稻秆炭还田对红壤双季稻田土壤碳氮磷钾生态化学计量学特征及其综合肥力的影响

为探究稻秆炭对红壤双季稻田土壤碳氮磷钾生态化学计量学特征及其综合肥力的影响,本研究采用大田定位试验,设置不施氮肥和生物炭(CK)、单施稻秆生物炭(B)、100%氮肥(N_(100))和100%氮肥+稻秆生物炭(N_(100)B)4个处理,分析不同处理稻田土壤碳、氮、磷、钾生态化学计量学特征及其综合肥力的变化情况。结果表明,与CK相比,B和N_(100)B处理土壤pH值分别提高0.05和0.13个单位。与N_(100)相比,N_(100)B处理不仅使土壤有机质、全氮、NO_(3)^(-)、NH_(4)^(+)、微生物生物量碳和氮含量增加5.13%、3.47%、11.7%、14.91%、60.89%、30.75%,还使土壤C/N、C/P、C/K、N/P、N/K化学计量比提升1.88%、2.10%、2.84%、3.62%、5.41%,并提升土壤综合肥力指数(IFI)2.97%。综上,稻秆炭还田有利于改善双季稻田土壤碳氮磷钾生态化学计量学特征及其综合肥力。本研究结果为合理高效利用南方红壤双季稻区稻秆资源提供了实践指导。

青海可鲁克湖-托素湖湿地自然保护区不同植被类型土壤碳氮磷生态化学计量学特征

为研究可鲁克湖-托素湖湿地自然保护区内不同植被类型土壤的生态化学计量学特征,以保护区内4种植被类型:白刺地(Nitraria tangutorum)V1、柽柳地(Tamarix chinensis)V2、盐爪爪地(Kalidium foliatum)V3、芦苇地(Phragmites communis)V4为研究对象,分析土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、全氮(total nitrogen,TN)、全磷(total phosphorus,TP)含量及其化学计量学特征。结果表明:4种不同植被类型土壤有机碳、全氮、全磷含量的平均值分别为17.41 g·kg^(–1)、1.09 g·kg^(–1)和1.40 g·kg^(–1),土层和植被类型对土壤SOC、TN、TP均有影响,不同植被类型土壤SOC、TN、TP均表现为芦苇地>盐爪爪地>白刺地>柽柳地,SOC与TN、TP含量呈显著性相关(P<0.05)。本研究样地C/N(8.90—19.73)<25,说明研究区有机质分解快,有利于P的有效性提高。在可鲁克湖-托素湖不同植被类型土壤中,土壤含水量和p H是影响SOC、TN、TP含量以及生态化学计量学特征的主要环境因子。

西藏地区C·N·P生态化学计量学研究进展

生态化学计量学是从生态系统能量和元素平衡的角度,揭示元素在生物地球化学循环以及生态系统对环境变化的调控机制。总结近年来在我国西藏地区针对植物、凋落物、土壤和土壤微生物量C、N、P生态化学计量及其对环境变化的响应方面的研究成果,并对未来的研究方向进行展望。相关研究表明,植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统C、N、P化学计量具有较强相关性,并受生物因子、非生物因子和人类活动的显著影响。植物生长主要受N元素的限制,C、P极度下降时N含量升高,植物通过自我调节能力表现出较强的竞争力和较高的内稳性;土壤养分表现出一定的“表聚性”效应;受海拔高度和温度的影响,微生物对凋落物的分解速率下降,可在一定程度上解释高海拔地区土壤肥力较贫瘠的原因。关于植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统生态化学计量学的研究,今后可在多尺度、不同生态系统下进行长期的、多因子交互控制试验的研究。

生态化学计量学特征及其应用研究进展

生态化学计量学已成为生态学研究的热点问题。作为一门新兴学科,综观国内外最新研究进展,相关研究目前尚存在着许多不足。基于此,从全球与区域尺度、功能群尺度及个体水平3个方面阐述生态化学计量学特征,从空间、时间、生境和植物类型等生物与非生物因素综述生态化学计量学特征的驱动因素。并讨论生态化学计量学特征在限制性养分判断、生态系统稳定性、生长率与C∶N∶P关系中的应用。

