下载文档原格式
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。
竹子生态化学计量学研究:从生物学基础到竹林培育学应用摘要：竹子生态经营与养分管理需要一个系统化的理论做指导。
该文试以多重元素含量及比率为线索，归纳近年竹子生物学、生态学、培育学等领域的研究成果，以期形成竹子生态化学计量学，为竹林可持续发展提供有力支持。
综述认为：(1)竹子具有独特的化学计量内平衡特征，其叶片C：N：P平均值为380：16：1；(2)竹子器官、年龄、发育阶段等内在因素和土壤、气候、采伐等外部环境都会影响竹子化学计量内平衡；(3)竹子生态化学计量变化会影响开花结实、发笋成竹、养分吸收、光合作用、克隆扩张、群落发展等生理生态学过程，也影响到竹材(笋)数量与品质的形成；(4)生态化学计量学原理已初步用于指导竹林养分诊断、平衡施肥和优质高产培育等生产实践。
可见竹子生态化学计量学可将竹子生物特性、生态过程和生产经营紧密联系起来，然而这方面的工作才刚开始，建议今后应加强多竹种多重元素内平衡维持机制、竹材(笋)品质形成原理、竹子-土壤互作过程、养分诊断与平衡施肥、竹林生态系统养分优化管理等方面的研究，以促进竹林生产和环境保护。
关键词：竹子；生态化学计量学；内稳性假说；生长速率假说；适配与错配；养分诊断；平衡施肥；生态系统优化管理；竹林培育；仅2001年全球竹材消费就高达3000万t、竹笋消费200万t(Kleinhenzetal.，2000；Kleinhenz&Midmore，2001)，年贸易额高达45亿美元(Kleinhenz&Midmore，2001)。
我国竹林面积近600万hm2，产值1600亿元，并呈逐年上升的趋势(董杰和张燕，2015)。
竹产品需求持续增长，大大促进了竹林发展，但不合理经营导致了部分竹林衰退(楼一平等，1997)、产量下降(孟赐福等，2009)、地力退化(楼一平，2001；Guoetal.，2014)、环境污染(吴家森等，2009)等生产和生态问题。
这些问题既与竹子自身的生长发育、开花结实等生物习性有关，也与人类采收笋材、垦复施肥等经营活动相关。
摘要综合生态拦截沟渠内土壤、水体、微生物、浮游植物、浮游动物、水生高等植物中c、n、p元素的生态化学计量研究进行分析，阐明生态拦截沟渠建设对改变农田排水的化学计量学属性、消减农业面源污染、降低水体富营养化程度以及控制藻类水华等方面的影响，以期为生态拦截技术的开发提供理论依据。
关键词生态拦截沟渠；c、n、p元素；生态化学计量；富营养化；藻类水华中图分类号 x131.2 文献标识码 a 文章编号 1007-5739（2015）17-0234-03农业面源污染是导致水污染及水体富营养化的主要原因之一，生态沟渠塘等湿地工程可以拦截农田径流中n、p的面源污染[1]。
生态拦截沟渠除可有效减缓农田排水水速，促进水流所携带颗粒物质的沉淀外，最主要的功能是能大幅度降低水体中的n、p素养分流失[2]。
杨林章等[1]研究发现生态拦截沟渠对农田径流中tn、tp的去除效率分别达到48.36%和40.53%。
然而该技术未能在藻类水华控制、水生生物多样性提升等方面发挥出积极的作用[3-5]。
特别是蓝藻水华能在很多低浓度的n、p营养水平下暴发，蓝藻水华不仅与水体中营养元素总量有关，还与各种营养元素的组成比例有关。
例如，smith[6]就发现蓝藻水华在n∶p25时，藻类生长受到 p限制的规律[10]。
农业排水区中的营养盐含量及比例非常有利于淡水蓝藻水华的暴发，且水体限制性营养盐为n元素。
然而，不同季节的水体限制性营养盐不一，如春季的藻类生物量常受n限制而秋季的藻类生物量常受到p限制[15]。
农田生态拦截沟渠的建立虽然对水体中n、p营养盐消减作用明显，但生态拦截沟中的较低tn∶tp值（5～20）仍然非常有利于蓝藻水华的暴发[4]。
一些研究更发现，农业排水经生态拦截后，尽管水体中tn和tp总量下降了，但其水体中的n∶p也随之下降了[1-2]。
此外，农田湿地植物的残体通过微生物、无脊椎动物的分解作用可以增加湿地中的有机质总量，有机质的增加可以为水生生态系统提供碳源，造成高c∶p值，容易形成p限制。
不同径级侧柏古树根系、土壤和微生物生物量生态化学计量特征目录一、内容概括 (2)1.1 研究背景与意义 (2)1.2 国内外研究现状综述 (4)1.3 研究内容与方法 (5)二、不同径级侧柏古树根系生态化学计量特征 (6)2.1 根系结构特征 (8)2.2 根系生物量分配规律 (9)2.3 根系氮磷钾含量分布 (10)2.4 根系有机物质累积与循环 (11)三、不同径级侧柏古树土壤生态化学计量特征 (12)3.1 土壤养分含量状况 (14)3.2 土壤微生物生物量变化 (15)3.3 土壤酶活性与生态系统功能 (16)3.4 土壤生态化学计量与植物生长关系 (17)四、不同径级侧柏古树微生物生物量生态化学计量特征 (18)4.1 微生物生物量分布规律 (19)4.2 微生物群落结构特征 (20)4.3 微生物生态功能与服务 (21)4.4 微生物生物量与环境因子关系 (22)五、不同径级侧柏古树根系、土壤和微生物生物量生态化学计量关联性分析245.1 根系、土壤与微生物生物量之间的相关性 (25)5.2 生态化学计量特征在生态系统中的作用 (26)5.3 生态系统稳定性与可持续性评价 (27)六、结论与展望 (29)6.1 研究结论总结 (30)6.2 对生态环境治理的启示 (31)6.3 研究不足与未来展望 (32)一、内容概括本论文深入探讨了不同径级侧柏古树的根系、土壤及微量之间的生态化学计量特征，旨在揭示古树在生态系统中的稳定地位与重要作用。
