生态化学计量学结合了生态学和化学计量学的基本原理，是研究生物系统能量平衡和多重化学元素平衡的科学。该理论自提出以来在物种共生、营养级动态、生物养分限制及生态系统养分循环等方面得到了广泛应用。对不同演替阶段植被化学计量特征的研究是揭示演替规律内在形成机制的一个重要内容，但当前在湿地生态系统中，有关湿地植被演替与化学计量特征关系的研究仍相对较少。
为此，中国科学院亚热带农业生态研究所洞庭湖湿地站科研人员在谢永宏研究员指导下，以洞庭湖湿地为研究对象，通过野外大范围调查、固定样地监测及室内分析测定等手段，系统研究洞庭湖不同演替阶段湿地植被、土壤生态化学计量特征，并系统阐明不同海拔高程下湿地植被生态化学计量特征的变化及季节动态。具体研究结论如下：
（1）三种典型湿地植物群落中（藜蒿、短尖薹草和荻），短尖薹草群落土壤有机碳含量和总氮含量明显高于藜蒿和荻两种群落，土壤总磷含量以藜蒿群落最高，荻群落最低。土壤碳氮比含量最高值和最低值分别出现在荻群落和藜蒿群落，碳磷比和氮磷比最大值和最小值分别出现在短尖薹草群落和藜蒿群落;
（2）不同演替阶段三种典型湿地植被（虉草、短尖薹草和荻）群落特征及土壤理化性质存在明显差异。植被总氮顺序为短尖薹草>虉草>荻，总磷为荻>虉草>短尖薹草。氮磷比以虉草群落最高，而其他两个物种无明显差异。相关分析表明，植被生态化学计量特征与土壤理化性质，尤其是土壤含水量及土壤总氮含量存在明显相关性；
（3）短尖薹草叶片总碳含量与C:N、C:P、N:P比值随着海拔高程增加而增加，而总氮、总磷含量则随海拔高程增加而减少。随着时间变化，叶片总氮和总磷含量呈先减少随后逐渐增加的趋势。而 C:N和C:P则呈现先增加后减少的趋势。CCA分析和相关性分析表明，淹水时间以及土壤含水量变化是决定湿地植物生长及生态化学计量特征变化的关键因子。
上述研究成果分别发表在Ecological Indicator、Nordic Journal of Botnay、Physics and Chemistry of the Earth、Scientific Reports上。该研究得到国家科技支撑计划课题、国家自然科学基金、中国科学院重点部署项目及中科院青年创新促进会等项目支持。
图1 不同演替阶段湿地植被生态化学计量特征
图2 不同海拔高程短尖薹草化学计量特征与土壤环境特征相关性分析