珠江三角洲3种典型森林类型乔木叶片生态化学计量学

以珠江三角洲3种典型森林类型(常绿阔叶林、针阔混交林和针叶林)为研究对象,分析了各类型优势乔木叶片C、N、P化学计量特征。结果显示,所有研究个体叶片C、N、P含量范围分别为434–537、6.8–23.0和0.56–2.10mg·g–1,C:N、C:P和N:P的分布区间分别为21.22–70.74、227.14–844.64和5.26–20.91,且N与P之间、C:N与C:P之间具有较好的协同性。3种森林类型中,针叶林乔木叶片C含量最大,加权平均值为(517.85±35.96)mg·g–1,其次是针阔混交林((509.47±19.38)mg·g–1),常绿阔叶林最小((481.59±18.35)mg·g–1);针叶林乔木叶片N含量((12.20±5.65)mg·g–1)最大,其次是常绿阔叶林((11.50±4.24)mg·g–1),针阔混交林((10.51±5.22)mg·g–1)最小;各森林类型乔木叶片P含量大小顺序与C含量完全相反,为常绿阔叶林((1.31±0.48)mg·g–1)>针阔混交林((0.96±0.61)mg·g–1)>针叶林((0.77±0.40)mg·g–1)。针阔混交林乔木叶片C:N(51.35±13.65)最大,针叶林(47.40±15.85)其次,常绿阔叶林(45.59±14.70)最小;各森林类型乔木叶片C:P和N:P大小顺序相同,均为针叶林(727.47±231.52、15.71±3.76)>针阔混交林(553.01±152.32、10.93±1.89)>常绿阔叶林(412.19±200.91、9.46±4.28)。同时根据乔木叶片N:P还发现,少数阔叶树种和常绿阔叶林生产力受到N素限制。

黄土高原不同纬度下刺槐林土壤生态化学计量学特征研究

为了阐明黄土高原不同纬度地区刺槐林土壤的生态化学计量学特征,对黄土高原由南向北13个县区刺槐林下的土壤碳、氮、磷化学计量学特征进行了测定与分析。结果表明:(1)阳坡0～10 cm土壤C∶N比、C∶P比、N∶P比的变化范围分别为9.48～15.33、8.93～59.79、0.77～5.11,10～20 cm土壤分别为9.13～13.57、7.85～37.69、0.44～3.19;阴坡0～10 cm土壤C∶N比、C∶P比、N∶P比分别为8.58～13.75、9.46～47.71、0.76～3.63,10～20 cm土壤分别为7.60～13.41、5.99～31.28、0.54～2.65。(2)土壤全氮的空间分布与有机碳具有一致性,均随纬度的升高呈指数减小的趋势,表层大于表下层,且随着纬度的升高该差异逐渐减小;全磷的空间变异性低于有机碳和全氮,研究区内土壤全磷含量随纬度的升高呈先增加后减小的趋势。(3)土壤C∶N比随纬度的升高无明显的变化趋势,而C∶P比和N∶P比随纬度的升高显著减小;土壤C∶N∶P比均随着土层增加而减小,但差异不显著。

生态化学计量学研究进展

生态化学计量学结合生物学、化学和物理学等基本原理,研究能量和碳、氮、磷等化学元素在生态系统中,特别是各种生态系统过程(如竞争、捕食、寄生、共生等)参与者中的变化,以及它们之间的动态平衡,并分析这种平衡对生态系统的影响。目前,C∶N∶P化学计量学研究已深入到生态学的各个层次(细胞、个体、种群、群落、生态系统)及区域等不同尺度。近年来,由于认识到化学计量学研究可以把生态实体的各个层次在元素水平上统一起来,因此生态化学计量学已成为许多生态系统的新兴研究工具。其中,C∶N∶P化学计量学是各种生态过程研究中的核心内容。论述了生态化学计量学在物种、群落、生态系统等各层次的应用现状,并指出了C∶N∶P化学计量学研究的应用前景和发展趋势,以期引起同行的重视并推动该领域的进一步发展。

