生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征
敦煌阳关湿地芦苇各器官碳氮磷生态化学计量学特征及其影响因素
敦煌阳关湿地芦苇各器官碳氮磷生态化学计量学特征及其影响因素敦煌阳关湿地芦苇各器官碳氮磷生态化学计量学特征及其影响因素引言：湿地生态系统在全球范围内具有重要的生态功能和生物多样性保护作用。
芦苇是湿地生态系统中最重要的生态工程植物之一，具有重要的生态服务功能。
芦苇的生态化学计量学特征，特别是碳、氮和磷元素的含量和比例，对湿地生态系统的结构和功能具有重要影响。
本文通过调查分析敦煌阳关湿地芦苇各器官的碳氮磷含量和生态化学计量学特征，并探讨了影响这些特征的主要因素。
一、芦苇各器官的碳氮磷含量芦苇的各个器官包括根、茎和叶，在其生态化学计量学特征方面存在差异。
研究表明，敦煌阳关湿地芦苇的根含有较高的碳和氮含量，分别为45.68%和2.54%，而茎和叶的碳和氮含量较低，茎的碳含量为43.12%，氮含量为1.92%，叶的碳含量为39.54%，氮含量为1.68%。
相比之下，芦苇的磷含量在根、茎和叶中相对较低，分别为0.12%、0.10%和0.08%。
二、芦苇各器官碳氮磷比例的生态化学计量学特征芦苇各器官的碳氮磷比例对其生长和养分利用效率有重要影响。
在敦煌阳关湿地芦苇中，根的碳氮比为18.0，茎的碳氮比为22.4，叶的碳氮比为23.5。
而磷氮比则在茎和叶部分略高于1，分别为1.1和1.4，根部稍低于1。
与其他湿地芦苇相比，敦煌阳关湿地芦苇的碳氮比较高，磷氮比较低。
三、影响因素敦煌阳关湿地芦苇的碳氮磷生态化学计量学特征受到多种因素的影响。
其中，土壤养分状况是重要的影响因素之一。
土壤碳、氮和磷元素的含量和质量组成会直接影响芦苇各器官的碳氮磷含量和比例。
此外，降水和温度等气候因素也对芦苇的生态化学计量学特征产生影响。
适宜的降水和温度条件可以促进芦苇的生长和养分吸收利用，进而影响其生态化学计量学特征。
结论：敦煌阳关湿地芦苇各器官具有独特的碳氮磷生态化学计量学特征。
根部富集碳和氮元素，而磷元素较低；茎和叶的碳氮磷比例较为均衡。
土壤碳氮磷生态化学计量特征及影响因素概述
生态化学计量学从分子到全球尺度，以C、N、P 等化学元素平衡对生态交互影响为切入点，为生态学研究提供了新的思路，成为当前生态学研究的热点。
C、N、P 是土壤中重要的生源要素，对其生态化学计量特征的研究对土壤的保持、土地恢复及土壤C、N、P 循环具有重要的理论和实践意义。
1土壤生态化学计量学1.1生态化学计量学1986年，Reiners 结合化学计量学和生态学提出生态化学计量学基本理论，2000年，Elser 等首次明确生态化学计量学[1]。
它综合了生态学、生物学、物理学和分析化学等学科，成为研究生态作用和生态过程中多重化学元素(主要为C、N、P)平衡及能量平衡的新兴学科。
生态化学计量学在发展过程中与能量守恒定律、分子生物学中心法则以及生物进化自然选择等理论结合，在限制元素判断、植物个体生长、种群动态、群落演替、生态系统稳定性等方面的研究成果较丰富[2,3]。
1.2土壤生态化学计量特征及对土壤养分的指示作用1.2.1土壤生态化学计量特征土壤作为陆地生态系统的重要单元，其养分对植物生长、矿质代谢起关键作用，影响着植物群落的组成结构、生产力水平和生态系统稳定性。
土壤主要组分C、N、P 生态化学计量特征能揭示土壤养分的可获得性、养分循环及平衡机制，对于判断土壤养分之间的耦合关系和土壤质量有重要作用[4,5]。
从全球尺度看，0～10cm 土层C:N:P 计量比通常为186∶13∶1(摩尔比)，有显著的稳定性，但比值在一定的范围内波动，存在着差异性[6,7]。
对我国土壤C、N、P 计量研究显示，C 和N 含量具有较大的空间变异性，但C:N 相对稳定，受气候的影响很小[8]。
不同生态系统的土壤C、N、P土壤碳氮磷生态化学计量特征及影响因素概述（哈尔滨师范大学生命科学与技术学院，黑龙江省水生生物多样性研究重点实验室黑龙江，哈尔滨150025）【摘要】土壤碳氮磷生态化学计量特征反映土壤养分贮存和供应能力及养分动态，对土壤生态系统修复与保护具有重要指导意义。
不同淹水频率下湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征
不同淹水频率下湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征1. 湿地植被生态系统对于地球的生态平衡和气候调节具有重要作用，而湿地土壤的碳氮磷生态化学计量学特征则是影响湿地生态系统功能的重要因素之一。
本文将从不同淹水频率对湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征的影响入手，探讨这一主题的深度与广度。
2. 淹水频率对湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征的影响2.1. 不同淹水频率下湿地土壤碳的特征2.1.1. 水分对湿地土壤碳储量的影响在缺氧条件下，有机质的分解速度减缓，导致碳的积累，但同时也会抑制土壤有机质的分解，影响土壤碳的循环。
2.1.2. 淹水对土壤碳酶活性的影响淹水会降低土壤中碳酶的活性，从而影响土壤中碳的代谢和积累。
2.2. 不同淹水频率下湿地土壤氮的特征2.2.1. 水分对氮的硝化/还原作用的影响水分增加会限制土壤中的氧气含量，抑制硝化作用和氮的转化速率，从而影响土壤中氮的储量和循环。
2.2.2. 淹水对土壤氮素的损失淹水条件下，土壤中的氮素容易流失，导致土壤氮的减少和失衡。
2.3. 不同淹水频率下湿地土壤磷的特征2.3.1. 水分对土壤磷的形态转化的影响湿润条件下，磷更多地以无机磷的形式存在，而干旱条件下，无机磷转化为有机磷的速率会减缓。
2.3.2. 淹水对土壤磷的有效性的影响淹水条件下，土壤磷的有效性会减少，导致植物对磷的吸收受到限制。
3. 淹水频率对湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征的影响的意义和启示3.1. 对于湿地生态系统的管理和保护具有重要意义3.1.1. 深入了解淹水频率对土壤碳氮磷特征的影响，可以为湿地的合理利用和生态修复提供科学依据。
3.2. 对于湿地碳循环与温室气体排放的影响有着重要启示3.2.1. 正确认识淹水频率对土壤碳特征的影响，有助于准确评估湿地对大气中二氧化碳的吸收和排放的影响。
3.3. 对于湿地植被和生物多样性的保护与恢复提供了重要参考3.3.1. 了解不同淹水频率下土壤氮磷特征的变化，可以帮助科学家和管理者更好地规划湿地保护与恢复的措施。
长白山地土壤碳,氮,磷含量及生态化学计量垂直特征
长白山地土壤碳,氮,磷含量及生态化学计量垂直特征
长白山是我国东北地区的天然保护区之一，因其独特的自然景观和生物多样性而备受
关注。
土壤碳、氮、磷是维持生态系统平衡的重要元素，了解其含量和垂直分布特征对于
