当前位置：文档库 › 不同森林类型的生态化学计量特征差异评价

不同森林类型的生态化学计量特征差异评价

The Evaluation of Ecological Stoichiometry Characteristics of Different

Forest Types

FULL First Author1, a, FULL Second Author2,b and Last Author3,c

1Full address of first author, including country

2Full address of second author, including country

3List all distinct addresses in the same way

a email,

b email,

c email

Key words:Forest type, Nutrition limitation, Nutrition resorption

Abstract. The nitrogen and phosphorus characteristics of plants represent plant features and environmental factors. This paper tries to distinguish leaf and litter C: N: P stoichiometric characteristics, trees’nitrogen and phosphorus restoration, and the relationship between C, N content and temperature and precipitation. Based on the above content,this paper is divided into three parts. Part one discusses the study materials and methods, and showing the main species of trees and their life forms in tabular form. The second part is the most important section; this section introduces ecological stoichiometry characteristics of different forest types. The last part is the final summary of the conclusions of this paper.

Articles introduce

This paper select typical regional of temperate needle broad-leaved mixed forest, subtropical evergreen broad-leaved forest，tropical monsoon forest, subtropical plantation forest in China as the study sample. Through research on different type of natural mature forest, leaves of artificial near-mature forest and stoichiometric features of C: N: P of litter tries to answer the following problems:

(1) The relationship between ecological stoichiometric features of litter and the stoichiometric ratio

(2) The characteristics and stoichiometric features of C: N: P of different typical of living plant;

(3) The relationship between temperature and precipitation of leaf C: N: P

(4) The relationship between forest types and characteristics of N, P nutrient resorption.

Materials and methods

Plot overview. The resources of test materials come from Chinese ecosystem research network: temperate needle broad-leaved mixed forest of Changbai mountain station, subtropical evergreen broad-leaved forest of Dinghushan testing stations, tropical rain forest of Xishuangbanna testing stations and subtropical plantation forest of Qianyanzhou testing station. The selected representatives of tree types are shown in table 1. The element content in soil characteristics of 4 forest types is shown in table 2.

Leaves and litter C, N and P content of different regions forests

leaf C content of 4 types forest widely different (370.10-568.00mg·g-1), leaf C content of Cryptocarya concinna in dinghushan stations is the highest, leaf C content of Aporusa yunnanensis is the lowest; leaf N and P content in the leaves of 4 types forest widely different (n7.75-36.30mg·g-1, p-0.45-2.72mg·g–1), leaf N content of Gironniera subaequalis in Xishuangbanna station is the highest, leaf N content of Pinus elliottii in Qianyanzhou station is the lowest; leaf P content of Tilia anurensis in Changbai mountain station is the highest, leaf P content of Pinus elliottii in Qianyanzhou station is the lowest. The change range of C content of litter is (441.70- 545.90mg·g–1), litter C content of evergreen monsoon forest of Xishuangbanna is the highest, litter C content of Changbai mountain station is the lowest. The change range of litter N content is (8.60-18.80mg·g–1), litter N content of Pinus elliottii in Qianyanzhou station is the

lowest. The change range of P content of litter is (0.23-1.19mg·g-1), litter P content of Changbai mountain station is the highest, the lowest content of litter is Pinus elliottii in Qianyanzhou station. N and P content have dropped significantly compared with fresh leaf.

Ecological stoichiometry characteristics of different regions forest

Ecological stoichiometry characteristics of different regions forest are shown in table 4. C:N:P (321:13:1) of temperate coniferous forest was significantly lower than that of artificial evergreen subtropical coniferous forests (728:18:1), subtropical evergreen broadleaf forest (561:22:1) is significantly higher than that of tropical monsoon forest (442:19:1); the lowest litter C:N:P are temperate coniferous forest (552:14:1), the highest is artificial subtropical evergreen conifer forest (1950:27:1), the litter C:N:P of subtropical evergreen broadleaf forest is 1305:35:1; the litter C:N:P of tropical forests is 723:24:1.

Leaf C: N content differences in evergreen broad-leaved forest and evergreen coniferous forests were significantly (p<0.001, n=36). Leaf C: N content differences in the same forest type between the coniferous forests were also significantly; within the same forest communities, there are also significant differences between different species (p < 0.05, n = 12), leaf C: P content between different forest types of the same type or between the two communities are all significantly higher (p < 0.01, n = 12), the differences are similar to C: N. Litter N: P content between different forest types were not significantly different.

Comprehensive analysis, natural C: N and C: P was significantly lower than that of mature forest plantation the corresponding ratio, this study in 3 areas of mature forest C: N and C: P 25-26 and 321-561, respectively, C: N and C: P subtropical plantations were 42 and 728, show different areas of mature forest of C: N and C: P is characterized by consistent characteristics.

