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1.
中国地带性森林和农田生态系统C-N-P化学计量统计特征 总被引：3，自引：0，他引：3
基于中国国家生态系统观测研究网络的7个森林和10个农田生态系统观测研究站的定位调查数据,本文对中国地带性森林和农田生态系统各个组分的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量学特征进行了研究。结果表明:1)森林生态系统各组分的N和P含量大小排序均为叶凋落物枝根茎土壤,植被的各器官和凋落物的C含量明显高于土壤C含量。森林生态系统不同组分的C∶N和C∶P的大小排序均为茎根枝凋落物叶土壤;植被的各器官及凋落物的N∶P也高于土壤。2)在农田生态系统中,作物各器官的C含量相近,而籽粒的N和P含量明显高于其他组分;各组分C∶N、C∶P和N:P的大小排序均表现为茎≈叶≈根籽粒土壤。3)森林生态系统植被的C∶N∶P为3582∶27∶1,土壤的C∶N∶P为111∶8∶1;农田生态系统植被的C∶N∶P为740∶15∶1,土壤的C∶N∶P为26∶3∶1。本研究以地带性生态系统为研究对象,探讨生态系统及其各组分的C-N-P化学计量特征,增加了对生态系统尺度元素化学计量特征的科学认识,为进一步认识中国区域生态系统元素化学计量关系的空间变异规律提供基础数据。 相似文献
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生态化学计量学在陆地生态系统碳-氮-水耦合循环理论体系中作用初探 总被引：1，自引：0，他引：1
生态化学计量学(Ecological stoichiometry)是利用元素比率来研究生态过程和生态作用的学科,它通过化学计量关系将从分子至生态系统的各个层次有机联系起来,已成为联系微观与宏观生态学研究的有力工具。生态化学计量学的两个非常重要的假设是内稳性假说(Homeostatic hypothesis)和生长率假说(Growth rate hypothesis),已在不同的研究层次上得到了验证或应用。前者是指在生活环境(或资源)的化学元素组成发生变化的情况下,生物体具有的保持自身化学元素组成相对稳定的能力;后者是指生物体的C∶N∶P比率对其生长速率具有较强的调控作用,通常生长速率较高的组分会具有高的N∶C和P∶C比以及较低的N∶P比值。经过近20年的发展,生态化学计量学的研究已从化学计量内稳性较高的水生生态系统扩展到化学计量特征变化范围较大的陆地生态系统,研究对象已涉及酶、微生物、动物、植物、食物链和食物网等多个层次,并逐渐被应用于解决或预测区域甚至全球的生态环境问题。生态系统不同组分的C∶N∶P计量关系的内稳性以及其生长率与异速分配相适应的调节机理,是维持生态系统结构和功能的重要机制之一。然而,目前学术界还未对生态化学计量学在陆地生态系统碳-氮-水耦合循环理论体系中的作用给予关注,更缺乏相关的理论研究和系统性的论述。本文回顾了生态化学计量学研究的发展历程及其在不同领域的进展与应用;在此基础上,探讨了生态化学计量学在陆地生态系统碳-氮-水耦合循环理论体系中的潜在作用,并展望了生态化学计量学与生态系统碳-氮-水耦合循环理论整合研究的理论基础和重点发展方向,期望能推动相关研究领域的快速发展。 相似文献
3.
以青藏高原多年冻土区高寒沼泽化草甸为研究对象,采用雪栅栏诱导方式模拟积雪厚度增加,结合植物地上、地下根系以及土壤养分变化,分析了高寒沼泽化草甸对积雪厚度增加的响应。结果表明：积雪厚度增加后,0~20 cm浅层土壤温度和水分含量增加;植物群落高度和土壤表层0~10 cm根系生物量显著增加,植物群落组成和地上生物量没有变化;地下0~20 cm土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）总储量降低,根系中C、N、P储量增加;土壤表层0~10 cm总N∶P比显著增加,但是有效磷含量在0~10 cm和10~20 cm土层均显著增加。可见,积雪厚度增加并不影响沼泽化草甸植物群落的组成和地上生物量,仅增加植被高度;增加土壤表层总N∶P比意味着积雪厚度增加可能会减轻沼泽化草甸土壤中氮限制,从而减缓沼泽化草甸的氮匮乏状况。结论可为高寒生态系统响应积雪变化研究提供样地尺度的观测数据,并为冰冻圈生态系统应对未来气候变化的模型估算提供数据支撑。 相似文献
4.