生态环境保护和管理十分重要。
本研究利用长白山南坡海拔700 m、1400 m、1900 m三个梯度高度的土壤样品，分析
了不同高度的土壤碳、氮、磷含量以及它们之间的化学计量比。
结果显示，随着海拔高度
的升高，土壤有机碳和全氮含量呈现出先升高后下降的趋势，而速效磷含量则呈现出先降
低后升高的趋势。
具体来说，在海拔700 m处，土壤有机碳、全氮、速效磷含量分别为41.85 g/kg、1.37 g/kg、20.68 mg/kg；在海拔1400 m处，分别为60.64 g/kg、1.64 g/kg、8.86 mg/kg；在海拔1900 m处，分别为55.46 g/kg、1.34 g/kg、18.37 mg/kg。
除了土壤有机碳含量之外，其他指标在不同高度之间存在显著差异（P < 0.05）。
化学计量比方面，土壤碳氮比和碳磷比呈现先升高后下降的趋势，而氮磷比在不同高度之间的差异不明显。
总体而言，长白山南坡土壤中的碳、氮、磷含量随着海拔高度的升高呈现出动态变化
的趋势。
这与大多数山地生态系统中的情况相似，可以解释为随着高度升高，温度和降水
等环境因素的变化，微生物代谢活动和植物生长发育受到影响，导致土壤中元素的循环发
生变化。
此外，不同元素之间的化学计量比也随着海拔高度变化，这为进一步深入了解长
白山南坡生态系统提供了新的思路。
贺兰山西坡植物叶片碳氮磷化学计量学特征
贺兰山西坡植物叶片碳氮磷化学计量学特征贺兰山西坡植物叶片碳氮磷化学计量学特征贺兰山是中国北方的一座重要山脉，西坡地形得天独厚地为多种植物提供了适宜的生存环境。
近年来，越来越多的研究开始关注贺兰山西坡植物叶片的碳氮磷化学计量学特征，探究这些特征对植物生长和生态系统功能的影响。
碳、氮、磷是植物生长过程中不可或缺的元素，它们在植物体内的含量及其相对比例可以反映出植物对环境的适应程度和养分利用效率。
贺兰山西坡植物叶片的碳氮磷化学计量学特征对于了解该区域植物生长状况、营养供应和生态系统功能具有重要意义。
首先，贺兰山西坡植物叶片的碳氮磷含量及其比例呈现出一定的变化规律。
研究发现，不同种类的植物叶片碳含量较为稳定，而氮和磷含量则存在较大的差异。
一般来说，大型乔木植物的叶片碳、氮、磷含量较高，而灌木和草本植物的叶片则相对较低。
这种差异主要是由于植物的生长形态、生命周期和生态位等因素影响的结果。
其次，贺兰山西坡植物叶片的碳氮磷比例也显示出一定的规律。
碳氮磷比值可反映植物对不同元素的需求和利用效率。
以碳氮比为例，研究发现，植物的碳氮比值与其生长形态密切相关。
一般来说，大型乔木植物的碳氮比值较高，而灌木和草本植物的碳氮比值较低。
这是由于大型乔木植物生长速度较慢，对氮的需求量相对较低，而对碳的需求量较高所致。
此外，贺兰山西坡植物叶片的碳氮磷比值还受到环境因素的影响。
研究发现，贺兰山不同海拔高度处的植物叶片碳氮磷比值存在显著差异。
由于环境条件的变化，植物对碳、氮、磷等元素的需求和利用效率也会随之改变。
例如，高海拔地区的温度较低，光照较弱，植物生长相对较慢，其叶片碳氮磷比值较高。
而低海拔地区的温度较高，光照较强，植物生长较快，其叶片碳氮磷比值较低。
最后，贺兰山西坡植物叶片的碳氮磷化学计量学特征与植物生长和生态系统功能之间存在着密切的关系。
研究表明，植物叶片碳氮磷化学计量学特征对植物生态系统功能和生态系统稳定性具有重要影响。
自然生态系统论文题目
自然生态系统论文题目1、长白山自然保护区森林生态系统间接经济价值评估2、中国陆地地表水生态系统服务功能及其生态经济价值评价3、森林生态系统健康评价指标及其在中国的应用4、中国主要森林生态系统公益的评估5、河流生态系统健康及其评价6、城市河流生态系统健康评价初探7、海南岛生态系统生态调节功能及其生态经济价值研究8、稻麦轮作生态系统中土壤湿度对n2o产生与排放的影响9、景观生态系统的空间结构:概念、指标与案例10、盘锦地区湿地生态系统服务功能价值估算11、鼎湖山区域大气降水特征和物质元素输入对森林生态系统存在和发育的影响12、中国生态系统服务研究的回顾与展望13、长江口湿地生态系统服务功能价值的评估14、生态系统服务功能、生态价值与可持续发展15、青藏高原高寒草地生态系统服务价值评估16、洞庭湖湿地生态系统服务功能价值评估17、生态系统服务研究:进展、局限和基本范式18、辽河三角洲湿地生态系统健康评价19、生态系统健康与人类可持续发展20、退化生态系统恢复与恢复生态学最新生态系统论文选题参考1、我国主要森林生态系统碳贮量和碳平衡2、中国森林生态系统的植物碳贮量及其影响因子分析3、河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作用4、生态系统健康评价—概念构架与指标选择5、湿地生态系统健康研究进展6、中国森林生态系统中植物固定大气碳的潜力7、生态系统综合评价的内容与方法8、北京山地森林生态系统服务功能及其价值初步研究9、湿地生态系统健康评价指标体系I理论10、土壤碳储量减少:中国农业之隐患——中美农业生态系统碳循环对比研究11、海南岛生态系统生态调节功能及其生态经济价值研究12、中国森林生态系统服务功能价值评估13、中国森林生态系统服务功能及其价值评价14、吉林省生态系统服务价值变化研究15、co2失汇与北半球中高纬度陆地生态系统的碳汇16、中国草地生态系统服务功能间接价值评价17、湿地生态系统健康评价指标体系ⅱ.方法与案例18、中国森林生态系统植被碳储量时空动态变化研究19、生态系统健康及其评价指标和方法20、土地利用变化对草原生态系统土壤碳贮量的影响热门生态系统专业论文题目推荐1、生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征2、莽措湖流域生态系统服务功能经济价值变化研究3、稻麦轮作生态系统中土壤湿度对no产生与排放的影响4、生态系统服务价值评估研究进展5、森林生态系统服务功能及其生态经济价值评估初探:以海南岛尖?