N, P nutrient resorption characteristics of vegetation

In 4 regional forest types, N resorption rate characteristic of tropical seasonal rain forest is similar to subtropical evergreen broadleaf forest; N resorption rate characteristic of subtropical plantation forest is similar to temperate needle broad-leaved mixed forest. N resorption rate of subtropical artificial evergreen coniferous forest has no significant difference compared to deciduous broad-leaved forests; temperate needle broad-leaved mixed forest has no significant difference compared to and subtropical evergreen broad-leaved forests (p > 0.05). But artificial mature forest with high N resorption rate compared to natural mature forest. In contrast, P resorption rates of temperate broadleaf forests overall lower than subtropical forest and subtropical evergreen broad-leaved forest, but all forests have a high P resorption rates.

The relationships between C, N content and temperature and precipitation.

Elements content and stoichiometric in 4 species forest type, plant leaves C and P content with months temperature increasing, but only leaves C content has significantly relationship to months temperature (p < 0.05, n = 126), with months temperature increasing, leaves N content is decreasing, but has not significantly relationship (p > 0.05, n = 126); the relationship between plant leaves C, N, and P stoichiometric and temperatures is: leaves C: N and C: P content and monthly temperatures is negative related relationship, but not significant (p > 0.05, n = 126), plant leaves N: P and months temperature has significantly negative related relationship (p < 0.01, n = 126). The relationship between C content of 4 regional plant leaves and months precipitation is negative related relationship, The relationship between N and P content and months precipitation is positive relationship, but this 3 correlation are not significant (p > 0.05, n = 126); the relationship between plant leaves C, N, P and precipitation is: leaves C: N, C: P and N: P with monthly precipitation show a negative relationship.

Conclusion

Leaf C : N : P in subtropical plantation forests, subtropical evergreen broad-leaved, tropical rain and temperate needle and broad-leaved mixed were 728 : 18 : 1, 561 : 22 : 1, 442 : 19 : 1 and 321 : 13 : 1 respectively. Litter C : N : P of the four forest types were 1 950 : 27 : 1, 1 305 : 35 : 1, 723 : 24 : 1, and 552 : 14 : 1 respectively. The C: N of evergreen coniferous forest is higher than in evergreen broad-leaved and deciduous broad-leaved forests, but C: P has no relationship with forest type. Leaf N: P was highest in evergreen broad-leaved forest and lowest in deciduous broad-leaved forest. References

[1] Han WX, Fang JY, Guo DL, Zhang Y(2005). Leaf nitrogen and phosphorus stoichiometry across 753 terrestrial plant species in China. New Philologist, 168, 377–385.

[2] He JS, Fang JY, Wang ZH, Guo DL, Flynn DFB, Gentry Z (2006). Stoichiometry and large-scale patterns of leaf car-bon and nitrogen in the grassland biomes of China. Deco-logia, 149, 115–122.

[3] He JS, Wang L, Flynn DFB, Wang XP, Ma WH, Fang JY (2008). Leaf nitrogen: phosphorus stoichiometry across Chinese grassland biomes. Oecologia, 155, 301–310.

[4] Hogan EJ, Minnullina G, Smith RI, Crittenden PD (2010). Effects of nitrogen enrichment on phosphatase activity and nitrogen: phosphorus relationships in Cladonia porten-tosa. New Phytologist, 186, 911–925.