陕西黄土高原刺槐枯落叶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研究的焦点和热点,生态化学计量学结合了生物学、物理学和化学等基本原理,是研究生物系统能量平衡与多重化学元素平衡的科学,为研究元素在生物地球化学循环与生态过程中的规律及其之间的计量关系提供了一种综合的方法。以陕西黄土高原人工刺槐林为研究对象,结合纬度和坡向两个因素,分析了三原、淳化、耀州区、宜君、黄陵、洛川、富县、甘泉、宝塔区、安塞、米脂、神木12个县区的刺槐枯落叶生态化学计量学特征。结果发现,阳坡刺槐枯落叶C、N、P含量的变化范围分别为318.34—428.01 g/kg、13.27—24.07 g/kg、1.66—2.57 g/kg;阴坡刺槐枯落叶C、N、P含量的变化范围分别为306.70—433.68 g/kg、12.55—24.39 g/kg、1.62—2.99 g/kg。阳坡刺槐枯落叶C∶N、C∶P、N∶P的变化范围分别为14.23—24.61、148.67—215.92、7.37—14.47;阴坡刺槐枯落叶C∶N、C∶P、N∶P的变化范围分别为16.87—26.54、130.06—234.41、7.05—13.22。随着纬度的升高,刺槐枯落叶C、N显著下降,刺槐枯落叶P、C∶N、C∶P、N∶P无明显差异。刺槐枯落叶C、N、P之间呈显著正相关。刺槐枯落叶C、N、P、C∶N、C∶P、N∶P在阴坡和阳坡之间无明显差异。研究区,阴坡和阳坡的刺槐枯落叶N∶P均较低,刺槐林土壤的全氮平均含量也低于全国平均水平,推测陕西黄土高原刺槐林的生长可能主要受到氮素的限制。

吉林东部山地沼泽湿地土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征

湿地土壤有机碳、氮和磷含量变化显著影响着湿地生态系统的生产力。为阐明吉林东部山地沼泽湿地土壤养分的空间分布特征,以吉林省敦化市4种典型山地沼泽湿地：落叶松-苔草湿地（T1）、莎草湿地（T2）、小叶章-甜茅湿地（T3）和沼泽化草甸湿地（T4）为研究对象,研究了土壤有机碳、全氮和全磷含量及其化学计量比的空间分布特征及影响因素。结果表明：4种山地沼泽湿地类型土壤有机碳、全氮、全磷含量均值分别为343.11 mg/g、28.03 mg/g和4.00 mg/g,变异系数为有机碳（9.26%）〈全氮（16.52%）〈全磷（48.64%）。在0-40 cm土层内,T1、T2和T3土壤有机碳、全氮、全磷含量随土壤深度的增加呈先增加后减少的趋势,在10-20 cm土层出现累积峰;T4土壤有机碳、全氮、全磷含量随土壤深度的增加而减少。

陆地生态系统生态化学计量学研究进展

【目的】探讨陆地生态系统生态化学计量学研究进展,以期推动对陆地生态系统物质循环及能量流动的进一步认识。【方法】利用Web of Science、CNKI等数据库,查阅相关文献,对陆地生态系统生态化学计量学研究进展进行综述。【结果】陆地植被生态化学计量学特征研究表明,C、N、P是生态化学计量学领域研究的主要对象,其中N和P是陆地植被生长2种最重要的限制元素;土壤中的碳氮磷比值是评价土壤质量重要指标,从全球尺度研究发现,土壤中的碳氮磷比值基本为恒值;陆地生态系统养分限制判断研究表明,N∶P比值是植物生长养分限制的敏感性指数,常被用于确定养分限制的阈值,同时N、P含量也可用于确定养分限制类型;气候、地理、土壤等因子是陆地植物生态化学计量学特征的主要影响因素。【结论】在陆地生态系统生态化学计量学研究进展中,C、N、P是学者们关注的重要因子,其比值在研究土壤质量评价、养分限制阈值等方面发挥重要作用。