…6、陆地生态系统碳循环研究进展7、健康水生态系统的退化及其修复——理论、技术及应用8、鄱阳湖湿地生态系统服务功能价值评估研究9、森林生态系统服务功能及其生态经济价值评估初探--以海南岛尖峰岭热带森林为例10、城市生态系统健康评价初探11、森林生态系统根系生物量研究进展12、全球变暖与湿地生态系统的研究进展13、河岸带研究及其退化生态系统的恢复与重建14、长江三峡地区退化生态系统植物群落物种多样性特征15、浅水湖泊生态系统恢复的理论与实践思考16、基于生态系统健康的生态承载力评价17、半干旱地区农田生态系统中硝态氮的淋失18、陆地生态系统类型转变与碳循环19、黑河流域张掖市生态系统服务恢复价值评估研究——连续型和离散型条件价值评估方法的比较应用20、全球生态系统服务价值评估研究进展关于生态系统毕业论文题目1、中国陆地生态系统服务功能及其生态经济价值的初步研究2、生态系统服务功能及其生态经济价值评价3、社会-经济-自然复合生态系统4、中国自然草地生态系统服务价值5、中国森林生态系统的植物碳储量和碳密度研究6、生态系统健康评价方法初探7、中国生态系统效益的价值8、中国森林生态系统服务功能及其价值评价9、生态系统服务与自然资本价值评估10、黑河流域张掖地区生态系统服务恢复的条件价值评估11、生态系统的能值分析12、一个基于专家知识的生态系统服务价值化方法13、受损水域生态系统恢复与重建研究14、植物外来种入侵及其对生态系统的影响15、生态系统健康评价:方法与方向16、全球生态系统服务价值评估研究进展17、农田生态系统管理与非点源污染控制18、生态系统服务的物质量与价值量评价方法的比较分析19、森林生态系统服务功能及其生态经济价值评估初探--以海南岛尖峰岭热带森林为例20、额济纳旗生态系统恢复的总经济价值评估比较好写的生态系统论文题目1、生态化学计量学:探索从个体到生态系统的统一化理论2、中国主要陆地生态系统服务功能与生态安全3、湿地生态系统设计的一些基本问题探讨4、地域生态系统服务功能的价值结构分析:以宁夏灵武市为例5、北京城市扩张的生态底线——基本生态系统服务及其安全格局6、生态系统健康的评估7、全球气候变化对农业生态系统的影响研究进展8、Ecosystem health assessment: methods and directions生态系统健康评价:方法与方向9、土地利用变化对陆地生态系统碳贮量的影响10、土地利用/覆盖变化对陆地生态系统碳循环的影响11、土地利用变化对三江平原生态系统服务价值的影响12、基于可持续发展综合国力的生态系统服务评价研究——13个国家生态系统服务价值的测算13、社会—经济—自然复合生态系统持续发展评价指标的理论研究14、退化湿地生态系统恢复的一些理论问题15、关于布郎芬布伦纳发展心理学生态系统理论16、额济纳旗生态系统服务恢复价值评估方法的比较与应用17、LAND USE/COVER CHANGE EFFECTS ON CARBON CYCLING INTERRESTRIAL ECOSYSTEMS土地利用/覆盖变化对陆地生态系统碳循环的影响18、湖泊生态系统健康评价方法研究19、海北高寒草甸生态系统定位站气候、植被生产力背景的分析20、区域生态系统健康评价——研究方法与进展。
陕西省眉县猕猴桃园土壤碳氮磷生态化学计量学特征
陕西省眉县猕猴桃园土壤碳氮磷生态化学计量学特征范拴喜【摘要】以眉县猕猴桃园土壤为研究对象,对土壤pH值、含水率、有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TrP)的分布及其生态化学计量学特征进行研究.结果表明:研究区域猕猴桃园土壤含水率、pH值、SOC、T N和TP含量均存在显著性差异,分别处于1.12％～3.46％、7.12～ 8.40、4.22～13.90 g·kg-1、0.77～1.84 g·kg-1和0.73 ～2.45 g·k g-1之间,均值分别为2.73％、7.83、7.66g·kg-1、1.20g·kg-1和1.40g·k g-1,其表现C、N元素相对匮乏,而P元素相对丰富;其次,不同区域及不同品种园区土壤中C、N和P的生态化学计量学特征均存在显著性差异,C/N、C/P 和N/P的变异系数分别为28.30％、35.71％和21.15％,变化范围分别为3.06～11.99、2.68～10.90和0.48～1.41,均值分别为6.57、5.91和0.90,均低于全国平均水平;相关分析表明,在0.05水平上,pH值与C/P呈显著正相关性;在0.01水平上,pH值与TN、pH值与TP、TN与C/N、TN与C/P、TP与C/N、TP与C/P、TP与N/P呈显著的负相关性,pH值与C/N、SOC与C/N、SOC与C/P、TN与TP、C/N与C/P及C/P与N/P呈显著正相关性.%The objective of this study was to investigate the soil ecological stoichiometric characteristics of kiwi fruit orchards of Meixian County.The soil at different territories and kiwi fruit cultivars were selected to investigate the distribution patterns of moisture content,pH,soil organic carbon (SOC),total nitrogen (TN) andtotal phosphorous (TP),and to examine the ecological stoichiometric characteristics of C,N and P within the soil.The results showed that the moisture content,pH,SOC,TN and TP varied in different territories and different kiwi fruit cultivars,with ranges of 1.12％～ 3.46％,7.12～8.40,4.22～13.90 g·kg-1,0.77～1.84 g·kg-1 and 0.73 ～2.45 g·kg-1,respectively.And the mean were 2.73 ％,7.83,7.66 g· kg-1,1.20 g· kg-1 and 1.40 g· kg-1,respectively,indicating that the elements of N and C were relatively scarce,and P was relatively rich.The soil ecological stoichiometric characteristics were significant difference in kiwi fruit orchards of Meixian County.The coefficients of variation of C/N,C/P and N/P were 28.30％,35.71％and 21.15％,respectively,which were in the range of 3.06 ～ 11.99,2.68 ～10.90 and 0.48 ～ 1.41,respectively.The mean of variation coefficients were 6.57,5.91 and 0.90,respectively,all being below the national average.The correlation analyses revealed that the pH had highly significant positive correlation with C/P at 0.05 level;pH and TN,pH and TP,TN and C/N,TN and C/P,TP and C/N,TP and C/P,TP and N/P were all highly significant negative correlation at 0.01 level;pH and C/N,SOC and C/N,SOC and C/P,TN and TP,C/N and C/P,C/P and N/P were all highly significant positive correlation.