放牧对呼伦贝尔草地植物和土壤生态化学计量学特征的影响

第32卷第15期2012年8月生态学报ACTA ECOLOGICA SINICA Vol．32，No．15Aug．，2012 基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2009CB421104);中国科学院战略性先导科技专项(XDA05060100) 收稿日期:2011-04-20;修订日期:2012-04-24 *通讯作者Corresponding author．E-mail :ghliu@rcees．ac．cn DOI :10．5846/stxb201104200523丁小慧，宫立，王东波伍星，刘国华．放牧对呼伦贝尔草地植物和土壤生态化学计量学特征的影响．生态学报， 2012，32(15):4722-4730．Ding X H ，Gong L ，Wang D B ，Wu X ，Liu G H．Grazing effects on eco-stoichiometry of plant and soil in Hulunbeir ，Inner Mogolia．Acta Ecologica Sinica ，2012，32(15):4722-4730．放牧对呼伦贝尔草地植物和土壤生态化学计量学特征的影响丁小慧1，2，宫立1，2，王东波3，伍星1，刘国华 1，*(1．中国科学生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室，北京100085;中国科学院研究生院，北京 100049;3．内蒙古自治区呼伦贝尔市环境科学研究所，呼伦贝尔 021008)摘要:放牧通过畜体采食、践踏和排泄物归还影响草地群落组成、植物形态和土壤养分，植物通过改变养分利用策略适应环境变化。通过分析呼伦贝尔草原放牧和围封样地中的群落植物和土壤的碳氮磷养分及化学计量比，探讨放牧对生态系统化学计量学特征和养分循环速率的影响机制。结果如下:(1)群落尺度上，放牧和围封草地植物叶片C 、 N 和P 的含量没有显著差异;但是在种群尺度上，放牧草地植物叶片N 含量显著高于围封草地;(2)放牧草地土壤全C 、全N 、有机C 、速效P 含量，低于围封草地，硝态N 含量高于围封草地;土壤全P 和铵态N 指标没有显著差异;(3)放牧草地植物C ?N 比显著低于围封草地，植物残体分解速率较快，提高了生态系统养分循环速率。关键词:草地生态系统;放牧;围封;化学计量学;呼伦贝尔 Grazing effects on eco-stoichiometry of plant and soil in Hulunbeir ，Inner Mogolia DING Xiaohui 1，2，GONG Li 1，2，WANG Dongbo 3，WU Xing 1，LIU Guohua 1， *1State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology ，Research Center for Eco-Environmental Sciences ，Chinese Academey of Sciences ，Beijing 100085，China 2Graduate University of Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100049，China 3Institute of Environmental Science of Inner Mongolia ，Hulunbeir 021008，China Abstract :The grassland in Inner Mongolia ，one of the largest remaining grassland ecosystems in the world ，is extensive and covers an area of up to 68%of the entire region．Recently ，with the increasing needs of livestock products ，the ecological function of the grassland is severely degraded by overgrazing．The effect of grazing has become an urgent and crucial issue in the study of grassland ecology．The early researches mainly focused on the effects of grazing on the productivity ，community structure and biodiversity of the grasslands through the browsing ，trampling around and excretion of livestock．Focusing on C4soil or plants ，only a few studies have considered the effects of grazing on the stoichiometry traits of soil and plants．The mechanism by which grazing affects the stoichiometry traits of soil and plants is far from clear．For this issue ， we carried out a study considering the role of grazing on the stoichiometry traits of soil and plant at both population and community scales．We determined the C ，N ，P content and the C /N ratios of plant and soil to explore how grazing affects the stoichiometry traits and nutrient cycling rates in an ecosystem．We found that :(1)On community scale ，C ，N ，P content of the leaves had no-significant difference between the grazed and the exclosure grassland ;however ，on species scale ，the N content in

