濕地植被不同演替階段生態化學計量學研究取得系列進展

生態化學計量學結合了生態學和化學計量學的基本原理，是研究生物系統能量平衡和多重化學元素平衡的科學。該理論自提出以來在物種共生、營養級動態、生物養分限制及生態系統養分循環等方面得到了廣泛應用。對不同演替階段植被化學計量特徵的研究是揭示演替規律內在形成機制的一個重要內容，但當前在濕地生態系統中，有關濕地植被演替與化學計量特徵關係的研究仍相對較少。

為此，中國科學院亞熱帶農業生態研究所洞庭湖濕地站科研人員在研究員謝永宏指導下，以洞庭湖濕地為研究對象，通過野外大範圍調查、固定樣地監測及室內分析測定等手段，系統研究洞庭湖不同演替階段濕地植被、土壤生態化學計量特徵，並系統闡明不同海拔高程下濕地植被生態化學計量特徵的變化及季節動態。具體研究結論如下：

（1）三種典型濕地植物群落中（藜蒿、短尖薹草和荻），短尖薹草群落土壤有機碳含量和總氮含量明顯高於藜蒿和荻兩種群落，土壤總磷含量以藜蒿群落最高，荻群落最低。土壤碳氮比含量最高值和最低值分別出現在荻群落和藜蒿群落，碳磷比和氮磷比最大值和最小值分別出現在短尖薹草群落和藜蒿群落。

（2）不同演替階段三種典型濕地植被（虉草、短尖薹草和荻）群落特徵及土壤理化性質存在明顯差異。植被總氮順序為短尖薹草>虉草>荻，總磷為荻>虉草>短尖薹草。氮磷比以虉草群落最高，而其他兩個物種無明顯差異。相關分析表明，植被生態化學計量特徵與土壤理化性質，尤其是土壤含水量及土壤總氮含量存在明顯相關性。

（3）短尖薹草葉片總碳含量與C:N、C:P、N:P比值隨著海拔高程增加而增加，而總氮、總磷含量則隨海拔高程增加而減少。隨著時間變化，葉片總氮和總磷含量呈先減少隨後逐漸增加的趨勢。而 C:N和C:P則呈現先增加後減少的趨勢。CCA分析和相關性分析表明，淹水時間以及土壤含水量變化是決定濕地植物生長及生態化學計量特徵變化的關鍵因子。

上述研究成果分別發表在Ecological Indicator、Nordic Journal of Botnay、Physics and Chemistry of the Earth、Scientific Reports上。該研究得到國家科技支撐計劃課題、國家自然科學基金、中科院重點部署項目及中科院青年創新促進會等項目支持。

圖1 不同演替階段濕地植被生態化學計量特徵

圖2 不同海拔高程短尖薹草化學計量特徵與土壤環境特徵相關性分析

來源：中國科學院亞熱帶農業生態研究所

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