N∶P在9月明显小于5月和7月(P<0.05),5月和7月差异不显著。叶片C含量受季节因素影响显著,而在物种间差异不显著;叶片N、P、C∶N、C∶P、N∶P受物种和季节因素影响均显著。因此,8种植物中沙棘、黄刺梅和虎榛子采用防御性的生活史策略;刺槐、柠条和狼牙刺采用竞争性生活史策略,铁杆蒿和茭蒿的生活史策略介于上述二者之间;尽管叶片N∶P随生长季节发生明显变化,但研究区植物生长的限制性元素未随生长季节变化而改变。

贵州省东南部地区常见森林类型植物叶片N、P化学计量学特征

通过对贵州东南部地区常见马尾松纯林、杉木纯林、马尾松针阔混交林、杉木针阔混交林、马尾松杉木针阔混交林、阔叶林(树种类型)等6种森林类型的植物叶片的N、P化学计量学特征分析,结果显示:叶片N含量的算数平均数分别为13.1503g·kg^(-1);叶片P含量的几何平均数为1.2410g·kg^(-1);叶片N:P的算数平均数分别为15.8096;针叶林和阔叶林与针阔混交林的叶片N、P含量及N:P存在显著差异,针叶林和阔叶林的N含量远远高于针阔混交林,而针阔混交林P含量远远大于针叶林和阔叶林;不同生活型(乔木、灌木、草本)叶片N、P含量及N:P差异不明显。

我国近五年C、N、P生态化学计量学研究进展

为了弄清近五年我国C、N、P生态化学计量学研究的热点问题以及未来的研究趋势,采用文献分析方法,对C、N、P生态化学计量学领域64篇高被引论文为研究对象,统计了高被引论文的作者和机构分布状况,以及对高被引论文的研究对象和内容进行了统计分析。揭示了我国近五年来C、N、P生态化学计量学研究在作者、机构分布的特点,以及该领域的研究对象、研究内容上的热点变化及未来趋势。该研究结果能了解我国近五年C、N、P生态化学计量学的研究热点以及研究趋势,为同行进行相关研究提供借鉴和参考。

黄河兰州段湿地土壤与甘蒙柽柳叶片碳氮磷生态化学计量特征

【目的】通过分析优势植物甘蒙柽柳在黄河兰州段湿地不同地段条件下土壤与叶片生态化学计量特征,探讨甘蒙柽柳的生态适应性及其生长的限制因子,为湿地植物甘蒙柽柳的管理、生态保育提供理论依据。【方法】在黄河兰州段自西到东选择4个典型样点,即西固兰高集团附近黄河边湿地(I)、银滩湿地公园(Ⅱ)、寓言故事园附近黄河边湿地(Ⅲ)及雁滩滩尖子湿地公园(Ⅳ),研究土壤与甘蒙柽柳叶片生态化学计量特征的变化。【结果】黄河兰州段湿地土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量平均值分别为10.66、0.16、0.24 g/kg,C、N、P含量自西到东均依次降低,C∶P、C∶N和N∶P则基本相反,其中样点Ⅰ的P含量显著高于其他样点,样点Ⅳ的C∶P显著高于其他样点。甘蒙柽柳叶片C、N、P含量平均值分别为364.60、29.95、1.02 g/kg,不同样点甘蒙柽柳叶片C含量无明显差异,N和P含量自西到东依次降低,C∶N、C∶P和N∶P则相反,其中样点Ⅰ的N、P含量显著高于其他样点。相关分析表明,土壤的C、N、P含量呈显著正相关,甘蒙柽柳叶片的N、P含量呈显著正相关,土壤和甘蒙柽柳叶片之间的N、P含量及C∶P、N∶P分别均呈显著正相关。各样点甘蒙柽柳叶片N∶P>20。【结论】黄河兰州段湿地甘蒙柽柳生长受到P限制。建议在湿地养护管理中加强植物群落结构调整及凋落叶归还等措施以改善其养分限制状况。

全球变化背景下陆地植物N/P生态化学计量学研究进展

生态化学计量学理论最早应用在水生生态系统的研究中,但最近20年来在陆地生态系统中也开展了大量的相关研究,特别是关于全球变化背景下陆地植物N/P生态化学计量学方面的研究得到很大的发展,极大地丰富和提升了我们对陆地植物包括生态系统生态过程的认识。就全球变化背景下陆地植物生态化学计量学的研究现状进行了综述,同时以中国科学院华南植物园90周庆为契机,总结我们关于南亚热带森林植物生态化学计量学的研究工作,进而分析当前存在的一些问题并提出今后研究的发展重点,以期促进和推动我园和我国生态化学计量学相关领域的研究。