中国湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征研究

明确区域及全球湿地土壤中是否存在类似"Redfield比值(Redfield ratio)"的碳氮磷(C∶N∶P)比例,是认识湿地生态系统中元素循环,构建湿地物质循环模型的基础。本文基于《中国沼泽志》中有详细土壤理化性质记录的119块沼泽湿地数据,利用数理统计方法,分析了区域尺度上湿地土壤中碳C∶N∶P生态化学计量学特征及分布格局,并探讨了其可能的影响因素。结果表明,中国湿地土壤中C∶N、C∶P和N∶P(摩尔比)平均为18.22、245.22和13.60,高于中国及世界土壤中C∶N、C∶P和N∶P的平均值,C∶N∶P比例平均值为245∶13.6∶1。碳、氮、磷三者之间并不具备显著的两两相关性,说明中国湿地土壤中不存在类似于"Redfield比值"的C∶N∶P比例。相比于N元素,湿地生态系统更多受到P供应的限制。不同湿地类型或不同盐度情况下湿地土壤中C∶N、C∶P和N∶P存在显著性差异,而植被类型对土壤中C∶N、C∶P和N∶P影响不大。相关性分析表明,海拔高度、温度(年平均气温、1月平均气温、7月平均气温、活动积温)及p H是决定湿地土壤中C∶N、C∶P和N∶P的主要因素。考虑到海拔与C∶P及N∶P之间极显著的相关关系,海拔这一非地带性因子是决定湿地土壤C∶N∶P计量学特征的主要因素。

鼓山茶园土壤碳氮磷生态化学计量学特征

为了阐明茶园土壤养分生态化学计量学特征,对福州鼓山3a,8a和25a常规茶园及30a有机茶园土壤碳、氮、磷生态化学计量学特征进行测定与分析。结果表明,3a常规茶园、8a常规茶园、25a常规茶园和30a有机茶园土壤C/N、C/P和N/P比分别为9.79,36.25,3.69;9.07,21.02,2.30;10.57,62.54,5.89和10.28,52.14,5.06;土壤C/N、C/P和N/P比均表现为25a常规茶园>30a有机茶园;25a常规茶园>3a常规茶园>8a常规茶园;影响土壤C/N、C/P和N/P比的因子随着树龄和管理方式的不同而改变。

不同生长期烤烟各器官C、N、P生态化学计量学特征

研究植物碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征,有助于理解C、N、P元素分配规律,理解内稳性特征和生长速率的关系。本研究在四川省凉山州冕宁县大田栽培条件下,研究了3种烤烟(‘云烟87’、‘川烟1号’和‘KRK26’)各器官(叶、茎、根)C、N、P含量及化学计量比的季节变化。结果表明:1)生物量在烤烟伸根期到成熟期逐渐增大(P<0.05),在成熟期达到最大值;烤烟在生长期比生长速率均呈现波浪式变化,为降低-升高-降低的趋势,最大值出现在旺长期,生长速率理论认为高的生长率对应较低的C︰N、C︰P、N︰P,而旺长期烤烟C︰N、C︰P、N︰P显著升高,不符合生长速率理论。2)不同生长期烤烟C含量整体呈先升高后降低趋势,旺长期达到最大值,而N、P含量随生长期呈逐渐降低趋势;叶和根的C︰N和C︰P呈逐渐增大趋势,茎的C︰N与叶、根的C︰N变化趋势相同,而C︰P表现为先增加后降低的趋势;不同生育期烤烟C含量和N︰P变异较小,均小于20%,整体表现出较强的内稳性,而N、P含量及C︰N、C︰P的变异系数均较大。3)烤烟叶N与叶P含量呈正相关关系,反映了植物叶中N、P变化的相对一致性,而与茎中N的相关性是由植株冠层结构所致。