【期刊名称】《干旱地区农业研究》【年(卷),期】2017(035)004【总页数】6页(P33-38)【关键词】猕猴桃园土壤;C;N;P;生态化学计量学特征【作者】范拴喜【作者单位】宝鸡文理学院陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室,陕西宝鸡721013【正文语种】中文【中图分类】S153.6+1生态化学计量学是研究生物系统能量平衡和多重化学元素(主要是C、N、P)平衡的学科[1]，其本质是元素含量与植物生长之间的化学计量学关系[2]，主要用来指导养分限制、养分循环及土壤与植物相互作用对C、N、P循环的关系[3]。
生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征
生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征一、本文概述生态化学计量学是研究生物圈中不同生物体及其与环境之间化学元素（如碳、氮、磷等）比例关系的科学。
这些元素比例关系不仅影响生物体的生长、繁殖和代谢过程，也是生态系统稳定性和功能的关键指标。
碳、氮、磷作为生命活动的基本元素，在生态系统中的循环和转化过程中起着至关重要的作用。
本文旨在探讨生态系统中碳、氮、磷元素的生态化学计量学特征，分析这些元素在生态系统中的分布、循环和转化规律，以及它们对生态系统结构和功能的影响。
本文首先介绍了生态化学计量学的基本概念和研究背景，阐述了碳、氮、磷元素在生态系统中的重要性。
随后，通过对国内外相关文献的综述，分析了碳、氮、磷元素在生态系统中的生态化学计量学特征，包括元素比例关系、循环转化过程及其对生态系统稳定性的影响。
在此基础上，本文还探讨了不同生态系统类型（如森林、草原、湖泊等）中碳、氮、磷元素的生态化学计量学特征差异及其机制。
本文总结了碳、氮、磷元素生态化学计量学特征研究的现状和未来发展趋势，提出了今后研究中需要关注的问题和研究方向。
通过本文的研究，有望为深入理解生态系统碳、氮、磷元素的循环转化过程及其对生态系统稳定性的影响提供理论支持和实践指导。
二、生态系统中的碳元素生态化学计量学特征碳（C）是生命体系中最基本的元素之一，是构成生物有机体的主要骨架。
碳在生态系统中的生态化学计量学特征具有显著的多样性和复杂性。
在生态系统层面上，碳的循环和转化是生命活动的基础，也是全球碳循环的重要组成部分。
在大多数生态系统中，碳的主要存在形式是有机碳，包括植物组织、动物体和微生物体等。
这些有机碳通过光合作用、化能合成等生物过程进入生态系统，并通过呼吸作用、分解作用等过程返回大气中。
碳的这种循环过程对于维持生态系统的稳定具有重要作用。
在生态化学计量学研究中，碳与其他元素的比值（如C:N、C:P）是描述生态系统功能的重要指标。
这些比值的变化可以反映生态系统的营养结构、生产力、分解速率等重要信息。
陆地森林生态系统碳氮磷生态化学计量特征及其影响因子综述
生态化学计量学是将物、化、生三门学科基本理论有机结合用以研究生态系统中能量和化学元素平衡的科学[1]，不仅在生物地球化学循环研究领域发挥了极其重要的作用[2]，同时也是研究食物网、营养级动态和生物地球化学循环相互作用机制的重要途径[3]。
陆地生态系统丰富多样且与人类生活密切联系，森林生态系统是陆地生态系统中结构最为复杂、物种最为繁多、生产力水平最高的生态系统，众多学者对其生态化学计量学进行了研究，Zhang 等[4]和曾德慧等[1]在宏观尺度上对生态化学计量学做了较为详细的综述；程滨等在分子水平的机理研究做了科学的阐述，并提出展望以促进世界各国相关研究工作的开展[3]。
近年来，学者们对植物细根的研究逐渐深入，细根作为叶片和土壤的连接枢纽也越来越受重视，但却很少看到将“叶片—细根—凋落物—土壤”四组分进行论述。
本文从国内外陆地森林生态系统生态化学计量学的最新研究成果出发，一方面总结不同森林生态系统中各组分生态化学计量的特征和异同，分析其影响因子；另一方面，从宏观的角度分析森林生态系统在“叶片—细根—凋落物—土壤”中的养分循环，以期为进一步探索我国陆地森林生态系统的生产力及其功能变化提供理论支撑。
1植物C 、N 、P 生态化学计量学特征及其主要影响因子1.1叶片叶片是绿色陆生植物最重要的生产器官，植物通过叶的光合作用吸收大气中的二氧化碳，通过叶的蒸腾作用获取土壤中的水分和矿质营养元素，驱动陆地生态系统中水和C 、N 、P 等元素的生物化学循环[5-7]。
McGroddy 等的研究发现，全球森林生态系统植物叶片C ∶N ∶P 相对稳定，但不同生物群（温带阔叶林、温带针叶林和热带森林）的C 、N 、P 生态化学计量比值并不完全相同[8]。
纵观全球，森林生态系统植物叶片C ∶N ∶P 在一个合理的范围内波动。
影响植物叶片化学计量特征最重要的两大因素是气温和降水。
气温主要和热量相关，其本质上是纬度影响了叶片中化学元素的变化与循环。
土壤碳氮磷生态化学计量特征及影响因素概述
土壤碳氮磷生态化学计量特征及影响因素概述土壤中的碳、氮、磷是土壤中的重要养分元素，对于植物的生长发育起着至关重要的作用。
土壤中的碳氮磷生态化学计量特征是指这些元素在土壤中的含量及其相互之间的比例关系。
研究土壤中碳氮磷的生态化学计量特征以及影响因素对于理解土壤养分循环、提高农作物产量、保护生态环境具有重要意义。
一、土壤碳氮磷的生态化学计量特征1. 碳、氮、磷在土壤中的含量土壤中的有机碳含量是土壤中的重要指标，它直接反映了土壤的肥力水平和富集有机质的能力。
土壤中氮的含量对于调节作物的氮素吸收和利用具有重要作用。
土壤磷含量则是维持土壤肥力的重要指标，对于提高植物的产量和品质起着关键作用。
2. 碳氮磷的比例关系土壤中的碳氮磷含量及其比例关系是土壤养分循环的重要参数。
碳氮磷的比例关系直接影响土壤中微生物的生长发育和养分的释放过程。
合理的碳氮磷比例关系有利于提高土壤的肥力水平，促进农作物的健康生长。
3. 碳氮磷的生态化学计量特征土壤中的碳氮磷含量及其比例关系受到土壤类型、植被类型、降水量、温度等多种因素的影响。
不同的土壤类型和植被类型具有不同的生态化学计量特征，这直接影响了土壤中养分元素的循环和生物多样性的维持。
二、影响土壤碳氮磷生态化学计量特征的因素1. 土壤类型不同的土壤类型对于碳氮磷的储存和释放能力不同。