以西南典型岩溶峰丛洼地平果石漠化区为研究区,选取受放牧干扰和未受放牧干扰植被样地,开展放牧干扰对植物-土壤C、N、P元素生态化学计量学特征影响的研究。结果显示,（1）6种受放牧干扰样地土壤（0～20 cm）的C、N、P含量均值分别为6.27 %、0.57 %、0.088 %;植物根、茎、叶和凋落物C、N、P含量均值分别为442.15 g·kg-1、8.33 g·kg-1、0.73 g·kg-1。放牧干扰下,植物和土壤C、N、P含量减少,变异系数增大,容易导致石漠化发生和恶化;（2）6种典型样地土壤C∶N、C∶P、N∶P均值分别为10.76、73.94、6.76;植物根、茎、叶和凋落物C∶N、C∶P、N∶P分别为53.62、669.50、12.53。与无放牧干扰样地相比较,受放牧干扰的样地植物和土壤C∶N、C∶P、N∶P化学计量比呈下降趋势,放牧干扰在一定范围内能提高土壤P的有效性,但当N∶P比值减少到一定程度时,植物的生长受N限制。（3）恢复样地的土壤-植被C、N、P及其比值都优于干扰样地,放牧干扰能在短时间内造成环境迅速退化和石漠化的发生和加剧。禁牧后土壤和植物养分能在短时间内得到修复和改善,尤其是草本饲料类植物经短时间自然恢复后得以恢复正常生长发育。（4）在岩溶峰丛洼地石漠化区,土壤和植物的C、N、P、C∶N、C∶P、N∶P关系密切,相互之间具有促进或抑制的作用,共同影响植物的生长发育和石漠化演变方向。 相似文献
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广南县幅岩溶区与非岩溶区土壤碳氮磷生态化学计量比空间变异分析 总被引：2，自引：0，他引：2
借助1∶25万云南省广南县幅土壤地球化学调查数据,并利用单因素方差分析、多重比较法以及地统计学方法,对岩溶区和非岩溶区土壤碳氮磷生态化学计量特征及其空间分布进行了对比分析。结果显示:广南县幅岩溶区土壤中有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量显著高于非岩溶区,而碳氮比（C∶N）、碳磷比（C∶P）、氮磷比（N∶P）显著低于非岩溶区;无论是岩溶区还是非岩溶区,表层（0～20 cm）SOC、TN、C∶N、C∶P、N∶P均显著高于深层（＞100 cm）。克里格空间插值结果表明,研究区表层土壤中SOC、TN、TP含量具有东高西低的特征,而C∶N、C∶P、N∶P具有低值区集中于东部、高值区散布在西部的空间分布格局。成土母质和土壤类型等自然因素严重制约了研究区土壤碳氮磷的空间变异,同时土地利用变化等人为因素也起到了不可忽视的作用。 相似文献
6.
以石漠化问题突出区域——广西平果县太平镇耶圩火龙果种植园不同岩性背景(白云岩、碎屑岩)和不同种植年限(1、3、5a)土壤为研究对象,采用相关性分析和冗余分析方法探讨了不同岩性背景和火龙果种植年限下土壤碳、氮、磷生态化学计量特征及其影响因素。结果表明：①白云岩区土壤全磷含量显著高于碎屑岩区,而土壤有机碳含量、生态化学计量比(C/N、C/P和N/P)显著低于碎屑岩区;且白云岩和碎屑岩背景下的生态化学计量比(5. 96、11. 78、1. 96和8. 71、19. 78、2. 28)均远低于全国水平。②随着火龙果种植年限的增加,土壤有机碳、全氮含量和C/N、C/P、N/P呈现出逐渐增加的趋势,而土壤有效氮、全磷和有效磷含量无显著变化规律。随着土层深度增加,土壤有机碳、全氮、有效氮含量和C/N、C/P、N/P均增加,而土壤全磷含量无明显变化规律。③土壤C/N和C/P与有机碳、有效氮均呈显著正相关(P<0. 01),而与土壤水分、容重呈显著负相关,土壤N/P与全磷呈显著负相关。④冗余分析表明不同岩性背景和火龙果种植年限下土壤有效氮含量是土壤碳、氮、磷及其生态化学计量比的重要影响因子,且呈显著正相关关系(P<0. 01)。白云岩背景下火龙果的生长受到氮元素的影响更大,长期火龙果种植有利于碳、氮元素固存,土壤有效氮含量是影响土壤碳、氮、磷及其生态化学计量比的关键因子。 相似文献
