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。

收割茬次对不同龄苜蓿-土壤C、N、P化学计量特征的影响

为明确宁夏固原市隆德县自然生态条件下收割茬次对不同龄苜蓿-土壤C、N、P化学计量特征的影响,以不同茬次苜蓿、土壤为研究对象,测定其有机C、全N、全P含量,分析不同茬次苜蓿、土壤C、N、P化学计量特征,结果表明:茬次变化均能引起苜蓿叶和茎有机C、全N、全P含量及计量比的变化,且不同龄苜蓿在不同茬次所受限制元素不同;茬次变化能引起土壤有机C、全N、全P含量及计量比的变化。不同龄苜蓿对应土壤全N、有机C随茬次变化趋势不统一,全P呈先降低后升高趋势,C︰N、C︰P变化趋势与全N、全P相反;苜蓿茎、叶C、N、P含量及C︰N、C︰P、N︰P与土壤均存在不同程度的相关性。

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。

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。

典型喀斯特峰丛洼地植被群落凋落物C∶N∶P生态化学计量特征

为了解典型喀斯特峰丛洼地植被群落凋落物养分空间分异以及其生态化学计量特征,分析了4个不同演替阶段植被凋落物现存量、C、N、P含量及C、N、P元素比值关系在不同坡位间的差异。结果表明:(1)不同演替阶段群落凋落物现存量和C、N、P含量、N∶P值随植被正向演替而升高;C∶N值和C∶P值随植被正向演替而下降。(2)凋落物C含量、C∶N值、C∶P值和N∶P值在不同坡位表现为上坡位较高、下坡位较低;P含量的变化规律与之相反,N含量则没呈现很明显的规律性(P<0.05)。典范对应分析(CCA)结果表明演替阶段和坡位对凋落物积累、养分分布和存储影响最大,坡度、坡向和裸岩率也有较大影响。(3)N∶P值是制约凋落物分解和养分循环的重要因素。凋落物在P素较低的情况下具有较高的N及木质素含量(即较高的N∶P值),分解速率较低,较低的N∶P值使凋落物更易分解。N素在3个坡位的不显著差异以及P素的显著差异反映了P含量波动对喀斯特峰丛洼地植被凋落物N∶P值和分解速率变化的影响。推测下坡位及幼龄林群落由于具有较低的N∶P值,其凋落物分解速率相对较快,养分的存储量较少。因此,上坡位、成熟林群落的凋落物有利于积累养分。

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。

硬质合金表面Ni-P/纳米Ti(C,N)化学复合镀研究

研究了硬质合金表面Ni P 纳米Ti(C,N)化学复合镀工艺以及热处理对复合镀层性能影响的规律。结果表-);2)较好的明:1)施镀工艺中各因素对镀速影响的显著性顺序是:温度→pH值→纳米Ti(C,N)加入量→χ(Ni2+ H2PO2施镀工艺为:28g L氯化镍、25.76g L次亚磷酸钠,50g L氯化铵、45g L柠檬酸钠,0.001g LPbCl2,6g L纳米Ti(C,N),pH=10,温度为80℃。3)Ni P 纳米Ti(C,N)复合镀层较优的热处理工艺为:在400℃保温150min。采用所推荐的施镀和热处理工艺,获得了硬度是硬质合金基体硬度的2.16倍的Ni P 纳米Ti(C,N)复合镀层。并对以上结果产生的原因进行了简单讨论。

西双版纳热带雨林幼树C、N、P的生态化学计量比对海拔变化的响应

在西双版纳选取热带山地雨林和热带季节雨林中4种优势种幼树,测定了幼树叶中C、N、P的生态化学计量特征,目的在于揭示雨林树种对环境变化的生态适应策略。结果表明:(1)山地雨林幼树叶中碳含量平均值为478.67 mg·g-1,高于季节雨林的463.33 mg·g-1;(2)幼树叶中P含量季节雨林显著高于山地雨林,平均值分别为1.92 mg·g-1和0.93 mg·g-1;(3)幼树叶中C︰N季节雨林和山地雨林的平均值基本相当,分别为27和27.4,但树种间差异较大;(4)叶中C︰P和N︰P均表现出季节雨林显著低于山地雨林的特征,2种雨林的平均值分别为254.2、606.9和9.7、21.4。4种雨林幼树叶中具有较高的碳含量,而山地雨林具有更高的碳蓄积能力;幼树叶中C、N、P的生态化学计量比对海拔变化的响应较为显著。