黑土壤具有较高的有机碳含量，而沙质土壤则有较低的有机碳含量。
2. 植被类型不同的植被类型对土壤中的养分元素有不同的富集能力。
在森林地和草地，土壤中的有机碳含量通常会比农田地的高。
3. 水分和温度土壤中的水分和温度对于土壤中微生物的活动及养分的释放具有重要影响。
干旱和低温条件下，土壤中的有机碳和氮素的储存能力通常会降低。
4. 人为活动人为活动对土壤中碳氮磷的含量和比例关系有直接影响。
农业生产和农田施肥会改变土壤中碳氮磷的平衡，影响土壤的肥力水平和养分循环。
林火对森林生态系统碳氮磷生态化学计量特征影响研究进展
构、功能以及养分循环和能量传递，引起森林碳库和碳分配格局的变化，进而影响森林演替
进程及固碳能力。 森林生态系统的异质性和复杂性，导致林火干扰对其生物地球化学循环
的影响较为复杂。 因此，认识林火干扰这一不确定因素对碳、氮、磷循环的调控机制也是全
化学计量特征、林火对森林生态系统碳氮磷元素的影响及林火对植物 － 凋落物 － 土壤系统生
态化学计量特征的影响方面进行总结，并就林火对森林生态系统生态化学计量影响研究提
出 ３ 个方面的展望，可为进一步探索我国林火干扰后森林生态系统植物生长、凋落物分解和
生物地球化学循环影响机制提供借鉴，并推动该领域的深入研究。
ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ［ Ｊ］ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ （ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｅｄｉｔｉｏｎ） ，２０２１，４５（ ２） ：１－ ９． ＤＯＩ：１０．
１２３０２ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－２００６．２０２００３０３７．
林火对森林生态系统碳氮磷生态化学计量
特征影响研究进展
孙 龙，窦 旭，胡同欣 ∗
（ 森林生态系统可持续经营教育部重点实验室，东北林业大学林学院，黑龙江 哈尔滨 １５００４０）
摘要：林火可以改变森林生态系统元素的生态化学计量特征，反映火后森林生态系统环境中生物地球化学循环
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第 ４５ 卷 第 ２ 期
２０２１ 年 ３ 月
南京林业大学学报（ 自然 科 学 版 ）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ （ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
不同龄组杉木林土壤碳、氮、磷的生态化学计量特征
不同龄组杉木林土壤碳、氮、磷的生态化学计量特征杉木林是指以杉木为主要树种的林分，这种林分多以地势低洼的流域为基础，出现在中国的中部和南部。
它的结构复杂，多样性高，在地理分布、林种组成、结构形态等方面都具有较强的特定性。
在我国南方，杉木林已经大量砍伐，这给当地气候带来了一些严重的影响，同时也导致了土壤质量的恶化。
土壤是植物生长和种群发展过程中重要的参与者，它对植物供给水分、养分和支持植物根系生长和发育起着重要的作用，因此，研究杉木林土壤中碳、氮和磷的生态化学计量特性是了解杉木林的植物群落及其生态系统的必备条件。
碳、氮和磷是土壤中最为重要的养分，而且它们之间存在着相互作用，是影响土壤中植物养分状况的最重要因子。
随着杉木林林业开发的不断推进和土壤污染的加剧，研究杉木林土壤中碳、氮和磷的生态化学计量特性的意义变得越来越重要。
研究主题本文的研究主题是以不同龄组杉木林土壤中碳、氮和磷的生态化学计量特征。
为了更好地探讨杉木林土壤碳、氮和磷的生态化学计量特性，本研究采用定点取样的方法，共采集了5个不同龄组(5、10、15、20、25年)杉木林土壤样品，在现场采集土壤样品后，分别在实验室进行碳、氮和磷的生态化学计量分析，并根据分析结果，对不同龄组杉木林土壤中碳、氮和磷的生态化学计量特性进行了讨论。
研究结果分析根据实验结果，不同龄组杉木林土壤中碳和氮的积累曲线具有较强的正相关性，说明长期内碳和氮在杉木林土壤中存在着相互促进的关系。
在研究结果中还发现，碳、氮和磷的表观容量和酸和能分别与土壤中不同元素的含量有关，且土壤表观容量与酸性程度对土壤养分含量起着调节作用。
另外，土壤中碳、氮、磷的含量与土壤深度有关，碳的含量随深度的增加而增加，而氮和磷的含量则随深度的增加而减少。
结论不同龄组杉木林土壤中碳、氮和磷的生态化学计量特性具有一定的差异性。
土壤的表观容量和酸性对杉木林土壤中碳、氮和磷的含量起着调节作用。
土壤中碳、氮、磷的含量与土壤深度存在关系，随着土壤深度的增加，碳的含量不断增加，而氮和磷的含量则逐渐减少。
番茄温室土壤碳氮磷的生态化学计量学特征及其与土壤酶活性的关系
参 考文 献 ：
［ １ ］ 邢 素丽 ， 刘孟 朝 ， 邢 竹． 北方褐 土区土壤硝态氮运 移动态及合
［ ８ ］ 高金虎 ， 孙占祥 ， 冯良山， 等． 秸秆与氮肥配施对辽西旱 区土壤酶活性
与土壤养分的影响［ Ｊ ］ ．生态环境学报 ， ２ ０ １ ２， ２ １ （ ４ ） ： ６ ７ ７— ６ ８ １ ． ［ ９ ］ 赵 鹏， 陈 阜， 李 莉．秸 秆还 田对冬小麦农 田土壤无机氮和 土壤脲酶 的影响 ［ Ｊ ］ ．华北农学报 ， ２ ０ １ ０ ， ２ ５ （ ３ ） ： １ ６ ５—１ ６ ９ ． ［ １ Ｏ ］ 杨劲峰 ， 崔 红光．不 同施 肥处 理对 棕壤 无机 态氮 含量 的影 响 ［ Ｊ ］ ．安徽农业科学 ， ２ ０ ０ ７， ３ ５ （ １ ８ ）： ５ ４ ９ ０— ５ ４ ９ ２ ． ［ １ １ ］ 李东坡 ， 武志杰 ， 梁成华 ， 等．缓 释尿素氮肥 在玉米苗期 的养分 释放特点 ［ Ｊ ］ ．中国土壤与肥料 ， ２ ０ ０ ７ （ １ ） ： ３ ４—３ ７ ． ［ １ ２ ］ 韩文炎 ， 马立锋 ， 石元值 ， 等．茶 树控释氮肥 的施用效果 与合理 施用技 术 研 究 ［ Ｊ ］ ．植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ， ２ ０ ０ ７， １ ３（ ６） ：
万 欣 ，董元 华 ，王 辉 ， 李 建 刚１ ， ２ ，宋丽芬 ，汪海燕
（ １ ． 中国科学 院南京土壤研究所／ 中国科学 院土壤环境与污染修复重点实验室 ， 江苏南京 ２ １ ０ ０ ０ ８； ２ 中国科学院研究生 院， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ９； ３ ． 中国农业大学 （ 烟台） 理工学 院， 山东烟 台 ２ ６ ４ ６ ７ ０ ）
长沙市10种园林绿化树种鲜叶碳、氮、磷生态化学计量特征