生态化学计量学; 探索从个体到生态系统的统一化

植物生态学报 2010, 34 (1): 2–6 doi: 10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.002 Chinese Journal of Plant Ecology http:// www. https://www.wendangku.net/doc/8c11608769.html, —————————————————— 收稿日期Received: 2009-11-24 接受日期Accepted: 2009-12-15 生态化学计量学: 探索从个体到生态系统的统一化理论贺金生1,2 韩兴国3 1 北京大学城市与环境学院生态学系, 北京 100871; 2中国科学院西北高原生物研究所, 西宁 810008; 3 中国科学院植物研究所, 北京 100093 Ecological stoichiometry: Searching for unifying principles from individuals to ecosystems HE Jin-Sheng 1,2 and HAN Xing-Guo 3 1 Department of Ecology, College of Urban and Environmental Sciences, Peking University, Beijing 100871, China; 2Northwest Institute of Plateau Biology, Chinese Academy of Sciences, Xining 810008, China; and 3Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China 从1909年丹麦哥本哈根大学Johannes Warming (1841–1924)出版第一本生态学教科书《植物生态学》到现在, 生态学经历了100年的发展。作为研究生物与生物、生物与环境相互关系的学科, 生态学具有高度的综合性和交叉性, 研究的问题也具有复杂性和多尺度的特点。正因为这样的学科特点, 传统上生态学家多强调研究对象的特殊性、研究问题的局域性, 缺乏统一的理论框架。进入21世纪以后, 生态学在统一化理论方面出现了一些尝试, 代表性的有生态学的代谢理论(metabolic theory of ecology) (Brown et al ., 2004)和生态化学计量学(ecological stoichiometry) (Sterner & Elser, 2002)。生态化学计量学综合生物学、化学和物理学的基本原理, 利用生态过程中多重化学元素的平衡关系, 为研究C 、N 、P 等元素在生态系统过程中的耦合关系提供了一种综合方法。1958年, 哈佛大学的A. Redfield 首次证明: (1)海洋浮游生物的C 、N 、P 有特定的组成(摩尔比106:16:1, 该比率后被称为Redfield 比率); (2)这一比率受海洋环境和生物相互作用的调节(Redfield, 1958)。这一开创性的研究成为以后生态化学计量学的奠基之作。从Elser 和Hassett (1994)以及Elser 等(2000)的重要文章, 到以后Sterner 和Elser (2002)的专著《Ecological Stoichi- ometry 》的出版, 标志着生态化学计量学理论的系统化和逐步成熟。 2004年著名生态学杂志《Ecology 》 (85卷1 177页)和2005年《Oikos 》(109卷3页)分别出版了“Ecological stoichiometry”专辑, 进一步推动了这一领域的发展。本刊也于2005年发表了曾德慧和陈广生(2005)的综述性文章, 系统介绍了生态化学计量学的理论与进展。 1 生态化学计量学为从个体到生态系统统一化理论的构建提供了新思路生态化学计量学主要研究生态过程中化学元素的比例关系, 因此跨越了个体、种群、群落、生态系统、景观和区域各个层次。生态化学计量学目前主要集中在C 、N 、P 元素的计量关系。这是因为, C 、N 、P 是重要的生命元素, 它们是地球上所有生命化学组成的基础。一般来说, 组成地球上有机体蛋白质的16%是N, 核酸组成的9.5%是P, 这两个比例在不同来源的生物中相对稳定。而有机体干物质的50%左右是C, 这一比例在生物的不同类群中随细胞的结构组成发生变化。生物在长期进化过程中, 形成了一定的内稳态机制(homeostatic mecha-nism), 即生物在变化的环境(包括食物)中具有保持其自身化学组成相对恒定的能力, 它是生态化学计量学存在的前提(Sterner & Elser, 2002)。现在还不清楚生物组成的其他元素是否存在相对稳定的计量关系, 但从生态化学计量学角度, 对其他化学元素的探索是必要的, 特别是S 的作用。无论是植物个体水平, 还是生态系统水平, C 、N 、P 都是相互作用的。研究其中一个元素在生态学过程中的作用, 必须同时考虑其他元素的影响。生态化学计量学为研究C 、N 、P 等主要元素的生物地球化学循环和生态学过程提供了一种新思路 (Sterner & Elser, 2002; Güsewell, 2004)。在植物的个

生态安全评价的方法论(一)

生态安全评价的方法论(一) 重视生态安全的评价和信息披露，并对决策者和生态系统的管理者具有切实的指导作用，对广大社会公众具有教育意义以及对公众的行为选择和行为调整具有指导意义，是生态安全管理的重要内容。本文从方法论的视角简要论述了生态安全评价的标准、评价方法和构建生态安全评价指标体系的思路。一、关于评价标准问题就生态安全的评价标准而言，虽然不同的评价对象有不同的评价标准，但如果抽象掉具体的评价对象的特定标准，我们总是可以为其找到一种称之为“理想状态”的评价标准。这种“理想状态”的评价标准必须满足几个条件： ①生态系统的自组织能力，即生态巨系统(各生态子系统的有机整合)和各生态子系统不受来自系统外胁迫力的影响； ②生态系统的自我修复能力，人类活动的规模和强度不可避免地会对生态系统造成不同程度的影响和破坏，但安全的生态系统应该能够消解这种影响并通过自组织能力修复其丧失的部分功能，恢复生态过程的完整性； ③生态系统的维持能力，即维持生态系统功能完整性的能力，安全的生态系统在外力胁迫下不仅不会降低其向人类提供产品和服务的能力(如森林生态系统提供木材产品等)，也不会降低其特有的生态功能(如森林调节气候、保持水土、涵养水源、净化空气等功能)，相反这些功

能还应该逐步得到提升，唯有如此，才能保证资源的可持续利用； ④生态系统的零风险，即系统间不能相互危害，由于人类的自私和对物欲的无限贪婪，人类活动充满了功利性，往往以牺牲一个系统的功能完整来维持或提高另一系统的生产和服务能力，例如，为了提高粮食产量，人们往往通过增加化学肥料的施用量，从而造成土壤系统的板结和污染，并进而污染水圈、生物圈，最终危害人类健康。 ⑤低成本提高人类福利水平和福利质量的保障力。一个安全的生态系统应该尽量减少额外的物质和能量投入以维持系统的生产功能、服务功能和环境功能。据专家测算，我国因生态环境破坏造成的损失约占GDP的2．3％，扣除这一因素，我国的实际经济增长率只有6％左右，这究竟是提高了人类福利还是降低了人类福利?这是值得认真思考的严肃的问题； ⑥生态系统的对人类生存安全的支持力。说到底，生态安全的本质是人类的生存安全，人类的生存总是依托于生态系统持续提供产品和服务的能力，整个世界的国民经济也是建立在由地球生命支持系统提供的产品和服务的基础上的，一切威胁生态安全的因素和破坏生态安全的行为都是在动摇人类生存的基础，所以安全的生态系统必须有能力支持人类自身的生存安全。必须把人、人类生存和人类活动纳入自然生物圈中进行综合考虑，人必须把自身视为自然系统中平等的伙伴，不是万物的尺度。在自然生物圈中，人类与生物之间、生物与生物之间的关系是一种互利共生的关系。

