宁夏罗山不同植被类型地上-地下生态化学计量特征及异速生长关系

doi:10.13287/j.1001-9332.202608.004

摘要/Abstract

摘要： 以宁夏罗山荒漠草原、浅山灌丛、阔叶林、针阔混交林和针叶林5种植被类型为对象,研究其地上与地下部分生态化学计量特征差异,以及二者间的化学计量异速生长关系与内稳性特征,分析影响地上、地下生态化学计量的主要凋落物与土壤养分因子。结果表明:各植被类型叶碳、氮、磷含量均显著高于根系。其中,荒漠草原的叶片碳含量最高(464.45 g·kg^-1),显著高于3种森林类型,而其根系碳含量最低(235.44 g·kg^-1),显著低于其余4种植被类型。在5种植被类型中,浅山灌丛的叶片氮、磷含量最低(分别为18.43和0.58 g·kg^-1),而叶片C/N、C/P、N/P最高(分别为24.9、795.5和31.9)。5种植被类型叶-根间的碳含量呈显著的负异速生长关系,而叶-根间的磷含量呈显著的正异速生长关系。叶片C-P间为负异速生长,叶片N-P间和根系C-N间均为等速生长。叶片和根系的氮含量及C/N、C/P、N/P均保持绝对稳态,而磷含量均为敏感型。凋落物N/P对叶片生态化学计量的影响最大,凋落物C/P对根系生态化学计量的影响最大。罗山各植被类型植物地上部分养分分配均高于地下部分,浅山灌丛养分利用策略更倾向于资源保守型,而其余植被类型更倾向于资源获取型。罗山植物碳分配表现为权衡策略,磷分配为协同策略。

关键词: 生态化学计量特征, 植被类型, 异速生长关系, 内稳性

Abstract: We investigated the differences in ecological stoichiometric characteristics between aboveground and belowground components across five typical vegetation types in the Luo Mountain, Ningxia, including desert steppe, shallow mountain shrubland, broadleaf forest, mixed coniferous and broad-leaved forest, and coniferous forest. We examined the allometric growth relationships and homeostasis features of aboveground and belowground stoichiome-try, and analyze the main litter and soil nutrients influencing ecological stoichiometry. Results showed that leaf carbon (C), nitrogen (N), and phosphorus (P) contents were significantly higher than roots across all vegetation types. Desert steppe exhibited the highest leaf C content (464.45 g·kg^-1), being significantly higher than the three forest types, while its root C content was the lowest (235.44 g·kg^-1). Shallow mountain shrubland had the lowest leaf N and P contents (18.43 and 0.58 g·kg^-1, respectively), while its leaf C/N, C/P, and N/P were the highest (24.9, 795.5, and 31.9, respectively). The five vegetation types exhibited significant negative allometric relationship between leaf and root C contents. There was significant positive allometric relationship for leaf and root P contents. Leaf C-P exhibited negative allometry, whereas leaf N-P and root C-N showed isometric growth. Leaf and root N contents, along with C/N, C/P, and N/P, remained absolutely stable, while P content was consistently sensitive. Litter N/P had the greatest impact on leaf stoichiometry, while litter C/P most influenced root stoichio-metry. Aboveground nutrient allocation was higher than belowground part in all vegetation types of Luo Mountain, with shallow mountain shrubland adopting a more conservative resource utilization strategy, while the other vegetation types tended to be resource acquisition. There was a trade-off for C allocation in Luo Mountain plants, but a synergistic strategy for P allocation.

Key words: ecological stoichiometric characteristics, vegetation type, allometric growth relationship, homeostasis

杨盈盈, 杨天宇, 郭邵华, 刘芳妤, 曹兵, 杨君珑, 徐雪蕾. 宁夏罗山不同植被类型地上-地下生态化学计量特征及异速生长关系[J]. 应用生态学报, 2026, 37(8): 2509-2518.

YANG Yingying, YANG Tianyu, GUO Shaohua, LIU Fangyu, CAO Bing, YANG Junlong, XU Xuelei. Aboveground-belowground stoichiometric characteristics and allometric relationships across different vegetation types in Luo Mountain, Ningxia, China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2026, 37(8): 2509-2518.