长沙市10种园林绿化树种鲜叶碳、氮、磷生态化学计量特征张钊沁;辜翔;李岩;彭晓【摘要】对长沙市10种园林绿化树种鲜叶碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量比特征进行了研究,结果表明:10种园林绿化树种鲜叶C,N,P含量变化范围分别为525.55～595.70 g/kg,10.52 ～25.77g/kg和0.36～0.83g/kg之间,常绿阔叶树叶具有高C含量,较低N和P含量和具有更高的C:P和C:N比值,不同树种对P的需求差异大于其对N的需求差异;10种树种生长的土壤层养分极其贫瘠,各树种生长主要受P的限制,树种鲜叶与土壤C:N比值呈极显著正相关,树种鲜叶与土壤N、P之间,鲜叶C:P、N:P比值与土壤N、P含量之间存在显著正相关,表明土壤N、P显著影响各树种的生长速率.【期刊名称】《广西林业科学》【年(卷),期】2015(044)003【总页数】7页(P264-270)【关键词】园林绿化树种;常绿阔叶树;落叶阔叶树;生态化学计量【作者】张钊沁;辜翔;李岩;彭晓【作者单位】雅礼中学,湖南长沙410007;中南林业科技大学生命科学与技术学院,湖南长沙410004;中南林业科技大学生命科学与技术学院,湖南长沙410004;中南林业科技大学生命科学与技术学院,湖南长沙410004【正文语种】中文【中图分类】S718.5氮 (N)、磷 (P)是植物生长主要限制性资源，并在植物体内存在功能上的联系，通过光合作用同化的碳 (C)则是植物各种生理生化过程的底物和能量来源[1]。
结构性元素C和限制性元素N、P相互作用，调节植物的生长发育，三者在植物生长和各种生理机制调节方面发挥着重要作用[2]。
叶片作为植物主要光合器官，其N、P 含量在一定程度上表征所在环境的N、P养分条件，且C、N、P化学计量比特征还反映了植物的生态策略[3]，如C∶N、C∶P比值反映植物生长速度，与植物N、P的利用效率有关[4]，N∶P比值可作为判断环境因子，特别是土壤对植物生长养分供应状况的指标，可反映植物生长是受N或P的限制状况[5]。
土壤碳氮磷生态化学计量特征及影响因素概述
土壤碳氮磷生态化学计量特征及影响因素概述土壤是地球表层的重要组成部分，其化学计量特征对土壤生态系统的功能和稳定性具有重要影响。
土壤中的碳、氮、磷元素在土壤生态系统中起着重要的生物地球化学循环作用，影响着土壤的生物多样性、养分循环、能量流动等重要生态过程。
土壤碳氮磷的化学计量特征是指土壤中碳、氮、磷元素的含量与它们在土壤有机质中的质量比之间的关系。
研究发现，土壤中的N、P含量与C含量呈现明显的线性关系，即碳氮磷的化学计量特征通常可以用一个化学计量比来描述，常用的比值为C/N和N/P比。
不同的土壤类型和土壤管理方式会导致土壤碳氮磷的化学计量特征存在差异。
土壤碳氮磷的化学计量特征对土壤生态系统功能和稳定性具有重要影响。
它影响着土壤微生物的活性和多样性。
C/N比和N/P比的增大会限制土壤中微生物对碳、氮、磷等养分的利用和转化能力，从而降低土壤微生物的活性和多样性。
它影响着土壤有机质的稳定性和分解速率。
低的C/N比和N/P比会促进土壤有机质的分解，释放出更多的碳、氮、磷元素，而高的C/N比和N/P比会降低土壤有机质的分解速率，增加土壤有机质的稳定性。
它还影响着土壤养分的供应和植物生长。
适当的C/N比和N/P比有利于土壤养分的供应，促进植物的生长和发育。
土壤碳氮磷的化学计量特征受多种因素的影响。
土壤类型是影响土壤碳氮磷的化学计量特征的主要因素之一。
不同的土壤类型在碳氮磷的含量和分布上存在差异，从而导致其化学计量特征的差异。
土壤管理方式也会对土壤碳氮磷的化学计量特征产生重要影响。
农田施肥和农药使用会改变土壤中氮磷的含量和C/N、N/P比，进而影响土壤生态系统的功能和稳定性。
气候因素也是影响土壤碳氮磷的化学计量特征的重要因素之一。
长期干旱和湿润环境会影响土壤中碳氮磷的含量和化学计量特征。
植物群落的组成和特征也会对土壤碳氮磷的化学计量特征产生重要影响。
土壤碳氮磷的化学计量特征对土壤生态系统具有重要影响，其研究可以为改善土壤质量、保护生态环境提供理论依据。
中国湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征研究
中国湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征研究*张仲胜 ，吕宪国，薛振山，刘晓辉（中国科学院湿地生态与环境重点实验室，中国科学院东北地理与农业生态研究所，长春130102）摘要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 ratio”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pH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。
关键词湿地；土壤；C:N:P；生态化学计量学中图分类号Q143 文献标识码 A元素的生物地球化学循环过程如何耦合生态系统的服务功能，一直是生态学研究中的核心问题之一[1-2]。
在经典的李比希定律中，低于某种生物需要的最小值的任何特定因子，是决定该种物生存和分布的根本因素[3]。
这种因子除了元素之外，其内涵还包括了光照、水分、温度等一系列环境因素[4-6]。
土壤碳氮磷生态化学计量特征及影响因素概述
土壤碳氮磷生态化学计量特征及影响因素概述
植物和土壤有机物是土壤生态系统中的主要碳源和能量来源，同时，土壤中的氮和磷是限制植物生长的关键营养元素。
因此，研究土壤中碳氮磷的生态化学计量特征和影响因素对于了解土壤生态系统中的碳、氮、磷循环和生态环境变化具有重要意义。
土壤生态化学计量学是研究生物体和生态系统碳、氮、磷元素相对丰度的关系及其对生态系统结构与功能的影响的学科。
其研究对象是生态系统中有机碳、氮、磷在生态系统中的比例，即C:N:P比值。
研究表明，土壤中碳、氮、磷的生物利用率存在显著的差异。
其中，C:N:P的平均比例为238:22:1，这表明在自然生态系统中，碳和磷相对较丰富，氮相对较缺乏，土壤中的有机碳和磷是限制因素。
这种生态化学计量特征在不同生态系统中的表现也存在差异，随着生态系统的演替和干扰程度的不同，C:N:P比值表现出不同的趋势。
影响土壤中碳氮磷生态化学计量特征的因素很多，包括人类活动、土壤类型、气候、地形等。
土地利用方式的改变是其中最为显著的因素之一。
人类活动可以改变土地覆盖、土地使用方式和土地耕作方式等，进而影响到土壤中有机物质的质量和数量。
例如，农业土地的干扰会导致土壤中有机碳的流失，从而影响生态系统的稳定性。
同时，不同类型的土壤对碳氮磷的生态化学计量特征也有一定的影响。
这是由于不同土壤中微生物群落的差异，不同的微生物对于不同元素的利用能力也存在差异。
气候和地形对于土壤中碳氮磷的生态化学计量特征的影响则通过影响有机物质的分解和生物循环来实现。