马尾松二代无性系生长和针叶N/P化学计量特征

[目的]在土壤有效P匮乏的立地条件下,揭示针叶N、P含量及其化学计量比与马尾松生长性状的相关性。[方法]以马尾松二代育种群体内30个无性系为试验对象,野外调查11年生时马尾松二代无性系树高、胸径等生长性状与针叶N、P含量及其化学计量比的相关性。[结果]结果表明:(1)各生长性状在马尾松二代无性系间差异显著,且无性系重复力较高,均达到0.95以上。马尾松成熟针叶和当年生针叶N、P含量及N/P在二代无性系间差异均达显著水平;(2)相关分析表明,马尾松二代无性系树高、胸径与成熟针叶和当年生针叶N含量、N/P均呈显著或极显著正相关,与成熟针叶N/P的相关系数分别为0.608 6和0.542 8,与当年生针叶N/P的相关系数分别为0.515 9和0.679 2;(3)基于主要生长性状、针叶N和P含量及其化学计量比,可将30个马尾松二代无性系聚为4类:类群1无性系树高、胸径等生长表现优良,成熟针叶N/P较高,而当年生针叶N/P相对较低;类群2无性系树高、胸径等生长表现较好,成熟针叶和当年生针叶N/P值在30个无性系中居中间水平;类群3占试验无性系总数的一半,树高、胸径等生长表现一般,成熟针叶与当年生针叶N/P相差较大,大部分无性系成熟针叶N/P较低,而当年生针叶N/P相对较高;类群4树高、胸径等生长表现较差,成熟针叶和当年生针叶N/P均较低。[结论]在贫P立地下,马尾松二代亲本无性系C13(7750×1126)和C14(3201×1123)各生长指标均较高,可能是通过调整当年生针叶和成熟针叶的养分分配,增加了当年生针叶对限制其生长的P素的再利用和再吸收,促进了N素的吸收,调整了当年生针叶和成熟针叶的N/P,以形成特定的养分分配机制。

锦纶织物复合化学镀(Ni-P)-Si_3N_4纳米微粒复合镀层

采用纳米复合化学镀技术,分别于酸性和碱性镀液中在锦纶织物表面沉积了(Ni-P)-Si3N4复合镀层,对镀层表面形貌、结构和织物热性能进行了表征,并测试了化学镀织物的电磁波屏蔽和耐磨性能。研究结果表明,Si3N4纳米微粒的引入使酸性复合化学镀(Ni-P)-Si3N4镀层无定形态有所增强,碱性复合化学镀(Ni-P)-Si3N4镀层仍保持晶体结构。锦纶织物经过酸性和碱性化学镀Ni-P,以及复合化学镀(Ni-P)-Si3N4之后,热起始分解温度均有所下降。随着Si3N4用量的增加,酸性复合化学镀(Ni-P)-Si3N4织物的屏蔽效能变化不明显,而碱性复合化学镀(Ni-P)-Si3N4织物的屏蔽效能有所增加,但增幅不大。较普通酸性和碱性化学镀Ni-P,酸性和碱性复合化学镀(Ni-P)-Si3N4织物的耐磨性变差。

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。

短花针茅荒漠草原不同斑块优势种植物的C,N,P化学计量特征

[目的]研究斑块中优势种的生活史策略及对养分限制的响应,以及优势种生态化学计量学特征随季节变化的响应规律,为植物种群演替及变化过程研究提供科学依据。[方法]确定3类典型斑块:斑块A(短花针茅)、斑块B(短花针茅+草木樨状黄耆)、斑块C(猪毛蒿+苦豆子+老瓜头),测定优势种的全碳、全氮、全磷含量,计算C∶N,C∶P,N∶P并进行方差分析。采用线性回归分析法对不同斑块C,N,P化学计量进行逐步回归分析。[结果]各斑块优势种的C,N,P及其计量比特征在生长季内的变化规律不同,且各指标季节间的变化特征在不同斑块之间也存在差异;植物C含量在不同优势种和不同斑块间的差异均不显著;短花针茅N含量显著小于其他优势种,导致斑块A的N含量总体显著小于另外两个斑块;植物P含量在斑块A中随着季节的变化表现为增长的趋势,而在斑块C中表现为先减小后增大的变化过程;斑块A植物的C∶N值无显著的季节变化,C∶P和N∶P值在春季显著高于夏秋季;斑块B和斑块C不同优势种的C∶N,C∶P和N∶P值均表现出显著的差异性,但随季节变化过程不同,斑块B除C∶N值外均表现出下降的趋势,而斑块C各比值均表现出先增大后减小的变化规律。[结论]3种斑块C,N,P含量表现出不同的相关性;斑块A表现为防御性策略,斑块B表现为竞争性策略,而斑块C表现为竞争性和防御性策略共存。

