植物化学计量研究文献综述

1 研究背景、意义及目的

• 1. 研究背景

现如今，竹子（竹亚科植物的总称）发展前景越来越可观，因其生长迅速、材质良好，被广泛用建筑、农业、水利建设、制浆造纸、工艺美术、家具和日常生活用品等方面；竹笋味道鲜美、营养丰富，含有丰富的蛋白质、氨基酸、脂肪、糖类、钙、磷、铁、胡萝卜素、维生素等。而且不同的竹笋有不一样的功效，如甜竹，主治消渴，利尿，益气，可经常食。还利膈下气，清热消痰，爽胃口；冬笋，可解毒，治小儿痘疹不出；青笋，可以治愈慢性肺病、吐血和出血。还可治五痔及妊娠反应。颇受人们青睐。竹产品需求居高不下，一方面促进了竹类资源的发展，但另一方面，由于人们片面追求经济利益，不合理开发利用导致了竹林面积锐减，产量下降，土壤退化和环境污染等相关问题。因此竹子资源需要一个统一化的理论来指导竹类资源合理开发利用。这就需要对竹子进行化学计量研究。

• 1. 植物化学计量研究的意义

植物作为生态系统中的重要组成成分，在调节整个系统的稳定性方面发挥着重要的作用。化学计量研究主要研究对象为碳、氮、磷以及碳氮比和氮磷比。碳、氮、磷等元素是植物生长发育所必需的营养元素，其中 C是构成植物体内干物质的最主要元素，N和P是各种蛋白质和遗传物质的重要组成元素，C/N是反映植物生长速度的指标，N/P又可以作为对生产力起限制性作用的营养元素的指示剂^[2]。它们在调节植物生长及行为过程中起着重要作用。而从元素组成以及比率出发的化学计量研究与生态化学计量学密切相关。生态化学计量学是研究有机体所需的、并能影响生态系统生产力、营养循环以及食物网动态的各种元素（主要是碳、氮、磷）之间多重平衡的一种工具。其结合了生物学、化学和物理学等基本原理，也包含一些生态学和化学计量学的基本原理，是研究生态系统稳定性的重要原理。生态化学计量学这一研究领域让生物学科不同层次(分子、细胞、有机体、种群、生态系统和全球尺度)的研究理论能够有机地统一起来。通过对植物化学计量的研究，发现一些规律，从而解决一些实际生活中所存在的问题。正如竹子资源化学计量的研究，可以了解竹子生长发育不同时期碳、氮、磷的含量，以便在不同时期进行适量的追肥，增加竹子的产量。也可测定不同环境下竹子碳、氮、磷的含量，以了解不同竹种适合何种地区生长，同时也为移摘竹种提供理论依据。

2 国内外相关研究进展

2.1国内研究现状

植物化学计量研究如今越来越热门，越来越多的学者关注到植物化学计量的研究对于植物本身生长和生态环境等的重要性，从而进行了大量的研究。我国对于植物化学计量研究起步较晚，主要是关于植物碳、氮、磷以及碳氮比、氮磷比含量等方面，主要的一些研究有马任甜、方瑛等人在黑岱沟山露天煤矿对其地生长的8种优势种植物叶片及枯落物进行了碳、氮、磷、钾含量及生态化学计量特征的研究，结果表明该地区的草本植物和乔木植物主要受氮、磷共同控制，而灌木植物的主要影响元素是磷，说明该地区恢复植被应以灌木为主^[1]。学者们以退化的生态系统为研究对象，通过对其优势种化学计量的研究，探讨该地恢复植被类型和植物内稳性。杨菁、谢应忠、吴旭东等通过测定不同种植年限的人工苜宿草地苜宿叶片、茎秆及0~20cm土壤中C、N、P含量及其化学计量比，研究种植年限对人工苜宿草地土壤及植物养分含量及其化学计量比的影响，结果表明，苜宿叶片随种植年限的增加，C含量总体是呈下降趋势，P含量是先升后降；而在0~20cm的土壤中P含量随年限增加先减后升，C、N含量与之相反；苜宿叶片C：P和N：P与叶片P含量明显呈负相关，与叶片中的N含量无显著相关性，土壤中P含量与茎的N、C、P及化学计量比都有一定的关联性^[2]。贡璐、李红林等人对塔里木河上游绿洲进行了棉花各生育期碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量及其生物量的测定，分析棉株C、N、P元素的分配规律，探讨棉株对生长速率调控的内在机制，获得棉株体内N、P元素的内稳性指数，并判断其限制性元素类型。结果表明:棉花生长符合生长速率假说，在生长前期更易受P元素的限制，生长后期更易受N元素的限制^[5,6]。韩勇、许映飞等人以中棉所79为材料，通过设置6种种植方式，研究不同种植方式对盐碱地棉花产量、干物质质量与氮磷钾积累的影响，结果表明喷晒土壤改良剂和喷晒土壤改良剂 高垄覆膜方式最有利于提高棉花干物质质量和氮、磷、钾的积累量^[4]。还有学者研究了化学计量的地理模式和潜在驱动因素对于模拟生态系统的营养通量以及预测生态系统对全球变化的响应，为此Zhao N, He N, Wang Q, Zhang X,等人在中国测量了长白山北坡175种植物中叶片碳、氮、磷的浓度以及沿海拔横断面的土壤养分浓度，研究表明叶片中C、N、P比例和C含量随着海拔升高而升高，而叶片中P、N含量与之相反。草本植物和木本植物对海拔的反应不同^[12]。

2.2国外研究