亚热带稻田土壤碳氮磷生态化学计量学特征
亚热带稻田土壤碳氮磷生态化学计量学特征随着气候变化和人类活动的不断加剧，土壤养分的供应和利用已经成为制约农业可持续发展的重要因素之一。
因此，对土壤中碳、氮、磷等重要元素的生态化学计量学特征进行研究，对于优化土壤管理、提高农业生产效率和保护环境都具有重要意义。
本文以亚热带稻田土壤为研究对象，探讨了其碳、氮、磷生态化学计量学特征及其影响因素。
一、亚热带稻田土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征1. 碳、氮、磷含量通过对亚热带稻田土壤的采样和分析，发现其碳、氮、磷含量均较高。
其中，有机碳含量在0.9%~2.6%之间，平均为1.7%；全氮含量在0.08%~0.27%之间，平均为0.16%；全磷含量在0.02%~0.07%之间，平均为0.04%。
2. 生态化学计量学特征（1）碳氮比碳氮比是指土壤中有机碳和全氮的比值，是反映土壤养分状况和生态系统稳定性的重要指标之一。
亚热带稻田土壤的碳氮比在6.3~16.3之间，平均为10.6，表明该区域土壤中氮素较为充足。
（2）氮磷比氮磷比是指土壤中全氮和全磷的比值，也是反映土壤养分状况和生态系统稳定性的重要指标之一。
亚热带稻田土壤的氮磷比在1.5~8.7之间，平均为4.5，表明该区域土壤中磷素相对较少。
（3）碳磷比碳磷比是指土壤中有机碳和全磷的比值，是反映土壤养分状况和生态系统稳定性的重要指标之一。
亚热带稻田土壤的碳磷比在15.6~80.8之间，平均为42.7，表明该区域土壤中磷素相对较少。
二、亚热带稻田土壤碳、氮、磷生态化学计量学特征的影响因素1. 土地利用方式研究发现，亚热带稻田的土地利用方式对土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征具有显著影响。
在不同土地利用方式下，土壤中碳、氮、磷的含量和生态化学计量学特征均存在差异。
例如，在耕种土地中，土壤有机碳和全氮含量较高，碳氮比较低；而在林地中，土壤有机碳和全氮含量较低，碳氮比较高。
2. 施肥方式施肥方式也是影响亚热带稻田土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征的重要因素。
土壤碳氮磷生态化学计量特征及影响因素概述
土壤碳氮磷生态化学计量特征及影响因素概述
土壤碳氮磷是影响土壤健康及作物产量的主要元素，因此，对土壤中碳氮磷的生态化学计量特征及影响因素的研究已成为国内外土壤科学工作者最关注的话题之一。
首先，土壤碳氮磷除化学分析外，还需结合土壤特性及其生态功能，按照生态化学计量原理测量其生态化学计量特征。
一般而言，可以从同种土壤中碳平衡、氮平衡和磷平衡等三个方面分析土壤中碳氮磷的生态化学计量特征。
其次，施肥过量、空气污染、土壤质量的受损以及土壤机械整理等因素都会影响土壤中碳氮磷的平衡。
其中以施肥过量为主，引起土壤矿质养分（如无机氮、有机氮、有机碳等）的变化，从而影响土壤的生物功能，从而引起碳氮磷的变化。
此外，呼吸作用、微生物合成作用等还会影响碳氮磷形态的变化，微生物活动在这一过程中也扮演着重要角色，因此变化后的碳氮磷可以被微生物、植物、动物等生物体吸收。
综上所述，碳氮磷在土壤中的生态化学计量特征受施肥过量、空气污染、土壤质量受损以及土壤机械整理等多种环境因素的影响，测量准确的土壤碳氮磷生态化学计量特征有助于为农田土壤的后期施肥及其他改良措施提供可靠的科学依据。
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生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征王绍强,于贵瑞(中国科学院地理科学与资源研究所千烟洲农业生态试验站,北京100101)摘要: 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CBNBP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CBNBP比的影响等方面探讨了CBNBP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。
关键词:生态化学计量学;土壤CBNBP比;物质循环;能量平衡生态系统碳氮磷等元素的循环是全球变化研究的热点之一,而且碳与氮、硫、磷等元素的循环过程是相互耦合的[1~3],所以,养分循环的改变将强烈地影响生态系统碳循环过程[4, 5]。
同时,生态系统碳循环的稳定性不仅会受到相关生物体对元素需求的强烈影响,也会受到周围环境化学元素平衡状况的影响,在相对稳定的条件下,生态系统碳储量是由质量守恒原理和其它关键养分元素(如氮、磷等)的供应量控制的[4, 6],因而,研究碳、氮、磷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[7~9]。
生态化学计量学(ecological stoichiometry)结合了生物学、化学和物理学等基本原理,包括了生态学和化学计量学的基本原理,考虑了热力学第一定律、生物进化的自然选择原理和分子生物学中心法则的理论,是研究生物系统能量平衡和多重化学元素(主要是碳、氮、磷)平衡的科学,以及元素平衡对生态交互作用影响的一种理论,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[10~12]。
曾德慧等[12]对生态化学计量学的概念、研究历史、基本理论、应用和发展做了详细的阐述。
目前,生态化学计量学核心是认识到生物体元素组成存在相当大的差异,这些差异与重要的生态功能有着根本性的联系,所以,可应用质量平衡限制理论认识生物体和环境之间能量和物质的流动[13, 14]。
生态化学计量学研究最早主要是针对水生生态系统开展的,海洋生态学家和地球化学家应用了化学计量学原理指导养分限制和养分循环的研究已有50多年的历史了[15],如由于氮磷比率变化而导致的藻类爆发、食物链中养分的平衡关系等[12]。
生态化学计量学是近年来新兴的一个生态学研究领域,是生态学与生物化学、土壤化学研究领域的新方向,也是研究土壤)植物相互作用与碳、氮、磷循环的新思路[12, 14]。
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、养分利用效率、生态系统比较分析和森林演替与衰退及全球碳氮磷生物地球化学循环、资源竞争理论等研究中,并取得了许多研究成果[12]。
由于土壤系统中食物链正日益被当作养分循环的重要调节者,所以,生态化学计量学在土壤养分循环与限制作用研究中的应用受到了更多的关注[12~15]。
1碳氮磷生态化学计量学研究的科学意义1.1 养分比例与化学计量学植被根、茎和叶中的养分含量取决于土壤养分供应和植被养分需求间的动态平衡,因此植物的养分比率常常会趋向一固定的比值,这种模式最先在海洋中被观察到,后来发现在陆地生态系统也是如此[5, 10]。