参考文献

[1] 王雪纯, 黄德帅, 蔡年辉, 等. 云南松苗木不同器官氮磷钾生态化学计量特征及异速生长分析. 西南林业大学学报: 自然科学, 2026, 46(2): 30-36
[2] 曹窈畅, 王旭, 郭昊, 等. 降水季节分配改变对闽楠根枝叶碳氮磷化学计量特征及其异速生长的影响. 应用生态学报, 2025, 36(10): 3043-3050
[3] 宁志英, 李玉霖, 杨红玲, 等. 科尔沁沙地主要植物细根和叶片碳、氮、磷化学计量特征. 植物生态学报, 2017, 41(10): 1069-1080
[4] 梁婷婷, 方晰, 孙龙, 等. 亚热带4个树种不同器官C、N、P化学计量比及其异速关系. 生态学报, 2025, 45(5): 2449-2463
[5] 杨婷, 钟全林, 李宝银, 等. 3种功能型林木幼苗叶片与细根碳氮磷化学计量特征及其异速关系. 应用生态学报, 2020, 31(12): 4051-4057
[6] 蔡妙莹, 张非凡, 李雪琴, 等. 6种阔叶树幼苗不同器官的碳、氮和磷化学计量特征及其异速关系. 生态学报, 2025, 45(9): 4380-4390
[7] 李婷婷, 邹青勤, 蒋治岩, 等. 典型黑土区水土保持树种生态化学计量特征及其异速关系. 南京林业大学学报: 自然科学版, 2025, 49(5): 45-54
[8] 翟军团, 李秀, 韩晓莉, 等. 胡杨茎叶化学计量和异速生长关系特征随发育阶段变化的性别差异. 西北植物学报, 2022, 42(9): 1570-1582
[9] 吴一博, 金光泽. 阔叶红松林不同演替阶段灌木器官的N、P分配特征. 生态学报, 2021, 41(24): 9796-9804
[10] 李欣阳, 张娟娟, 周建云, 等. 宁南山区人工混交林叶片-凋落物-细根生态化学计量特征. 应用生态学报, 2023, 34(11): 2889-2897
[11] 陈婵, 王光军, 赵月, 等. 会同杉木器官间C、N、P化学计量比的季节动态与异速生长关系. 生态学报, 2016, 36(23): 7614-7623
[12] 沙刚, 黄庆阳, 徐明怡, 等. 五大连池新期火山熔岩台地4种乔木植物化学计量及其内稳性特征. 中南林业科技大学学报, 2022, 42(9): 127-138
[13] 程昊天, 孔涛, 吕刚, 等. 不同林龄樟子松人工林土壤-针叶-微生物生态化学计量及稳态性特征. 生态学杂志, 2022, 41(5): 887-894
[14] 侯阁, 孙建, 朱军涛, 等. 羌塘高原高寒草地植物地上地下碳氮生态化学计量特征及其影响因素. 应用与环境生物学报, 2018, 24(2): 187-194
[15] 刘旭艳, 胡宇坤. 大兴安岭典型森林沼泽植物叶片和细根碳氮磷化学计量特征. 应用生态学报, 2020, 31(10): 3385-3394
[16] 余雅楠, 葛楠, 王博, 等. 内蒙古中西部荒漠草原区植物根系-土壤系统生态化学计量变化及环境响应. 草地学报, 2025, 33(9): 2921-2930
[17] 陈晶亮, 杨慧, 刘超, 等. 宁夏罗山自然保护区3种典型林分凋落物和土壤层水源涵养能力综合评估. 生态学报, 2023, 43(19): 7987-7997
[18] 李千飞, 沈艳, 马红彬, 等. 宁夏罗山山地草原植物群落数量分类与生物多样性特征. 应用生态学报, 2024, 35(10): 2697-2706
[19] 龚昕, 霍新茹, 李雯, 等. 宁夏罗山山地草原植被群落特征及其空间分异. 草业学报, 2025, 34(2): 1-15
[20] 刘清, 徐雪蕾. 宁夏罗山不同森林群落叶功能性状及其环境响应机制. 西北林学院学报, 2025, 40(1): 70-82
[21] 余雅尧, 徐雪蕾, 刘超, 等. 宁夏罗山4种典型森林群落植物-凋落物-土壤生态化学计量特征. 南京林业大学学报: 自然科学版, 2024, 48(4): 227-234
[22] 朱青青, 刘超, 沈艳, 等. 宁夏罗山草地生态系统服务价值的地形效应. 应用生态学报, 2024, 35(12): 3267-3274