延河流域不同立地条件下植物枯落物土壤生态化学计量学 …

自然资源学报JOURNAL OF NATURAL RESOURCES 第30卷第10期 2015年10月V ol.30No.10Oct.,2015延河流域不同立地条件下植物-枯落物-土壤生态化学计量学特征向云1,4，程曼1，安韶山1,2*，曾全超2,3 （1.西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌712100；2.中国科学院、教育部水土保持与生态环境研究中心黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，陕西杨凌712100；3.中国科学院大学，北京100049；4.山西省环境科学研究院，太原030000）摘要：通过对黄土高原延河流域不同立地条件的植物、枯落物和土壤进行调查、取样和分析，选取不同立地条件下的共有植物达乌里胡枝子，研究了不同立地条件下共有植物-枯落物-土壤的碳、氮、磷化学计量特征，以期探索不同立地条件中的元素迁移和转化。结果表明：1）土壤碳氮比的平均值为10.88，土壤碳磷比和氮磷比的平均值分别为23.14和2.13。2）土壤碳氮比表现为阳坡>阴坡、沟坡>峁坡，氮磷比无显著差异；共有植物碳氮比表现为阳坡>阴坡，峁坡>沟坡，碳磷比和氮磷比为阴坡>阳坡，峁坡>沟坡；枯落物碳氮比表现为阳坡>阴坡，峁坡>沟坡；氮磷比和碳磷比在不同立地条件中均表现为阴坡>阳坡，沟坡>峁坡。3）通过对不同立地条件下植物-枯落物-土壤化学计量特征的探讨，得知沟坡条件下土壤有机碳累积速率相对高于峁坡，阳坡土壤有机碳固定大于阴坡，各立地条件中土壤全磷含量相对一致；在植物生长后期以及枯落物分解过程中，阳坡和峁坡表现为氮素迁移转化相对强烈，阴坡和沟坡则有利于磷的迁移和转化。关键词：土壤；植物；枯落物；生态化学计量学；立地条件中图分类号：S154 文献标志码：A 文章编号：1000-3037(2015)10-1642-11DOI ：10.11849/zrzyxb.2015.10.004 植物生长发育所需的养分主要来源于土壤，土壤对植物的生长具有非常重要的影响[1]。同时，植物在生长过程中通过光合作用固定碳，以枯落物分解和根系分泌的方式将养分归还于土壤中。枯落物及其分解过程是联系植被和土壤的纽带，植物-枯落物-土壤构成一个微观的生态系统，其中土壤养分供应量、植物养分需求量以及枯落物分解过程中养分的返还量的不断调节[2]，使植物-枯落物-土壤系统的养分含量具有明显的时空变化，但同时也增加了植物-枯落物-土壤中碳、氮、磷之间相关关系的复杂性。生态化学计量学（Ecological Stoichiometry ）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，它是分析多重化学元素的质量平衡对生态过程相互影响的一种理论[3-4]，为探究不同生态系统中元素迁移和元素限制提供了有效手段。近年来，越来越多的研究工作者利用化学计量手段来研究土壤植物的元素收稿日期：2014-09-10；修订日期：2015-04-23。基金项目：国家自然科学基金面上项目（41171226）；新世纪优秀人才支持计划（NCET-12-0479）；国家自然科学基金重点基金（41030532）。第一作者简介：向云（1987-），男，湖南澧县人，博士研究生，主要从事植被恢复与土壤的相互作用机制研究。E-mail:xy020824@https://www.wendangku.net/doc/8c11608769.html, *通信作者简介：安韶山（1972-），男，研究员，主要从事土壤生态学、水土保持效益评价、流域生态与管理研究。E-mail:shan@https://www.wendangku.net/doc/8c11608769.html,

高三化学复习专题1---常用化学计量(精)