会同成熟杉木器官C:N:P生态化学计量的动态特征

【目的】植物不同器官的C、N、P含量及生态化学计量学的动态特征能反映其营养利用效率及生长环境相对的养分限制。本文针对30年生杉木林叶、枝、根C、N、P生态化学计量的季节动态进行研究,旨在剖析成熟杉木林各器官在不同季节养分元素的变化情况及器官之间的内在关联性,揭示成熟杉木林生态过程中养分元素的变化规律及其环境平衡关系,为杉木成熟人工林培育大径材培育提供理论支撑。【方法】以湖南会同生态站Ⅲ号集水区30年生杉木人工林为研究对象,测定不同季节杉木叶、枝、根的C、N、P含量及计量比,分析不同器官C、N、P含量及其生态化学计量比间的差异性,用CCA约束性排序对根、枝、叶之间的相关关系及不同季节下环境因子的影响进行分析。【结果】杉木相同器官的C、N、P含量及其生态化学计量比呈显著性季节变化(P<0.05),不同器官的生态化学计量比在相同季节间差异显著(P<0.05);叶、枝、根的C含量具有一致的变化规律,4月份最高,7月份最低,器官之间表现为根>枝>叶;叶、枝、根的N、P含量也均表现为10月份最高,7月份最低,器官之间表现为叶>枝>根;CCA分析表明植物器官的生态化学计量特征受季节变化影响较大;Ⅲ号集水区杉木叶、枝、根的C、N、P含量及生态化学计量之间均呈正相关关系;杉木生态系统整体的N素含量偏低,其生长主要受到N的限制,杉木林凋落物量相对较少,其凋落物的分解提供N素少,影响植物器官中N、P等营养元素的含量。【结论】30年生成熟杉木不同器官养分元素含量及环境因子对植物器官的生态化学计量特征均有影响,这一结果与普遍认为成熟期杉木的生长基本停滞的观点不同,证明了杉木到成熟期N、P作为植物生长过程中主要影响元素,其养分循环效率仍然很高,生长缓慢是由于N素限制。本研究为杉木林大径材培育和提高杉木林经济效益提供了数据支撑。

新疆伊犁天山北坡草本植物群落不同功能群叶片N、P化学计量特征及其与环境因子的关系

按照固氮能力和形态特征,将新疆伊犁天山北坡草本植物群落划分为禾草、杂草和豆科3个功能群,对各功能群植物叶片的N、P含量及N/P比进行比较,并采用相关性分析和冗余分析(RDA)对各指标与环境因子(包括气候、海拔和土壤因子)的关系进行分析。结果表明:新疆伊犁天山北坡草本植物群落总体叶片N、P含量分别为29.02和3.21 g·kg^(-1),N/P比为10.02。3个功能群间叶片N含量差异显著(P<0.05),以豆科功能群叶片N含量最高,禾草功能群叶片N含量最低;豆科功能群和杂草功能群叶片P含量显著高于禾草功能群;豆科功能群叶片N/P比显著大于其他2个功能群。总体上看,豆科功能群叶片N含量和N/P比均最高,且P含量也较高,各指标的变异系数均最小;而禾草功能群叶片N、P含量均最低,N/P比也较低,各指标的变异系数均最大。相关性分析结果显示:禾草功能群叶片N含量随年均降水量(MAP)的升高而升高,呈显著正相关;杂草功能群叶片N含量随年均温(MAT)的升高而升高,呈显著正相关,P含量则随MAP的升高而降低,呈极显著(P<0.01)负相关;群落总体叶片P含量也随MAP的升高而降低,呈显著负相关。冗余分析结果表明:禾草功能群叶片N、P含量及N/P比受MAP的影响最大;杂草功能群、豆科功能群和群落总体叶片N、P含量及N/P比受土壤全氮含量的影响最大。综合分析结果表明:新疆伊犁天山北坡草本植物群落不同功能群植物的生长均受N限制;不同功能群植物叶片N、P化学计量特征对环境因子的响应程度存在明显差异,表明各功能群的养分利用方式不同。总体上看,年均降水量、海拔和土壤全氮含量是影响新疆伊犁天山北坡3个功能群和群落总体化学计量特征的主要环境因子。

通用甲烷层流预混火焰半详细化学动力学机理

提出了一套用于描述甲烷 -空气层流预混火焰的含有 N化学和 C2 化学反应的半详细化学动力学机理 ,由79个基元反应和 32种物质组成 ,根据需要可进一步简化。计算和实验结果对比表明 ,该机理能合理描述火焰结构和传播速度 ,其中 N化学对火焰传播速度没有影响 ,C2 化学在富油时会提高传播速度。对 N化学反应的计算分析表明 ,在不同当量比条件下 ,NOx 可由不同含 N物质所组成 ,调整 CH+N2 =HCN+N的速率常数可改变 NOx 的生成浓度。

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。

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。

我国生态化学计量学研究综述

C、N、P的平衡关系对于认识生态系统碳汇潜力和生态系统如何响应未来气候变暖具有重要意义。主要介绍我国生态化学计量学的研究进展并提出了生态化学计量学的主要发展趋势。

生态化学计量学的基本理论及应用领域

生态化学计量学是近十几年发展起来的新兴学科,以研究多种化学元素含量及其平衡关系为目标,跨越细胞、个体、群落、生态系统和区域多个层次,为研究营养级动态、限制性养分元素和生物地球化学提供了崭新的视角。笔者对生态化学计量学理论的发展历史和基本理论进行了阐述,在分析其应用现状的基础上,对该学科未来发展的方向进行了探讨。