[23] 赵晓玉, 李明达, 王子寅, 等. 宁夏罗山不同林分凋落物微生物群落特征. 干旱区资源与环境, 2023, 37(10): 157-167
[24] 陶冶, 张元明, 周晓兵. 伊犁野果林浅层土壤养分生态化学计量特征及其影响因素. 应用生态学报, 2016, 27(7): 2239-2248
[25] 漆龙, 洪希群, 林晗, 等. 闽北不同阔叶人工林叶片和土壤生态化学计量特征. 森林与环境学报, 2025, 45(3): 246-253
[26] 刘尧, 于馨, 于洋, 等. R程序包“rdacca.hp”在生态学数据分析中的应用: 案例与进展. 植物生态学报, 2023, 47(1): 134-144
[27] 俞月凤, 韦建华, 胡钧铭, 等. 桂西北喀斯特地区退化群落灌草不同器官N、P生态化学计量内稳性特征. 生态学报, 2024, 44(12): 5367-5376
[28] 杜艺, 宋佼阳, 张玉林, 等. 刈割对豆科和非豆科植物叶片内稳性及叶片土壤化学计量特征的影响. 草地学报, 2024, 32(5): 1513-1521
[29] 杨昕瑜, 张硕, 张曦文, 等. 白音敖包国家级自然保护区典型乔、灌木叶、枝及细根生态化学计量特征. 植物研究, 2025, 45(5): 795-806
[30] Luo Y, Peng QW, Li KH, et al. Patterns of nitrogen and phosphorus stoichiometry among leaf, stem and root of desert plants and responses to climate and soil factors in Xinjiang, China. Catena, 2021, 199: 105100
[31] 赵培, 王群盈, 刘志鹏. 秦岭山区沟渠植物和土壤CNP生态化学计量特征. 山地学报, 2017, 35(5): 753-760
[32] 覃国铭, 尹光天, 杨锦昌, 等. 米老排(Mytilaria laosensis)叶C、N、P化学计量比的季节动态与异速生长关系. 分子植物育种, 2020, 18(2): 594-601
[33] Zhang JH, Zhao N, Liu CC, et al. C:N:P stoichiometry in China’s forests: From organs to ecosystems. Functional Ecology, 2018, 32: 50-60
[34] 杨燕龄, 尹聪, 林幼月, 等. 泉州滨海次生林不同结构植物群落的生态化学计量特征及土壤养分影响机制. 东北林业大学学报, 2026, 54(3): 46-56
[35] 俞月凤, 何铁光, 曾成城, 等. 喀斯特区不同退化程度植被群落植物-凋落物-土壤-微生物生态化学计量特征. 生态学报, 2022, 42(3): 935-946
[36] Wright IJ, Reich PB, Westoby M, et al. The worldwide leaf economics spectrum. Nature, 2004, 428: 821-827
[37] 郑跃芳, 钟全林, 程栋梁, 等. 亚热带4种林木幼苗的碳氮磷含量及其化学计量比特征. 应用与环境生物学报, 2017, 23(2): 379-383
[38] 史佳良, 陶兰初, 罗平, 等. 中高山岩溶区典型群落土壤-植物-凋落物连续体碳氮磷养分特征及影响因素. 中国岩溶, 2025, 44(6): 1225-1240
[39] 吴旭, 余文炜, 马宝红, 等. 黄土丘陵区典型人工混交林共存植物生态化学计量特征及其异速增长关系. 生态学报, 2025, 45(24): 12183-12195
[40] 唐仕姗, 杨万勤, 熊莉, 等. 川西亚高山三种优势树种不同根序碳氮磷化学计量特征. 应用生态学报, 2015, 26(2): 363-369