高三化学复习专题一物质的量【考纲要求】了解定量研究的方法是化学发展为一门科学的重要标志,掌握化学常用计量方法。 1.了解物质的量的含义,并能进行简单的化学计算。 2.了解物质的量的单位——摩尔、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度、阿伏加德罗常数的含义。 3.根据物质的量与微粒数目、气体体积(标准状况下之间的相互关系进行有关计算。 4.了解溶液的组成。理解溶液中溶质的质量分数的概念,并能进行有关计算。【过程方法】要注意气体摩尔体积的适用条件、要注意物质的状态、要注意物质的组成形式、要注意晶体的结构、要注意微粒的种类、要注意氧化还原反应中电子转移数目与元素价态的变化、要注意可逆过程或化学平衡等等。【重点知识整合】【考点1】关于以物质的量为中心的各化学量的相互关系

特别提醒: 1.以物质的量为中心的计算需注意的问题(1 “一个中心”:以物质的量为中心。 (2 “两个前提”:在应用V m =22.4 L·mol -1时,一定要有“标准状况”和“气体及其状态”两个前提条件(混合气体也适用。(3 “三个关系”: ①直接构成物质的粒子与间接构成物质的粒子(原子、电子等间的关系; ②摩尔质量与相对分子质量间的关系;

③“强、弱、非”电解质与溶质粒子(分子或离子数之间的关系。 (4“四个无关”:物质的量、质量、粒子数的多少均与温度、压强的高低无关;物质的量浓度的大小与所取该溶液的体积多少无关(但溶质粒子数的多少与溶液体积有关。 1、(上海卷工业上将氨气和空气的混合气体通过铂-铑合金网发生氨氧化反应,若有标准状况下VL 氨气完全反应,并转移n 个电子,则阿伏加德罗常数N A 可表示为【】 A . 5V 11.2n B .11.2n 5V C .5n 22.4V D .5V 22.4n 班级:___________ 姓名:___________ 学号:___________ 2、(广东卷设N A 为阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是【】 A .常温下,4g CH 4含N A 个C —H 共价键 B .常温常压下,22.4L 的NO 2和CO 2混合气体含有2N A 个O 原子 C .1 mol Fe 与足量稀HNO 3反应,转移个2N A 个电子 D .1L 0.1 mol/L NaHCO 3溶液中含有0.1N A 个HCO 3—

2021届高考化学一轮必刷题集：化学常用计量 (解析版)

化学常用剂量 1．高锰酸钾法测定水体COD (化学需氧量) 的实验步骤如下：步骤1 准确移取100 mL 水样，置于250 mL 锥形瓶中。加入10 mL 1∶3 的硫酸，再加入15.00 mL 0.020 0 mol ·L －1 KMnO 4 溶液(此时溶液仍呈紫红色)。步骤2 用小火煮沸10 min (水中还原性物质被MnO －4氧化，本身还原为Mn 2＋ )，取下锥形瓶趁热加10.00 mL 0.050 0 mol ·L －1 Na 2C 2O 4溶液，充分振荡(此时溶液为无色)。步骤3 趁热用0.020 0 mol ·L －1 KMnO 4溶液滴定至呈微红色，消耗KMnO 4 溶液4.500 mL 。通过计算确定该水样的化学需氧量(写出计算过程)。 [已知： COD 是指在一定条件下，以氧化1L 水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量，通常换算为需要的O 2的质量(mg)，COD 的单位mg ·L －1。] 【解析】n (Na 2C 2O 4)＝0.050 0 mol ·L －1×10.00 mL ×10－3 L ·mL －1＝5.000×10－4 mol ，两次共消耗n (KMnO 4)＝0.020 0 mol ·L －1×(15.00＋4.500)mL ×10 －3 L ·mL －1＝ 3.900×10－4mol ，氧化有机物消耗n (KMnO 4)＝3.900×10－4mol － 2 5 n (Na 2C 2O 4)＝3.900×10－4 mol －25×5.000×10－4mol ＝1.900×10－4 mol ，n (O 2)＝ 54×1.900×10－4mol ＝ 2.375×10－4mol ，m (O 2)＝2.375×10－4mol ×32 g ·mol －1＝7.600×10－3g ＝ 7.600 mg ，COD ＝76.0 mg ·L －1。 2．为确定由CoC 2O 4·2H 2O 获得Co 3O 4的最佳煅烧温度，准确称取4.575 g 的CoC 2O 4·2H 2O 样品，在空气中加热，固体样品的剩余质量随温度的变化如图所示(已