研究采用了多种方法和技术，包括野外调查、实验分析以及模型构建等，以全面评估侧柏古树的生长状况及其与环境因子的相互关系。
通过对比分析不同径级古树的生理指标和生化参数，研究者们进一步阐明了这些古树在碳、氮、磷等营养元素循环中的作用和意义。
研究还关注了微量的变化对古树生长的影响，揭示了微生物群落结构与古树根系、土壤生态化学计量之间的内在联系，为古树保护和生态修复提供了科学依据。
师大地〔2016〕10号
地理科学学院关于奖励2015-2016学年
研究生优秀科研成果的通知
各单位：
为鼓励我院研究生积极开展科学研究工作，促进研究生科研创新能力和实践能力的进一步提高，根据《地理科学学院研究生科研创新成果奖励办法》有关规定，经认真审核，评选出胡敏杰等74位同学的95篇优秀论文(成果)进行表彰奖励，现予以公布。
希望受表彰的同学再接再厉，继续拼搏，多出高水平、原创性成果，取得更加优异的成绩！希望广大研究生以他们为榜样，勤于学习，勇于创新，为学院的科学研究做出新的贡献。
附件：地理科学学院2015-2016学年研究生优秀科研成果统计表
地理科学学院
2016年12月2日
抄送：校研究生院。
地理科学学院行政办公室2016年12月2日印发
附件：
地理科学学院2015-2016学年研究生优秀科研成果统计表
国家版权局
国家版权局
国家版权局
《环境科学》
《湿地科学》
《湿地科学》
》
《生态学报》
《热带亚热带植物学报》
《生态学报》
《生态学报》
《生态学报》
《海洋学报》
》《植物生态学报》
《生态学报》
《生态学报》
《南方人口》
《地理教学》国家版权局《地理教学》。
中国东北典型森林生态系统植物叶片的非结构性碳水化合物研究李娜妮;何念鹏;于贵瑞【摘要】植物叶片的非结构性碳水化合物(NSC)不仅可以反应植物的碳供应状况,也能反应植物对外界环境的适应策略.利用传统的蒽酮比色法测定了东北3个典型森林生态系统(呼中、凉水和长白山)242种常见植物叶片的非结构碳水化合物,探讨了温带主要森林植物叶片NSC沿纬度梯度的变化趋势及其在物种-生活型-群落间的分布规律.实验结果表明:3个典型森林生态系统植物叶片可溶性糖、淀粉和NSC 含量均呈偏正态分布,多数物种的含量偏中低水平;242种植物叶片可溶性糖、淀粉和NSC的平均含量分别为63.31、65.66和128.96 mg/g.在所调查的森林生态系统中,叶片可溶性糖、淀粉和NSC含量在不同生活型中表现各异.此外,乔木植物叶片的可溶性糖、淀粉和NSC含量从北到南呈递增趋势,呼中最低,凉水次之,长白山最高.乔木淀粉含量均表现为落叶树种大于常绿树种,可溶性糖和NSC含量变化趋势复杂.研究结果不仅为阐明东北主要森林生态系统植被碳代谢和生长适应对策提供数据基础,而且对理解植物对未来气候变化的响应机理提供数据支撑.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2016(036)002【总页数】9页(P430-438)【关键词】淀粉;非结构性碳水化合物(NSC);可溶性糖;生活型;森林;生态系统【作者】李娜妮;何念鹏;于贵瑞【作者单位】中国科学院地理科学与资源研究所,生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京100101;中国科学院大学,北京100049;中国科学院地理科学与资源研究所,生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京100101;中国科学院地理科学与资源研究所,生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京100101【正文语种】中文李娜妮，何念鹏，于贵瑞.中国东北典型森林生态系统植物叶片的非结构性碳水化合物研究.生态学报，2016，36(2): 430-438.Li N N，He N P，Yu G R.Evaluation of leaf non-structural carbohydrate contents in typical forest ecosystems in northeast China.Acta Ecologica Sinica，2016，36(2): 430-438.碳水化合物作为植物光合作用的主要产物，在植物体内的存在形式通常可分为结构性碳水化合物和非结构性碳水化合物［1］。