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以石漠化问题突出区域——广西平果县太平镇耶圩火龙果种植园不同岩性背景(白云岩、碎屑岩)和不同种植年限(1、3、5a)土壤为研究对象,采用相关性分析和冗余分析方法探讨了不同岩性背景和火龙果种植年限下土壤碳、氮、磷生态化学计量特征及其影响因素。结果表明：①白云岩区土壤全磷含量显著高于碎屑岩区,而土壤有机碳含量、生态化学计量比(C/N、C/P和N/P)显著低于碎屑岩区;且白云岩和碎屑岩背景下的生态化学计量比(5.96、11.78、1.96和8.71、19.78、2.28)均远低于全国水平。②随着火龙果种植年限的增加,土壤有机碳、全氮含量和C/N、C/P、N/P呈现出逐渐增加的趋势,而土壤有效氮、全磷和有效磷含量无显著变化规律。随着土层深度增加,土壤有机碳、全氮、有效氮含量和C/N、C/P、N/P均增加,而土壤全磷含量无明显变化规律。③土壤C/N和C/P与有机碳、有效氮均呈显著正相关(P<0.01),而与土壤水分、容重呈显著负相关,土壤N/P与全磷呈显著负相关。④冗余分析表明不同岩性背景和火龙果种植年限下土壤有效氮含量是土壤碳、氮、磷及其生态化学计量比的重要影响因子,且呈显著正相关关系(P<0.01)。白云岩背景下火龙果的生长受到氮元素的影响更大,长期火龙果种植有利于碳、氮元素固存,土壤有效氮含量是影响土壤碳、氮、磷及其生态化学计量比的关键因子。 相似文献
8.
在气候变化背景下,全球积雪厚度、积雪密度和雪水当量发生着一系列变化,并进一步影响陆地生态系统的水热状况、生物地球化学循环过程以及生态系统的结构与功能。本文综述了北半球积雪变化（雪深、积雪覆盖日数）的现状,积雪生态研究方法及其优缺点,积雪与生态系统相互作用,以及积雪变化对主要陆地生态系统类型（草地、灌丛和森林）地下过程（养分周转、土壤动物和微生物、根系生长）的影响及其机制。研究发现：（1）雪深在40～70 cm时对土壤的保温作用最显著;（2）积雪增加通过加速土壤碳氮循环过程引起碳氮损失,尤其显著发生在相对湿润的生境中,相对干旱的生境中变化不显著;（3）在草地生态系统中,土壤有效磷含量对积雪增加的响应程度受生态系统自身干湿条件调控,即湿润的生境有效磷增加,干旱的生境有效磷降低;（4）积雪增加促进了草地生态系统植物表层根系的生长,积雪减少对植物根系生长的影响程度取决于消极影响（根系损伤和死亡）和积极影响（土壤养分有效性增加）之间的动态平衡;（5）相对于草地生态系统和森林生态系统植物根系生长而言,灌丛生态系统植物根系生长对积雪变化的响应更稳定。本文还提出了现有研究中存在的不足和未来发展趋势。 相似文献
9.
生物质炭对于土壤中不同形态氮库的含量影响已有较多研究,但对西南喀斯特区石灰性土壤氮素形态,尤其是控制氮素形态的转化过程研究较为缺乏。本研究设置土壤中添加1%(C1)和3%(C2)蔗渣生物质炭2个用量水平,并以不施用蔗渣生物质炭作为对照(CK),共3个处理,通过 15 NH 4 NO 3 和NH^15 4 NO 3 成对标记技术,结合MCMC氮素转化模型研究了不同用量的蔗渣生物质炭对石灰性土壤氮转化过程的短期影响,为该地区蔗渣资源化利用和土壤氮保持提供理论支撑。结果表明,与CK相比,添加蔗渣生物质炭能够快速提高土壤pH和有机碳含量。添加生物质炭并没有显著改变土壤氮的矿化、铵态氮(NH^+ 4 )和硝态氮(NO^- 3 )的微生物同化和异养硝化速率,但NH^+ 4 吸附速率随生物质炭用量的增加而提高,以添加量最高的C2处理最大。添加生物质炭同样提高了土壤NH^+ 4 释放速率,但C1和C2处理的土壤NH^+ 4 释放速率并无显著性差异。与CK和C1处理相比,施用高量蔗渣生物质炭通过抑制自养硝化速率而显著降低了硝态氮净产生速率。这些结果表明,施用高量蔗渣生物质炭于石灰性土壤中可快速实现对NH^+ 4 吸附,降低自养硝化速率,减少NO^- 3 产生,从而降低了其损耗和淋失风险。 相似文献
10.