化学计量

化学计量内容丰富，围绕化学计量的核心，即保证化学测量结果的准确、可靠和可比，归纳起来至少应包括以下几个方面: 一、SI基本单位摩尔的复现和基本物理量的测量摩尔是SI单位制中表示物质的量的基本单位，也是唯一一个直接关于化学计量的SI单位，是化学计量的基础。物质的量(即化学成分量)测量是化学测量的最主要内容。将化学成分量溯源至SI单位，是化学计量追求的终极目标。摩尔的复现和基本物理常数的测量是国际化学计量界共同努力的方向。二、化学计量基(标)准的建立、复现、保存和使用化学测量从内容上说，可分为化学成分量、物理化学量、化学工程量和生物量测量几大类。目前，在我国已经建立的化学计量基准只有6项，远不能满足化学测量溯源的需求。由于化学测量的复杂性，要研究和建立更多的化学计量基准，其难度是巨大的。即使是已经建立的计量基准，随着科学技术的发展，也需要不断地更新，才能持续满足社会发展的需要。此外，种类数以百计的化学测量标准，作为全国、部门或区域的量值传递的测量标准，在量值溯源链中发挥了非常重要的作用。它们的建立、复现、保存、更新和使用在一定程度上，保证了化学测量结果的准确可靠。三、标准物质及其相关技术的研究和应用标准物质是测量标准的一个种类。其与传统定义的物理测量标准相比，具有其特殊性，因此国际上有专门针对标准物质的定义。化学测量绝大多数是相对测量，而且影响测量不确定度的因素复杂。可以说，没有标准物质，化学测量无法实现，更谈不上准确可靠和可比。标准物质可分为纯物质和基体标准物质两大类。其中纯物质及其相应的纯溶液，主要用于校准分析仪器，或用作测量标准给待测量赋值；另一类是基体标准物质，主要用于考察确认测量方法、测量人员以及测量过程的质量控制，有时也用于校准仪器(X-射线荧光光谱法、近红外光谱法)。由于化学测量涉及的物质种类繁多，成分复杂，不同基体、不同物质、甚至是同一种物质和成分的不同含量水平，对测量结果的影响也不尽相同，某一化学特定量的标准物质基本上仅适用于基体和含量与其相同或相似的特定量的测量。目前，虽然已经有上千种标准物质在各个领域使用，但是仍然有许多重要的领域需要更多适用的标准物质。尤其是制造工业、贸易、健康和环境等领域，标准物质的需求量巨大。需要不断地研究标准物质的有关理论、测量技术、不确定度表述方法等，研制不同种类的标准物质满足量值传递和溯源的要求。这些工作需要化学计量工作者和相关测量领域分析专家长期共同的努力。四、化学测量方法的研究、确认和应用

生态化学计量学概念和理论基础

（1）生态化学计量学涵义及理论基础进入21世纪以来，生态学已经发展为研究从分子尺度到全球尺度的多学科相互交叉的综合性科学，然而如何使相关学科不同层次（分子、细胞、有机体、种群、群落、生态系统和全球尺度）的研究理论能够有机统一起来，一直是该领域探讨的热门话题。为解决这个问题，生态化学计量学（Ecological stoichiometry）在最近20年应蕴而生（Elser，J．，2000；Sterner，R．2002；曾德慧，2005）。所谓生态化学计量学结合了生物学、化学和物理学等基本原理，包括了生态学和计量学的原理，考虑了热力学第一定律、生物进化的自然选择原理以及分子生物学中心法则的理论，研究在生态过程和生态作用中能量与多重化学元素（主要是C、N和P素）平衡以及这种平衡对生态系统的影响的科学（Zhang，L．2003；程滨，2010；王绍强，2008）。简言之，生态化学计量学就是研究生态系统中能量与化学元素间平衡的学科[191]，主要强调的是活有机体的主要组成元素（特别是C、N和P）的关系。用组成有机体的元素的独特化学计量值来反映生物进化的结果，主要包括影响生物生长速率、健康状况、新陈代谢、组织结构和生态演替等某些方面（Michaels，A．，2003）[199]。在生态学中聚焦元素间化学计量比，主要意义在于：首先，元素容易在不同生物组织水平间移动，因此能够计算元素的组成和估计进入或流出各种生物实体化学元素的通量；其次，元素是不变的，可根据质量守恒定律去研究元素在各生物学组织水平间的流量；最后，生命有机体都是由化学反应所产生、维持和增殖的化学实体，且化学反应都是以复杂和耦合的反应网形式进行的（Sterner，R．2002；曾德慧，2005）。生态化学计量学发展了两个重要的具体理论，即动态平衡原理和生长速率理论。动态平衡原理是生态化学计量学理论成立的理论基础（曾德慧，2005）。指有机体各种元素组成与其周围环境（包括利用资源）养分元素供应保持相对稳定的一种状态（Sterner，R．2002）。它被认为是生态化学计量学理论存在的理论基础和生命的本质特征。 “生长速率理论”是有机体生态化学计量控制的基本途径，这个理论提供了生态化学计量控制生命进化论、细胞生物学特性、种群动态以及生态系统功能机制的基本框架（Elser，J．，2000；曾德慧，2005；Reiners，W．1986；Vanni，M．2002）。最初源于对最适条件下不同物种生物量C∶N∶P和最大生长速率的研究（Elser，J．1996；Main，T．1997），而且适用于同物种生物的生物量C∶N和N∶P变化的研究（Hessen，D．，2004；Hessen，D．；1990）。生长速率理论把生物组织的不同层次（分子、个体、种群和生态系统）有机地联系起来了。并认为，单个有机体P的生物地球化学过程与生长及繁殖过程紧密相关（它是种群动态的一个主要决定者）（Elser，J．；1996）。具体来说，有机体C∶N∶P的变化主要由生物体P含量的变化所决定。生物有机体必须调整它们的C∶N∶P化学计量比来适应生长速率的改变，生长快速的物种通常具有较低的C∶P和N∶P（Elser，J．，2003；Makino，W．，2003），这种直接或间接地造成生活史特性产生变化的演化过程会对有机体的元素组成产生影响（Elser，J．，2000；曾德慧，2005）。（2）陆地生态化学计量学研究的基本内容生态化学计量学目前多数研究集中水生生态系统，其理论的提出、验证和补充大都是基于对海洋生物的研究获得的，陆地生态系统方面的研究起步较晚，但近10 年来也得到了较大的发展。其中对天然草原和森林亚系统研究较多。总体分为几个方面：首先，植物个体生态化学计量学研究通过研究植物体自身生态化学计量特征与生境生态化学计量特征之间的关系与差异；找