这种向固定养分比趋同的结果表明:对生物生长限制最强的养分元素决定了所有养分元素的循环速度,这些循环速度既可受植被养分需求量的约束,也可受来自土壤养分供应的约束,因此,养分比例(元素化学计量学)可以定义生态系统中大部分养分元素的循环模式[5]。
生态化学计量学认为元素的相对丰度能控制生态系统的养分循环和能量流动的速率,将生态实体的各个层次在元素水平上统一起来,使得不同尺度、不同生物群系和不同研究领域的生物学研究联系起来了,可用于研究生态相互作用及其过程中化学物质的平衡,从而能阐明海洋和陆地植被对碳的吸收及释放机制[10]。
所以,生态化学计量学能用来更好地揭示生态系统各组分(植物、凋落物和土壤)养分比例的调控机制,认识养分比例在生态系统的过程和功能中的作用,而且,阐明生态系统碳氮磷平衡的元素化学计量比格局,对于揭示元素相互作用与制约变化规律,实现自然资源的可持续利用具有重要的现实意义。
1.2 氮磷元素与化学计量学氮磷作为植物生长的必需矿质营养元素和生态系统常见的限制性元素,在植物体内存在功能上的联系,二者之间具有重要的相互作用,但全球尺度土壤氮磷限制或植物氮磷状况仍然缺乏深入的探讨[16]。
氮磷养分的有效性是调节植物凋落物分解速率和生态系统碳平衡的一个主要因素[17],较低的土壤养分有效性通常会导致植物叶氮磷含量和光合作用能力发生变化[18, 19]。
所以,当土壤养分有效性降低时,生态系统净初级生产力会受到限制[20],土壤有机质分解作用和森林地表碳积累作用也会降低[21]。
长期生态观测与实验表明,在原生演替期间植物生长的养分限制作用从早期氮有效性的限制转变为后期磷有效性的限制[22],温带森林地区一般是受氮素限制的,热带地区主要是受磷素限制的[23, 24]。
Wardle等[24]还发现,在大多数长期观测研究中,随着土壤底物年龄的增加,新鲜凋落物和腐殖质的NBP比将增加,因而从热带到温带,森林生态系统将会发生相似的森林退化现象,导致了土壤磷有效性的降低。
尽管该研究使用的森林动力学模型没有考虑物种多样性的功能与作用,其研究结论还需大量研究的论证[25],但是通过叶和凋落物NBP比的变化可以监测土壤养分的有效性。
近年来由于人类活动的强烈影响,这两种元素的循环在速度和规模上都发生了前所未有的改变,导致一系列环境问题的出现,因此NBP化学计量学在养分循环和生态系统功能上的研究就显得极为重要[11]。
1.3 生态化学计量学与碳循环凋落物和土壤碳库的增长也受到微生物为维持它们自身碳/养分平衡需要的制约,土壤微生物和植物需求之间可以通过动态交换达到并维持一个平衡的元素比[6],这表明碳积累速率和存储能力是与限制植物生长的氮和磷的供应相联系的[23],但目前对土壤和凋落物中碳/养分比值差异与生态系统功能之间关系的认识还不十分清楚。
生物量中碳与关键养分元素(氮、磷)化学计量比值的差异能够调控和影响生态系统中碳的消耗或固定过程[12],是评价氮磷变异性机制的重要工具,所以,可用CBNBP化学计量比来分析生态系统碳循环、氮磷元素平衡与制约关系。
目前,全球变化与氮磷元素在碳循环中的控制作用研究方面还存在两个关键科学问题: (1)陆地上有多少新的初级生产力源于土壤有机物的分解和化肥的施用? (2)海洋中有多少新的初级生产力是由陆地输送到海洋和由深海传输到海洋表层的养分而产生的?通过生态系统CBNBP比关系的确立,生态化学计量学可为回答陆地和海洋的碳及氮磷养分循环问题提供一个契机[26]。
由于CBNBP比在预测和控制生态系统养分循环和生物地球化学过程上的重要性,如果从生态化学计量学理论出发(动态平衡理论和生长速率理论),开展元素化学计量比平衡和非平衡的生态系统比较研究,就能抓住碳循环与元素平衡的趋势与格局。
因此,通过对生态系统植物、凋落物和土壤中碳氮磷元素组成比的分析,探讨生态系统元素平衡的CBNBP 比临界值,预测养分循环速率(通量),并着重从生态化学计量学的理论认识植物-凋落物-土壤相互作用的养分调控因素,进而掌握碳循环调控机制,对于揭示碳氮磷元素之间的交互作用及平衡制约关系,促进生态化学计量学理论的发展,为减缓温室效应提供新思路和理论依据,具有重要的现实和科学意义。
2 土壤碳氮磷生态化学计量学研究土壤碳氮磷比(CBNBP ratio)是有机质或其它成分中的碳素与氮素、磷素总质量的比值,是土壤有机质组成和质量程度的一个重要指标。
土壤CBNBP比主要受区域水热条件和成土作用特征的控制,由于气候、地貌、植被、母岩、年代、土壤动物等土壤形成因子和人类活动的影响,土壤碳氮磷总量变化很大,使得土壤CBNBP比的空间变异性较大,如我国湿润温带土壤中的CBN比稳定在10B1到12B1左右,热带、亚热带地区的红、黄壤则可高达20B1,而一般耕作土壤表层有机质的CBN比在8B1到15B1,平均在10B1到12B1之间,处于植物残体和微生物CBN比之间[27]。
不同研究发现美国爱荷华州、巴西、苏格兰、新西兰和印度土壤有机质的CBNBPBS比分别为110B10B1. 4B1. 3、194B10B1. 2B1. 6、113B10B1. 3B1. 3、147B10B2. 5B1. 4、140B10. 2B2. 1B2. 1、144B10B1. 9B118,平均来说,土壤腐殖质的CBNBPBS比大致为140B10B1. 3B1. 3,某些情况下CBP比比CBN比的变异性大,即CBP比具有更大的范围,原因在于磷不是复腐殖酸和棕黄酸的结构组分[2]。
研究还表明,不同植被类型的土壤CBN比也存在明显的差异,例如,土壤CBN比从森林的13上升到退化草地的17,生态系统高密度部分有机质比轻组部分有着更低的CBN比[28]。
这是因为植物通过消耗和释放不同于环境(土壤和大气)要素比值的元素,从而对土壤CBNBP比值产生影响[10]。
土壤的物理结构、化学性质和厚度也会对CBNBP比产生一定影响,例如磷的有效性是由土壤有机质的分解速率确定的,较低的CBP比是磷有效性高的一个指标。
2.1 土壤碳氮比值特征一般来讲,土壤有机质CBN比与其分解速度成反比关系,这是因为土壤微生物在生命活动过程中,既需要碳素做能量,也需要氮素来构成自己的身体。
微生物生物量的CBN比约为10B1,在40%生长效率的情况下,土壤微生物每分解25份碳素就需要1份氮素组成自己的身体,即微生物需要CBN比约为25B1的底物来满足它们的需氮量[5]。
在CBN比较高时,微生物需要输入氮来满足他们的生长;在CBN比较低时,氮超过微生物生长所需的部分就会释放到凋落物和土壤中[5]。
因此,幼嫩多汁、CBN比值低的植物残体,矿化和腐殖化都较易进行,分解快,形成的腐殖质量少,而干枯老化CBN比值高的植物残体则相反。
所以,有机物CBN比值越高,分解速度也就越慢,这是因为微生物得不到足够的氮素来构成其躯体,从而影响其繁殖速度。
土壤有机层的CBN比较低表明有机质具有较快的矿化作用,所以使得土壤有机层的有效氮含量也较高。