以羊草生态化学计量学特征为研究对象,基于盆栽实验,对不同盐碱胁迫条件下(分别控制培养基质pH、施肥条件及胁迫时间间隔)羊草的生态化学计量特征进行研究。结果表明:施加磷处理液时,羊草中全磷含量明显增加。在其他控制条件稳定的前提下,羊草地上部分的全氮含量及全磷含量的最高值均出现在培养基质pH=8. 4时;此外,在N3(c(N)=8 mmol/L,c(P)=1 mmol/L)或P3(c(P)=1. 2 mmol/L,c(N)=14 mmol/L)条件下,N∶P的波动较小,变化平缓,表明此条件下的N∶P培养基质pH变化的影响减弱,即在培养基质pH适宜的前提下,N3或P3的施肥条件为所有实验条件下的羊草生长最佳营养背景。因此说明,在土壤pH适宜的前提下,通过施加一定浓度的氮肥或磷肥,可优化羊草生长的土壤环境,有利于羊草的生长发育。 相似文献
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Element ratios and aquatic food webs 总被引：1，自引：0，他引：1
R. E. Turner 《Estuaries and Coasts》2002,25(4):694-703
Organic matter is the result of concentrating a few non-metals that are relatively rare in the earth’s crust. Most of these essential elements are in a rough proportionality within phylogenetic groupings. Life is thus working against a concentration gradient to extract or accumulate these elements, and this metabolic work is accomplished in interrelated and often subtle ways for many other elements. The physiological requirement to sustain these elemental ratios (commonly discussed in terms of the N∶P ratios, but also C∶N, C∶P, and Si∶N ratios) constrains organization at the cellular, organism, and community level. Humans, as geochemical engineers, significantly influence the spatial and temporal distribution of elements and, consequently, their ratios. Examples of these influences include the changing dissolved Si: nitrate and the dissolved nitrate: phosphate atomic ratios of water entering coastal waters in many areas of the world. Human society may find that some desirable or dependent ecosystem interactions are compromised, rather than enhanced, as we alter these elemental ratios. Human-modulated changes in nutrient ratios that cause an apparent increase in harmful algal blooms may compromise the diatom-zooplankton-fish food web. It will be useful to improve our understanding of aquatic ecosystems and for management purposes if the assiduous attention on one element (e.g., N or P) was expanded to include the realities of these mutual interdependencies. 相似文献
12.
The ctenophore Mnemiopsis leidyi is an ecologically important predator in temperate coastal environments. Their populations fluctuate seasonally, serving as sinks of nutrients during periodic blooms, but as sources via excretion and during population collapse. Ctenophores were analyzed for elemental composition (C, N, and P) during 2008 and 2009 in Great South Bay, NY, USA. Salt-free weight percent C, N, and P correlated positively with ctenophore sizes and zooplankton prey abundances. Nitrogen and P were higher at the onset of blooms than during collapse when prey were substantially fewer. Ctenophores collected during average to high zooplankton densities had atomic ratios averaging C/N ~6:1 and C/P ~66:1, but became C- and P-depleted (C/N ~5:1, C/P ~128:1) with decreasing zooplankton. Incubations demonstrated rapid remineralization of ctenophore biomass (as NH4 +, HPO4 2?), following first order kinetics (e.g., k ~0.1–0.4 day?1) with enriched stoichiometric N and P fractionation relative to biomass under both oxic and anoxic conditions. Based on reported excretion rates, nutrient regeneration from excretion by active populations greatly exceeds nutrients remineralized during population crashes. To our knowledge, this is the first study documenting natural seasonal patterns in ctenophore elemental stoichiometry as a function of ctenophore size and prey availability. 相似文献
13.