小青菜对不同施肥模式的响应及其生态化学计量学特征

在大田小区试验条件下,研究了小青菜(3茬)对不同施肥模式的响应及其生态化学计量学特征。试验共设5个处理:不施肥对照、有机无机肥配施模式1(含氨基酸肥料)、有机肥施肥模式、无机肥施肥模式和有机无机肥配施模式2。结果表明,与其他处理相比,有机无机肥配施模式1能够提高小青菜产量,光合速率,可溶性总糖、蔗糖、维生素C和游离氨基酸含量,且这些指标与其地上部C/N和C/P比值之间存在显著正相关关系,而与施肥模式所提供肥料中C/N和C/P比值之间存在正相关趋势,但相关性未达显著水平。此外,有机无机肥配施模式1能够降低小青菜地上部硝酸盐含量,且该指标与其地上部和施肥模式所提供肥料中N/P、C/N、C/P和P/K比值之间均不存在相关关系。可见,在田间试验条件下,有机无机肥配施模式1能够促进小青菜地上部生长,改善小青菜品质;合理搭配肥料可提高小青菜的光合固碳能力,进而提高小青菜体内C/N、C/P比值,有利于提高小青菜的产量和品质。

青藏高原区域不同功能群植物氮磷生态化学计量学特征

生态化学计量学为揭示植物养分利用状况及植物对环境的适应策略提供了重要手段,研究不同功能群植物在区域尺度生态化学计量学特征中所产生的贡献,有助于揭示区域尺度植物元素特征的形成机制。已有研究多是从不同功能群植物元素生态化学计量学特征的比较上进行分析,未能对每种功能群植物元素含量随地理因子和气候因子的变化规律展开探讨。基于生态化学计量学理论,对青藏高原区域不同功能群植物(豆科、禾本科、莎草科、杂类草)叶片水平N、P元素含量随纬度、海拔、年降水量、年均温度的变化规律展开研究,探讨不同植物功能群在区域尺度植物生态化学计量学特征中所产生的贡献,尝试从植物功能群角度揭示青藏高原高寒区域N、P元素含量特征的形成机制。结果显示,1)不同功能群植物叶片元素含量差异显著,豆科植物N、P元素含量最高,禾本科植物N、P含量最低,N/P比值在不同功能群间差异不显著;2)随纬度变化,莎草科植物P元素及杂类草N元素含量变化显著;随海拔变化,豆科、禾本科植物及杂类草叶片N元素含量变化较为显著;随年降水量和年均温度的变化,杂类草和莎草科植物叶片N、P含量变化显著;3)莎草科植物N、P含量对纬度和降水的响应趋势与区域内所有植物叶片N、P含量对纬度和降水的响应趋势一致,豆科、禾本科及杂类草植物叶片元素含量对海拔和温度的响应趋势与区域内所有植物叶片元素平均含量对海拔和温度的响应趋势一致。研究表明,不同功能群植物元素特征对环境因子的响应不同,植物功能群组成对区域尺度植物生态化学计量学特征有重要作用,但在较大的植物结构层次上(如植物群落、生态系统、区域或全球尺度等),不同功能群植物之间的相互组合会抵消或掩盖掉某一类群的特性,从而对区域尺度植物元素特征的变化规律产生影响。

中国草原生态化学计量学研究进展

中国草原生态系统是世界草原生态系统的极重要组成部分之一,生态化学计量学研究有助于从研究生命物质不同结果层次中的元素循环、平衡等角度阐明中国草原生态系统运行机制,是中国草原生态系统研究的重要内容。为增进对中国草原生态化学计量学的理解,本文综述了近几年来中国草原生态化学计量的最新研究进展,指出中国草原生态化学计量的研究主要集中在内蒙古高原和青藏高原,并按植物生长季节(物候节律)、年际演替、空间变异和对全球变化响应等角度,试图揭示中国草原植物C,N和P化学元素其可能存在的内在机理、传递与调节机制及驱动因子,提出中国草原生态化学计量学研究中存在的问题以及今后拟加强研究的重点。

