化学计量生态学汉文译本.docx

摘要氮（N）和磷（P）的可用性限制了大多数陆地的植物生长生态系统。这个观点调查了可用性N和P如何相对变化的，如植物生物量的N：P比例所反映的，影响植被组成和功能。植物对N和P供应的塑性反应导致生物量N：P比率高达50倍的变化。与根分配，营养物摄取，生物量转换和繁殖产量的差异相关。最佳N：P比率 - 其生长受N和P同等限制的植物 - 取决于物种的生长速率，植物年龄和植物部分。在植被水平上，N：P比率10和 20常常对应于N-限制和P-限制的生物量生产，如使用短期实验所示;然而长期的肥力影响或个体物种的影响可能不同。 N：P比率在和禾草科平均高于在杂类草群，并且在胁迫耐受性上可以相比于杂草。它们与物种最大相对生长速率以及N指数成负相关。在植被水平上，N：P比率往往与生物量呈负相关;高N：P比率可以促进禾草科和应激耐受性相关的其他物种，而与物种丰富度的关系不一致。N：P比率受全球变化，大气N沉积的增加和保护管理的影响。一介绍人类富营养化不仅增加了生态系统的初级生产力，还改变了营养元素在限制生产力方面的相对重要性。 在20世纪后半叶，许多水生生态系统由于人为P输入而从原始的磷限制状态转变为氮限制状态。固氮蓝细菌或快速生长的绿藻替代了最初存在的物种并改变了系统的功能。在陆地生态系统中，近几十年来大气中N沉积量的增加，相对于其他元素来说提高了N的可用性。 结果，以前的N限制植被在一些情况下变得过度供应N使P或其他矿物元素受到限制。 氮饱和对生态系统功能的负面影响首先在北温带的森林中出现，但在许多非森林群落中也出现明显的现象。，关于大气N沉积对自然和半自然植被的影响的研究主要集中在N作为肥料，污染物或应激因素的影响上。 P缺乏的影响（引起通过高N沉积）仅在最近才被研究。各种研究表明，使用N：P比例的植物生物量（N与P浓度的比率）作为N或P限制的指标，限制的变化导致植物性状，植被组成和物种多样性的变化。 植物N：P比率已被证明可用于研究从N到P限制的转变，因为它们容易确定而且在研究之间容易进行比较。作为数值变量，N：P比率引起人们注意这样一个事实，即通常没有明确的区别 N和P限制，但是具有不同程度的N和P缺乏的梯度。 N：P比率和植物或植被性质之间的关系也用于描述天然N或P限制植物群落及其对环境变化或人类管理的响应之间的功能差异。 植物的N：P比率可能决定了N或P对草食动物，分解物和病原体的限制范围。这项调查旨在总结我们目前的知识在植物N：P比率与自然和半自然植被组成和功能之间的关系，调查主要在北温带。 主要涉及四个问题：（1）植物N：P比率的变量是如何变化，以及这种变化如何依赖于N和P浓度;（2）植物和植被特性与N：P比率变化有什么不同; （3）什么机制导致这些差异; 和（4）N：P比率表明生物量是否是N-或P-限制？北温带地区的生态研究倾向于强调N在植物生长和生态系统过程中的作用。确定植物对P缺乏的反应的机制主要在农业研究中进行的;当野生植物的研究不充分时这些资料就可以应用了。本次调查没有涉及植物营养方面的几个重要议题，因为它们已在其他地方广泛讨论过。这些包括土壤性质和决定植物营养物质的利用性的过程，以及根特性和营养物获取的机制。所有这些因素都隐含在以下“营养物可用性”的定义中，因为它们共同决定植物的营养物摄取。最后，还描述了N：P比率和生态模式或过程之间的关系，本文寻求通过调查调节机制如何依赖植物中的N和P浓度来解释这些关系。这一调查第一部分是处理植物对营养供应变化的可塑反应（第II-III节）。 然后考虑种间差异和植被的物种组成（第IV-V节）。 最后一部分讨论了人类对生态系统的影响（第六部分）和生态研究中使用N：P比率（第七部分）。二N:P比率的变化在营养供应中的反应1变化模型植物生物量中的氮和磷浓度,[N]和[P]由N和P摄取平衡决定，C同化以及C，N和P的损失通过周转，浸出，渗出，草食动物和寄生虫决定的。 生物量N：P比率（[N]和[P]的商）不直接受植物C经济性的影响，但反映N和P的摄取和损失之间的平衡。单个植物部分中的N：P比率可另外取决于 内部营养素易位。 N：P比率可以表示为质量比（g N / g P）或原子比（mol N / mol P），其相差因子为2.21。 摩尔比的使用在生理研究和水生生态中最常见，因为它们反映实际的化学计量关系，但是大多数文献在陆生生态报告中使用质量比; 为了便于与该文献的比较，这里也将使用质量N：P比率。陆地植物物种在其生态位的平均N：P比为12-13，类似于水生植物和藻类的平均N：P比。 然而，N：P比率可以变化范围广，并且单个测量范围从约1-100。 N：P比率在物种内和物种间变化。 对于在其自然场地生长的湿地植物，Güsewell＆Koerselman（2002）发现，种内变异比种间变异