植物生态学报 2010, 34 (1): 2–6 doi: 10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.002 Chinese Journal of Plant Ecology http:// www. plant-ecology.com
—————————————————— 收稿日期Received: 2009-11-24 接受日期Accepted: 2009-12-15
生态化学计量学: 探索从个体到生态系统的统一化理论
贺金生1,2 韩兴国3 1北京大学城市与环境学院生态学系, 北京 100871; 2中国科学院西北高原生物研究所, 西宁 810008; 3中国科学院植物研究所, 北京 100093
Ecological stoichiometry: Searching for unifying principles from individuals to ecosystems HE Jin-Sheng1,2 and HAN Xing-Guo3 1Department of Ecology, College of Urban and Environmental Sciences, Peking University, Beijing 100871, China; 2Northwest Institute of Plateau Biology,
Chinese Academy of Sciences, Xining 810008, China; and 3Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China
从1909年丹麦哥本哈根大学Johannes Warming (1841–1924)出版第一本生态学教科书《植物生态学》到现在, 生态学经历了100年的发展。作为研究生物与生物、生物与环境相互关系的学科, 生态学具有高度的综合性和交叉性, 研究的问题也具有复杂性和多尺度的特点。正因为这样的学科特点, 传统上生态学家多强调研究对象的特殊性、研究问题的局域性, 缺乏统一的理论框架。进入21世纪以后, 生态学在统一化理论方面出现了一些尝试, 代表性的有生态学的代谢理论(metabolic theory of ecology) (Brown et al., 2004)和生态化学计量学(ecological stoichiometry) (Sterner & Elser, 2002)。 生态化学计量学综合生物学、化学和物理学的基本原理, 利用生态过程中多重化学元素的平衡关系, 为研究C、N、P等元素在生态系统过程中的耦合关系提供了一种综合方法。1958年, 哈佛大学的A. Redfield首次证明: (1)海洋浮游生物的C、N、P有特定的组成(摩尔比106:16:1, 该比率后被称为Redfield比率); (2)这一比率受海洋环境和生物相互作用的调节(Redfield, 1958)。这一开创性的研究成为以后生态化学计量学的奠基之作。从Elser和Hassett (1994)以及Elser等(2000)的重要文章, 到以后Sterner和Elser (2002)的专著《Ecological Stoichi- ometry》的出版, 标志着生态化学计量学理论的系统化和逐步成熟。2004年著名生态学杂志《Ecology》 (85卷1 177页)和2005年《Oikos》(109卷3页)分别出版了“Ecological stoichiometry”专辑, 进一步推动了这一领域的发展。本刊也于2005年发表了曾德慧和
陈广生(2005)的综述性文章, 系统介绍了生态化学计量学的理论与进展。
1 生态化学计量学为从个体到生态系统统一化理论的构建提供了新思路
生态化学计量学主要研究生态过程中化学元素的比例关系, 因此跨越了个体、种群、群落、生态系统、景观和区域各个层次。生态化学计量学
目前主要集中在C、N、P元素的计量关系。这是因为, C、N、P是重要的生命元素, 它们是地球上所有生命化学组成的基础。一般来说, 组成地球上有机体蛋白质的16%是N, 核酸组成的9.5%是P, 这两个比例在不同来源的生物中相对稳定。而有机体干物质的50%左右是C, 这一比例在生物的不同类群中随细胞的结构组成发生变化。生物在长期进化过程中, 形成了一定的内稳态机制(homeostatic mecha-nism), 即生物在变化的环境(包括食物)中具有保持其自身化学组成相对恒定的能力, 它是生态化学计量学存在的前提(Sterner & Elser, 2002)。现在还不清楚生物组成的其他元素是否存在相对稳定的计量关系, 但从生态化学计量学角度, 对其他化学元素的探索是必要的, 特别是S的作用。 