黄土高原刺槐叶片生态化学计量学特征

对黄土高原区域尺度特定物种叶片生态化学计量的研究,有助于解释环境因素对植物元素及其化学计量学特征的影响。对我国黄土高原中部从南到北分布的14个样点的刺槐(Robinia pseudoacacia)叶片C、N、P的含量、地理分布格局及其与土壤含量的相关关系进行了研究。叶片C、N、P含量的算数平均数分别为454.63,21.38,2.09mg/g;叶片C/P、C/N、N/P的算数平均值分别为226.51,21.61,10.73。阴坡和阳坡的刺槐叶片三种元素含量差异性均不显著。阳坡和阴坡刺槐叶片C、N、P含量地理分布格局是基本一致的,C随着纬度升高呈现先增加再减小的趋势,N和P的含量均随纬度升高而增加,但只有阴坡刺槐叶片的C含量随着纬度的升高呈现显著的先增加再减小的趋势(0.01<P<0.05),其他均未达到显著水平。刺槐叶片C含量与土壤C含量、土壤N含量之间有显著的负相关关系,而叶片N、P含量不随土壤含量而显著变化,说明刺槐叶片N、P元素含量具有保守性,受环境因素影响较小。

黄河三角洲新生湿地土壤碳氮磷分布及其生态化学计量学意义

河口湿地是连接陆地生态系统和海洋生态系统的纽带。土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）元素是湿地生态系统营养水平的重要指示物，显著影响湿地生态系统的生产力。本文研究了黄河三角洲新生湿地不同植被下土壤C、N、P的分布特征和生态化学计量特征。结果表明，1）黄河三角洲新生湿地C、N、P含量分别为1．2～8．4、0．2～0．8、0．4—0．6g／kg，平均值分别为3．5、0．4、0．5g／kg；土壤表层的C、N、P含量显著高于亚表层。2）黄河三角洲新生湿地C／N、C／P、N／P比值分别为4．62～12．67、2．02～16．39、0．22～1．53，平均值分别为8．77、6．81、0．77。土壤C／N、C／P、N／P比值随土壤剖面深度向下递减，不同植被土壤之间的C／N、C／P、N／P比值有所不同。土壤生态化学计量比值显示黄河三角洲新生湿地土壤有机质分解快，氮的矿化度高。因此，提高该地区土壤有机质的归还，同时适当增加氮肥使用成为湿地生态恢复的优先选项。

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。

中国生态化学计量学研究热点的可视化分析

中国自2003年发表第一篇生态化学计量学研究论文以来,相关研究快速发展并取得了一系列重要研究成果。通过对2003—2016年中国知网(CNKI)总库中文核心期刊收录的960篇及Web of Science中319篇关于对中国各研究区生态化学计量学的研究文献统计,结合CitespaceⅢ软件分析与对比了这些研究文献间的引用关系和知识图谱等,以探讨中国生态化学计量学研究的热点与发展趋势。研究结果表明,中国生态化学计量学研究主要围绕"生态化学计量"、"化学计量"、"碳氮比"、"碳氮磷"和"土壤养分"、"土壤有机碳"、"氮沉降"等关键词展开;其中,王维奇、曾从盛、仝川等是主要的发文作者。中国科学院地理科学与资源研究所、福建师范大学和西北农林科技大学等高校、科学研究院在中国常绿阔叶林、荒漠草原、黄土高原及闽江河口等地区进行了深入研究与探索,而国外亚利桑那州大学、佐治亚大学等也对中国各区域生态化学计量学研究密切关注。同时,在国家自然科学基金(NSFC)的持续支持下,结合新研究方法和技术,围绕元素循环、地球变化空间、时间分布特征及陆地和水生生态系统的限制因素成为其研究热点。目前,国内研究区域已延伸到青藏高原高寒草甸、热带和亚热带阔叶林等区域,主要以陆地生态系统为主,而国际上关注更多的是水生生态系统如"fresh water"、"climate""nutrient limitation"等相关研究,今后,生态化学计量学的研究将侧重于气候变化和营养物动态平衡模型、营养元素(K,Na,Ca,S)对生态化学计量和基因的影响等研究方面。