[41] 马寰菲, 解梦怡, 胡汗, 等. 秦岭不同海拔森林土壤-植物-凋落物化学计量特征对土壤氮组分的影响. 生态学杂志, 2020, 39(3): 749-757
[42] 陆庄跃, 汪梦婷, 贺斌, 等. 云南松苗木N、P、K元素含量间异速生长关系对N、P添加的响应. 西北林学院学报, 2024, 39(3): 26-34
[43] 梅月磊, 陶冶, 李永刚, 等. 氮沉降背景下藓类植物齿肋赤藓的氮磷特征及异速生长关系. 生态学杂志, 2021, 40(10): 3159-3166
[44] Sardans J, Peñuelas J. The role of plants in the effects of global change on nutrient availability and stoichiometry in the plant-soil system. Plant Physiology, 2012, 160: 1741-1761
[45] 熊星烁, 蔡宏宇, 李耀琪, 等. 内蒙古典型草原植物叶片碳氮磷化学计量特征的季节动态. 植物生态学报, 2020, 44(11): 1138-1153
[46] 淑敏, 同拉嘎, 红艳, 等. 生物炭改良的风沙地植物-土壤-微生物生态化学计量特征及其内稳性. 干旱区研究, 2025, 42(4): 718-729
[47] 李贵才, 韩兴国, 黄建辉, 等. 哀牢山中山湿性常绿阔叶林不同干扰强度下土壤无机氮的变化. 应用生态学报, 2003, 14(8): 1251-1256
[48] 张婷婷, 刘文耀, 胡涛. 哀牢山常绿阔叶林常见兼性附生植物的化学计量特征. 生态学报, 2022, 42(15): 6265-6273
[49] Karimi R, Folt CL. Beyond macronutrients: Element variability and multielement stoichiometry in freshwater invertebrates. Ecology Letters, 2006, 9: 1273-1283
[50] 周正虎, 王传宽. 微生物对分解底物碳氮磷化学计量的响应和调节机制. 植物生态学报, 2016, 40(6): 620-630
[51] 阿里木·买买提, 李翔, 卡哈尔曼·恰依扎旦, 等. 天山云杉林下优势草本植物化学计量内稳性特征. 西北林学院学报, 2022, 37(2): 68-74
[52] 游惠明. 氮添加对秋茄植物-土壤-微生物碳氮化学计量学及其稳态特征的影响. 生态学杂志, 2022, 41(10): 1909-1915
[53] 刘姝萱, 安慧, 张馨文, 等. 氮磷添加对荒漠草原植物-凋落物-土壤生态化学计量特征的影响. 生态学报, 2022, 42(21): 8773-8783
[54] 王亚娟, 陈云明, 孙亚荣, 等. 黄土丘陵区油松人工林植物器官-凋落物-土壤化学计量特征的季节变化. 水土保持学报, 2022, 36(4): 350-356
[55] Bao BH, Huang XL, Xu HD, et al. Patterns and driving mechanism of C, N, P ecological stoichiometry in plant-litter-soil systems of monoculture and mixed coastal forests in southern Zhejiang Province of China. Forests, 2023, 14: 1306
[56] 王百竹, 朱媛君, 杨晓晖, 等. 呼伦贝尔荒漠草原不同放牧潜力下土壤-植物生态化学计量特征耦合关系分析. 中国草地学报, 2023, 45(11): 1-11
[57] 陈婵, 张仕吉, 李雷达, 等. 中亚热带植被恢复阶段植物叶片、凋落物、土壤碳氮磷化学计量特征. 植物生态学报, 2019, 43(8): 658-671
[58] 吴传美, 卢青, 何季, 等. 不同品种茶园土壤-微生物-植物-凋落物生态化学计量特征. 茶叶学报, 2023, 64(2): 37-50