无论是植物个体水平, 还是生态系统水平, C、N、P都是相互作用的。研究其中一个元素在生态学过程中的作用, 必须同时考虑其他元素的影响。生态化学计量学为研究C、N、P等主要元素的生物地球化学循环和生态学过程提供了一种新思路 (Sterner & Elser, 2002; Güsewell, 2004)。在植物的个贺金生等: 生态化学计量学: 探索从个体到生态系统的统一化理论 3 doi: 10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.002 体水平上, C、N、P的组成及分配是相互联系、不可分割的一个整体, 它们的相互作用及与外界环境的关系共同决定着植物的营养水平和生长发育过程(Bazzaz & Grace, 1997; Güsewell, 2004)。通常可以把C或N作为植物资源分配的“货币(currency)”来看待, 不同器官和组织之间相互作用的结果就是分配多少C或N到特定部位, 以协调整体的生长发育过程(Grace, 1997)。例如, 植物的光合作用与光合器官(通常是叶片)中的N含量密切相关(Field & Mooney, 1986), 而光合器官中的氮素又依赖于植物根系对N的吸收和向叶片的运输, 这些过程都需要植物的光合作用提供能量。因此, 植物要获得C首先需要投资N到同化器官。同样, 为了获得N, 植物要投资同化的有机物到根系。在个体水平上, 植物的生长速率随叶片N:P比率的降低而增加, 即所谓的生长速率假说(growth rate hypothesis, Sterner & El-ser, 2002)。 在生态系统水平上, 生产者、消费者、分解者及土壤等环境的C、N、P组成决定了生态系统的主要过程, 如能量流动和物质循环(Chapin, 1980; Tilman, 1982; Aerts & Chapin, 2000; Moe et al., 2005)。例如, 群落冠层叶片氮素水平在一定程度上代表其光合能力和生态系统的生产力, 凋落物的分解速率也与其C:N比率呈负相关关系, 而土壤的C:N比率与有机质的分解、土壤呼吸等密切相关 (Schlesinger & Andrews, 2000; Yuste et al., 2007), 土壤及植物的N和P共同决定着生态系统的生产力(Treseder & Vitousek, 2001; Chapin et al., 2002)。因此, 在生态系统水平上, C、N、P的耦合作用制约了
生态系统的主要过程。 2 化学计量学是当前生态学研究的前沿领域之一
化学计量学目前的发展主要集中在以下几个方面: 2.1 区域C:N:P化学计量学格局及其驱动因素 区域C:N:P化学计量学格局及其驱动因素主要包括不同生态系统类型之间、植物功能群之间及物种之间的趋同与分异。代表性的研究(表1)包括: Elser等(2000)对全球陆生植物及无脊椎食草动物的研究, 表明尽管陆生环境和淡水湖泊环境有着巨大的差异, 但是陆生植物和无脊椎食草动物具有相近的N:P比率。Reich和Oleksyn (2004)对全球1 280种陆生植物的研究发现, 随着纬度的降低和年平均气温的增加, 叶片的N和P含量降低, 而N:P则升高。McGroddy等(2004)在群落水平上, 研究了全球森林生态系统的C:N:P计量学关系, 发现尽管从全球来看, 植物叶片的C:N:P存在较大变化, 但在生物群区的水平上相对稳定, 并且叶片凋落物的C:N相对稳定。Han等(2005)研究了中国753种陆生植物的N:P 比率, 发现和全球相比, 中国植物的P含量相对较低, 这可能导致了叶片N:P高于全球平均水平。He等(2006, 2008)对中国草地213种优势植物的C:N:P计量学进行了研究, 发现中国草地植物的P含量相对较低, 而N:P高于其他地区草地生态系统, 并且在草地生物群区之内, N、P及N:P不随温度和降水发生明显变化。这些研究还发现, 草本植物叶片的N、P含量通常高于木本植物 (He et al., 2006, 2008)。
表1 全球和区域C:N:P化学计量学格局研究的案例 物种数 N (mg·g–1) P (mg·g–1) N:P质量比 参考文献 全球陆生植物 395 20.6 1.99 12.7 Elser et al., 2000 全球陆生植物 894–1251 20.1 1.80 13.8 Reich & Oleksyn, 2004 全球森林 551) – – 37.1 McGroddy et al., 2004
中国陆生植物 753 20.2 1.46 16.3 Han et al., 2005 中国草地 213 29.0 1.90 15.3 He et al., 2006, 2008 英国草地 83 27.8 2.72 10.8 Thompson et al., 1997 1) 生态系统类型数目。
