碳(C)、氮(N)作为植物必需的养分元素,其二者间的相互作用以及其与生境的关系影响着植物生长发育和营养状况,反映了植物的生长速率.研究藏北高寒草地58个样点植物C、N化学计量特征及植物C、N含量和C∶N与环境因子的关系.结果表明:(1)高寒草地植物的C、N耦合关系存在差异,可分为高碳氮比植物(lg(C)/lg(N)=0.926)和低碳氮比植物(lg(C)/(lg(N)=0.105);(2)藏北地区高寒草地植物C含量为382.24 mg·g-1、N含量为17.76 mg·g-1,植物C∶N平均值为22.24,且N的变异系数＞C∶N的变异系数＞C的变异系数;(3)高碳氮比情况下,主要环境因子对植物碳、氮及碳比氮分布变化的解释量:土壤有机碳(SOC)(48.91％)＞土壤全氮(STN)(30.50％)＞温度(27.47％)＞降水(16.66％);低碳氮比情况下,环境因子对植物碳、氮及碳氮比分布变化的解释变量:降水(18.78％)＞经度(16.32％)＞干旱指数(14.35％)＞植物物种丰富度(12.58％);(4)对于高碳氮比的植物,植物C、N含量随着SOC含量的增加而降低(P＜0.05),植物C∶N受环境因素影响不显著;而对于低碳氮比的植物,植物C含量和C∶N值与降雨、经度、干燥度和植物物种丰富度均呈负相关关系.研究结果对于高寒草地的可持续利用及生态保育与恢复提供了理论依据.

大气湿沉降是流域生态系统水体中碳氮的重要来源,对生态系统的健康及稳定性有很大的影响.通过对江西千烟洲典型亚热带流域降雨过程的碳、氮湿沉降和径流过程的季节性动态特征进行监测分析,探讨流域沉降、径流输出的C、N耦合及平衡关系.结果表明:千烟洲香溪流域降雨径流中碳氮浓度明显低于雨水,流域大气降水中DOC浓度和TN浓度呈极显著正相关关系.香溪河流域常规水体C∶N均值为2.81,远低于根据Redfield比率得出的适宜浮游生物生长的C∶N(6.6左右),说明外源性N输入导致该流域水体环境处于N过量的状态,长期输出会提高下游鄱阳湖水系的营养化程度.降雨过程对流域碳输入输出平衡影响较小,对氮输入输出平衡的影响较大.流域湿沉降DOC年输入量为69.41 kg hm-2 a-1,TN湿沉降通量为77.23 kg hm-2a-1,碳氮沉降水平受区域降雨量及空气污染情况控制.香溪流域生态系统截留的沉降TN占当地氮肥年均使用量的33.13％,大气降水对亚热带流域生态系统的大量营养物质输入不容忽视.

沙化草地土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征及其对植被生产力与多样性的影响对于认识草地沙漠化过程中土壤与植被的互馈关系,以及沙漠化发展的生态学机理具有重要的意义.通过对科尔沁沙地75个沙化样地的野外调查,研究了科尔沁沙地不同程度沙化草地的表层土壤C、N、P化学计量特征及其与生产力和多样性的相关关系.结果 表明:1)科尔沁沙地沙化草地表层土壤具有较低的有机C、全N、全P含量及C∶N、N∶P和C∶P,平均值分别为1.39 mg/g、0.117 mg/g、0.079 mg/g和7.50、2.22、16.91;草地沙漠化过程中,土壤有机C、全N、全P含量显著降低的同时,C∶N、N∶P和C∶P亦显著降低,表明土壤有机C、全N、全P在沙漠化过程中的损失是不同步的;2)科尔沁沙地沙化草地表层土壤有机C、全N、全P元素间均呈显著正相关,具有一定的耦合关系,且土壤有机C和全P间的耦合关系不随沙漠化的发展而发生改变;3)草地沙化过程中,土壤养分的损失限制着草地生产力,而土壤N∶P较全N、全P含量更能反映土壤养分对生产力的限制作用;4)沙化草地土壤全N含量与物种丰富度间具有显著正相关关系,而土壤全P含量与其无显著相关性;多样性指数与全N、全P含量间均具有显著正相关关系;相对于土壤全N、全P含量,N∶P能更好地反映养分平衡对物种多样性的影响作用.

分析植物叶片(C)、氮(N)、磷(P)含量及其比值的季节动态,不仅有助于认识植物生长发育和养分吸收利用等生理生态过程,也有利于认识植物化学计量的动态平衡关系.该文选择内蒙古典型温带草原18种常见植物,在生长季的6-9月,每半月一次进行连续采样,在此基础上分析了叶片C、N、P含量及其比值在生长季内的变化.主要结果:1)植物叶片C、N、P含量及其比值的季节性变化在不同功能类群间不同步,其中叶片N、P含量的季节变化体现了明显的稀释作用.2)叶片C、N、P含量及其比值在不同功能类群间差异显著,单子叶、多年生禾草类的叶片N、P含量显著低于双子叶和多年生杂类草植物,而其叶片C:N、C:P则高于双子叶和多年生杂类草植物.3)叶片N、P含量显著正相关,叶片C:N和C:P分别与N和P含量显著负相关,可能体现了植物体内营养元素间的内在耦合机制.4)叶片N含量与C:N,叶片P含量与C:P以及叶片N含量与P含量均呈现等速生长关系,且等速生长关系在生长季保持稳定.

剖析天然次生林生态化学计量与C、N同位素丰度的关系,能够阐明元素平衡对同位素分馏的影响规律,深刻揭示生态系统资源分配机制与利用策略.以贵州白云岩地区马尾松林(Pirus massoniana forest)、山胡椒林(Lindera glauca forest)、烟管荚蒾林(Viburnum utile forest)、化香林(Platycarya strobilacea forest)和白栎林(Quercus fabri forest)为对象,厘清叶片-凋落物-土壤连续体的生态化学计量特征与C、N同位素丰度及其内在关联.结果表明:(1)不同群落叶片、凋落物、土壤C、N、P含量存在差异,总体为叶片＞凋落物＞土壤,N在连续体间的继承性较强,C则较弱.(2)不同植物群落连续体间C∶N、C ∶P、N ∶P差异显著,5种群落均受到N元素限制,化香林和白栎林还受P限制;烟管荚蒾林C ∶N、C ∶P与化香林N ∶P显著性较高,植物通过协调化学计量平衡以满足自身生长发育和适应环境的需求.(3)叶片、凋落物、土壤δ13C分别为-32.45‰—-29.22‰、-30.11‰—-28.85‰、-26.06‰—-6.83‰,δ15N 依次为-8.36％—-1.17‰、-6.79‰—-2.22‰、3.22‰-7.12‰,总体上元素迁移转化存在一致性.(4)叶片-凋落物-土壤连续体中,化学计量与815N的相关性高于δ13C,土壤化学计量与813C、815N具有更强的耦合效应.结果可为贵州白云岩地区生态系统养分科学管理提供理论依据.