增强的UV-B对湖泊生态系统的影响研究 总被引：2，自引：1，他引：2
近20多年来，由于平流层臭氧层减薄引起紫外辐射（UV-B）增强而导致严重的生态学后果，已受到各国广泛的重视，并对此进行了深入研究，尤其集中在海洋浮游植物初级生产者及淡水食物网上。综述了国外在UV-B对湖泊生态系统影响的研究现状与动态，增强的UV-B在湖泊中呈指数衰减，不同湖泊衰减系数变化很大；光衰减系数与溶解性有机碳（DOC）、有色可溶性有机物（CDOM）一般呈显著性正相关；增强的UV-B对浮游植物、浮游细菌、浮游动物及鱼类均有不同程度的影响；由于不同生物具有不同适应UV-B伤害的机制，湖泊生态系统的结构和功能也势必会发生变化。最后提出了未来在太湖等富营养化湖泊UV-B的研究设想。 相似文献
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Zooplankton are an important trophic link and a key food source for many larval fish species in estuarine ecosystems. The
present study documents temporal and spatial zooplankton dynamics in Suisun Bay and the Sacramento–San Joaquin Delta—the landward
portion of the San Francisco Estuary (California, USA)—over a 37-year period (1972–2008). The zooplankton community experienced
major changes in species composition, largely associated with direct and indirect effects of introductions of non-native bivalve
and zooplankton species. A major clam invasion and many subsequent changes in zooplankton abundance and composition coincided
with an extended drought and accompanying low-flow/high-salinity conditions during 1987–1994. In the downstream mesohaline
region, the historically abundant calanoid copepods and rotifers have declined significantly, but their biomass has been compensated
to some extent by the introduced cyclopoid Limnothoina tetraspina. The more upstream estuary has also experienced long-term declining biomass trends, particularly of cladocerans and rotifers,
although calanoid copepods have increased since the early 1990s due to the introduced Pseudodiaptomus spp. In addition, mysid biomass has dropped significantly throughout the estuary. Shifts in zooplankton species composition
have also been accompanied by an observed decrease in mean zooplankton size and an inferred decrease in zooplankton food quality.
These changes in the biomass, size, and possibly chemical composition of the zooplankton community imply major alterations
in pelagic food web processes, including a drop in prey quantity and quality for foraging fish and an increase in the importance
of the microbial food web for higher trophic levels. 相似文献
16.
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。 相似文献
17.
《Comptes Rendus Geoscience》2003,335(6-7):577-595
This article focuses on the contribution of natural ecosystems (forests, grasslands) and agrosystems to carbon sequestration either in biomass or in soil. Carbon stocks are important (650 Gt in biomass, 1500 to 2000 Gt in soils as compared with 750 for atmospheric CO2), and also fluxes that led to CO2 emissions in the past (due to deforestation or cultivation) and which now turn to carbon sequestration (2 GtC/year). This article shows great spatial variations in stocks and fluxes and great measurement difficulties, especially for stock variations. Anthropic actions such as reforestation (mainly in the North), changes in land use or in crop management, can increase carbon sequestration in biomass or soil, with a residence time of several decades, which is not insignificant with respect to the Kyoto protocol and which also has other environmental benefits. To cite this article: M. Robert, B. Saugier, C. R. Geoscience 335 (2003). 相似文献
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A model is presented here, which attempts to determine interactions between change in land use and concentration of atmospheric CO2 over the 1700–2100 period. The main impact of the conversion of forests to agricultural areas is the increase of atmospheric CO2 because of the losses of biomass and soil carbon in favour of the atmosphere. This raise will probably increase in the next years, correlated with the proportion of cultivated areas. We show here that this first-order effect is amplified by the correlative decrease of terrestrial sinks of CO2; in fact, as forests are replaced by cultivated parcels, carbon residence time in biosphere decreases, as well as sequestration ability of these ecosystems. This amplification effect leads to an additional increase in atmospheric CO2, which could reach 100 ppm in 2100. The uncertainties on the range of such an increase are important since they cumulate both uncertainties on the behaviour (sink or source) of terrestrial ecosystems in the future and inherent uncertainties of the modeling of carbon fluxes linked to changing land uses… Such an additional increase in CO2 is partially limited by the ocean reservoir and by the existing CO2 sinks in primary non-anthropologically disturbed ecosystems. The results imply that conservation of primary forests, for which primary productivity and carbon time of residence are high, is an efficient strategy for greenhouse-effect mitigation. To cite this article: V. Gitz, P. Ciais, C. R. Geoscience 335 (2003). 相似文献
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风浪在自然水体中广泛存在,是浮游生物生存环境的本质特征。在湖泊（特别是浅水湖泊）中,风浪过程广泛影响着水体的物理、化学特性,并直接和间接对浮游生物产生重要影响。综述了风浪对湖泊浮游动物、浮游植物和浮游细菌影响的相关研究。风浪对浮游生物的时空分布及其在塑造浮游生物系统的结构和功能中发挥了至关重要的作用:风浪条件在浮游生物的行为、营养盐吸收速率和通量、捕食及其生长、竞争和演替等方面均具有广泛且重要的影响,并显著影响着水体食物网的结构和功能,最终对湖泊生态系统的结构和功能产生潜在的影响。提出了未来研究的主要方向为进一步揭示全球气候变化条件下风浪在湖泊中的生态环境效应,为富营养湖泊的治理和管理提供新的认识和决策支持。 相似文献