浙江天童常绿阔叶林、常绿针叶林与落叶阔叶林的C:N:P化学计量特征

以浙江天童常绿阔叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林为对象,通过对叶片和凋落物C:N:P比率与N、P重吸收的研究,揭示3种植被类型N、P养分限制和N、P重吸收的内在联系。结果显示:1)叶片C:N:P在常绿阔叶林为758:18:1,在常绿针叶林为678:14:1,在落叶阔叶林为338:11:1;凋落物C:N:P在常绿阔叶林为777:13:1,常绿针叶林为691:14:1,落叶阔叶林为567:14:1;2)常绿阔叶林和常绿针叶林叶片与凋落物C:N均显著高于落叶阔叶林;叶片C:P在常绿阔叶林最高,常绿针叶林中等,落叶阔叶林最低,常绿阔叶林和常绿针叶林凋落物C:P显著高于落叶阔叶林;叶片N:P比也是常绿阔叶林最高、常绿针叶林次之,落叶阔叶林最低,但常绿阔叶林凋落物N:P最低;3)植被叶片N、P含量间(N为x,P为y)的II类线性回归斜率显著大于1(p<0.05),表明叶片P含量的增加可显著提高叶片N含量;凋落物N、P含量的回归斜率约等于1,反映了凋落物中单位P含量与单位N含量间的等速损耗关系;4)常绿阔叶林N重吸收率显著高于常绿针叶林与落叶阔叶林,落叶阔叶林P重吸收率显著高于常绿阔叶林和常绿针叶林。虽然植被的N:P指示常绿阔叶林受P限制,落叶阔叶林受N限制,常绿针叶林受N、P的共同限制,但是N、P重吸收研究结果表明:受N素限制的常绿阔叶林具有高的N重吸收率,受P限制的落叶阔叶林并不具有高的P重吸收率。可见,较高的N、P养分转移率可能不是植物对N、P养分胁迫的一种重要适应机制,是物种固有的特征。

植物N∶P化学计量特征对亚高寒草甸限制类型的指示作用研究

通过对青藏高原亚高寒草甸自然植被的取样调查以及N、P添加试验,分析群落水平的植物N∶P化学计量特征,讨论了植物N∶P化学计量特征对亚高寒草甸养分限制类型的指示作用。添加试验结果显示,N添加以及N+P添加显著增加生物量,而P添加降低群落生物量,表明亚高寒草甸植被限制类型主要为N限制。2008、2009年群落N∶P比分别为11.57、9.83,低N∶P比值验证了该地区的N限制类型。两年群落N含量分别为20.34mg/g和16.03mg/g,高于前人提出的N限制临界值13mg/g;群落N-P散点落于标准曲线P%=0.15+0.065N%之下。综上所述,低群落N∶P比正确指示亚高寒草甸主要为N限制,而湿地生态系统的N、P临界值以及最佳N-P标准曲线不能有效地预测该地区的养分限制类型。

内蒙古草地植物叶片氮、磷元素化学计量学特征分析

在内蒙古草地采集了92个植物叶片样品,测定了植物叶片的N、P元素含量,并针对植物叶片的元素含量和比例,依据类群进行了分析。结果显示,在植物种间、群落间和生态系统间3个植物组织水平中,N、P含量和N/P的差异以植物种间差异最为显著,而生态系统间的差异最不显著,这表明植物物种的差异是决定草地植物N、P元素化学计量学特征格局的最基本因素;在植物科组、碳代谢途径类组和生活型类组3个植物功能群中,植物科组间叶片元素含量和比例的差异最为明显;同时,与全国草地和全球植被的平均水平相比,内蒙古草地植物N、P元素含量明显偏低,而N/P明显偏高,表明P元素可能为内蒙古草地植被的受限制元素。

贵州石灰岩和砂岩地区C_4和C_3植物营养元素的化学计量对N/P比值波动的影响

陆地生态系统植物的生长受到营养元素氮(N)和磷(P)的可利用性的限制。已有的证据表明营养元素的相对丰度将控制生态系统的营养元素循环和能量流动的速度。文章提出如下假设:为了适应环境的变化,植物具有可伸缩性地调整营养元素含量的能力,也就是营养元素化学计量比值变化的能力,植物N/P比值波动的影响不仅来源于N对P的相对可利用性的变化,也来源于其他营养元素化学计量的变化,尤其是与Ca的化学计量的变化。为了验证上述假设,本研究利用3种C4植物和11种C3植物,研究了植物N/P化学计量比值的波动随N与Ca和P与Ca化学计量的变化模式:对C4植物来说,N/P比值的波动主要受生物量P与Ca化学计量变化的影响;而对C3植物来说,则同时受N与Ca和P与Ca化学计量变化的控制,它们之间的相对控制能力的大小将决定植物N/P比值波动的变化梯度,C4植物和C3植物的N/P比值的波动都要受土壤pH值的影响。本研究对了解物种丰度和N对P的相对可利用性、N与Ca,以及P与Ca的化学计量之间关系具有重要意义。