草地植被碳、氮、磷元素化学计量学特征形成和变化的环境作用机理研究

碳、氮、磷等元素的生态化学计量学研究是生态学和全球变化研究的一个新兴的研究领域，但在我国尚未得到广泛关注，特别是在元素生态化学计量学特征和格局形成及其变化机理等方面的研究极为薄弱。本研究以草地生态系统为对象，以大尺度的草地样带为平台，通过野外调查-定点观测-试验研究相结合的研究方法，研究我国草地植被碳氮磷等元素的化学计量学特征和格局；分析草地植被元素特征与环境因子的关系；探讨植物元素特征变化的作用机理；探索环境变化（特别是气候变化）对草地植被化学计量学特征的影响以及元素特征对环境变化的适应和响应机制。进而为现有的区域生物地球化学循环模型和植物地理模型的耦合提供科学依据，同时，为科学认识和预测在环境变化条件下草地生态系统的演化和发展趋势，制定有效应对环境变化和提高草地生态系统服务功能效率的技术和战略提供支撑。

本研究在横跨内蒙古高原和青藏高原、涉及我国北方地区重要草地类型、长达4000余km的中国草地样带中采集了植物叶片样品870余份，植物根系样品400余份，土壤样品260余份，此外，结合其他研究项目，在南方四省采集植物和土壤样品5000余份，并对采集的部分植物和土壤样品进行了化学元素的分析测定。在此基础上，建立了中国草地样带植物和土壤重要元素化学计量学特征数据库；建立了中国草地样带植被调查观测数据库。同时，按照项目研究计划，开展了中国草地样带植物物种、功能群、群落、生态系统等不同生物群组类型植物叶片C、N、P元素化学计量学特性研究；中国草地样带植物叶片N、P元素空间格局及其与气候因子的关系研究；中国草地样带植物群落水平N、P元素特征及其与地理气候因子的关系研究；中国草地样带植物根系N、P元素特征及其与地理气候因子的关系研究；草地退化对植物和土壤化学计量学特征的影响研究；草地管理利用对植物和土壤元素化学计量学特征的影响研究；草地叶片特征与元素含量以及植物群落特征的关系研究；草地样带植物碳氮同位素的空间格局及与地理和气候因子的关系研究；环境因子对草地群落水平叶片和根系同位素组成的影响研究；草地植物元素含量与碳同位素组成的关系研究等方面的系列研究，取得了许多重要进展，完成了项目研究目标。. 本研究的特点是，采用数千公里的大尺度地带性水热因子控制样带和数百米的局地人类干扰和管理因子驱动样带相结合的研究方法，研究了草地植物叶片水平、群落水平和根系水平的元素化学计量学特征；分析了草地植物种、功能群、群落和生态系统等不同生物群组类型的植物叶片元素化学计量学特性及其对分布格局的影响；探讨了生物群组类型及其气候因子对植物元素特征变化的作用机理，揭示了草地植物的碳氮磷元素和同位素特征、空间格局及与环境因子的关系，研究具有明显的系统性和新颖性。. 本研究已在国内外刊物上发表标注基金项目资助的论文11篇，其中包括SCI论文5篇；核心期刊论文6篇（包括已录用论文2篇）。SCI论文分别发表在Plant Ecology、Plant and Soil、PLoS ONE、Alpine Botany、Science China: Earth Sciences等国际刊物上。