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森林生态系统生态化学计量学特征对碳循环和碳蓄积模型的发展,生态系统格局变化、未来变化趋势和对全球变化的响应具有重要意义。本研究以中国东部南北样带(NSTEC)森林生态系统为研究对象,采用野外调查取样与室内分析相结合的方法,对NSTEC植物叶片碳(C)、氮(N)和磷(P)的化学计量学特征进行了研究。研究结果明确了NSTEC森林生态系统叶片C、N和P化学计量学指标的统计特征、空间分布格局及与土壤养分的关系,本研究可为生物地球化学模型与植被地理模型的耦合提供科学数据,同时丰富大区域尺度的生物地球化学循环数据库。主要结论如下: (1) NSTEC森林生态系统叶片C、N和P化学计量学参数的统计特征 通过对NSTEC森林生态系统112个采样点102个优势物种的研究结果表明,叶片Cmass的变化范围从374.08 mg/g到646.47 mg/g,Nmass的变化范围为8.36 mg/g到30.52 mg/g,Pmass的变化范围为0.59mg/g到6.17mg/g,算术平均数分别为480.05mg/g,18.28 mg/g和2.04 mg/g。本研究区域叶片Cmass极显著高于全球尺度的研究结果(461.63mg/g),叶片Nmass显著低于中国和全球尺度的研究结果(19.65mg/g和20.09mg/g),而叶片Pmass几何平均数(1.77mg/g)显著高于中国区域(1.25mg/g),而与全球尺度的差异不显著(1.42mg/g)。 叶片C/N比的变化范围为从14.07到64.13,C/P比的变化范围从70.38到838.58,N/P比的变化范围为1.50到21.23,算术平均数分别为29.10、313.89和11.45。C∶N∶P质量比为313.89∶11.45∶1,摩尔比为810.88∶25.35∶1。本研究区域C/N比显著高于全球尺度的研究结果,C/P比与全球尺度的研究结果差异不显著,而N/P比显著低于中国及全球尺度的研究结果。 (2) NSTEC森林生态系统叶片C、N和P化学计量学特征的空间分布格局及与气候因子关系 随着纬度的增加,叶片Nmass和Pmass均呈现线性增加趋势,但是当纬度>N45°后,叶片Nmass和Pmass反而降低;叶片C/N比表现为先降低而后升高的开口向上的抛物线变化;叶片C/P比呈抛物线降低;而N/P比则呈现显著的线性降低趋势。 随年均温度(MAT)和年均降雨量(MAP)的升高,叶片Nmass和Pmass先升高而后降低;叶片C/N比呈现出先降低而后升高的抛物线变化;叶片的C/P比随MAT和MAP的升高而呈现出二次曲线的升高趋势;而叶片的N/P比呈现极显著的线性升高趋势。 (3) NSTEC森林生态系统叶片生态化学计量学特征与土壤养分的关系 随土壤Nmass和Pmass的增加,叶片Nmass和Pmass均表现出极显著的线性增加趋势,叶片N/P比和C/P比则呈现出先下降而后变化减缓甚至略有增加的抛物线变化,而叶片C/N比呈极显著的线性降低趋势。总体而言,土壤Pmass对叶片Nmass、Pmass、C/N比、C/P比和N/P比的影响要大于土壤Nmass的影响。