生态学

生态学：研究生物的生理特性和生活习性及生存、生长、生活、生育与生衍状态的科学。生态系统：在一定地理空间范围内的生物群落与非生物环境构成的具有特定组成、结构和功能属性的生态学系统；可以抽象的概括为是一个生物组分及其与环境之间相互作用、相互依存、动态变化的物理、化学和生物学复合系统。生态系统生态学：是研究生态系统的科学，是认识生态系统的科学知识体系。生物学物种或生物种：在自然界中同一个物种的个体之间应该繁殖出具有生育能力的后代。自然选择的准则：在特定环境中能够留下更多的后代，即保留适合度高的个体或类型。物理防御：种植物刺、种植物壳、植物的种子（脱落）化学防御：植物和动物生成次生化合物保护剂(有毒化合物，消化不良化合物。形态和行为防御:体色或形态图案成为隐态,警戒态，模仿味道不佳猎物体姿的贝氏拟态、警戒色+模拟体姿的繆氏拟态。生存环境：影响活体生物功能的非生物环境，包括温度、相对湿度、氧气、pH、盐度、污染物浓度等、条件可以改变但不能被消耗。生境：生物有机体的生活场所。生态位：生物有机体对生境条件以及生境资源需求的综合，有机体的生态位是生物的生活模式。

基础生态位：在竞争者或扑食者不存在情况下，一个物种可以生存繁殖的潜能。实际生态位：在竞争者或扑食者存在情况下可以生存繁殖的条件和资源范围。低温的影响与适应策略：冷害与冻害（细胞的渗透压和水平衡、细胞膜）；避冻策略和耐冻策略。高温的影响与适应策略：高温危害：酶失活和变性、高温失水（蒸腾维温）、火灾。适应策略：蒸腾维温--动植物的水冷系统，特化物种、耐高温生物，嗜热真菌，极端嗜热原核生物。必需资源：资源间不可替代。互补性资源：摄取两种资源湿比摄取一种资源的需求和消耗的更少。拮抗性资源：摄取两种资源明显比摄取一种资源的需求和消耗的更多。抑制性资源：必须资源在适宜范围年供给量增加促进生长，在过量供给时则变得得有害，抑制生物生长率。氮限制机制：供给光合作用酶的N素不足，叶绿体内的ATP、NADPH 和羧化作用受限制。磷限制机制：供给光合成RUBP的磷酸盐或者磷糖酸不足，限制光合速率。生理生态学调控机制：①植物气孔对水碳耦合的调控机理②根系对水分、养分吸收和碳归还的调控机理③微生物功能群对碳氮转化和排放的调控机理④土壤-植物

高中化学常见化学计算方法

常见化学计算方法主要有：差量法、十字交叉法、平均法、守恒法、极值法、关系式法、方程式叠加法、等量代换法、摩尔电子质量法、讨论法、图象法（略）、对称法（略）。一、差量法在一定量溶剂的饱和溶液中，由于温度改变（升高或降低），使溶质的溶解度发生变化，从而造成溶质（或饱和溶液）质量的差量；每个物质均有固定的化学组成，任意两个物质的物理量之间均存在差量；同样，在一个封闭体系中进行的化学反应，尽管反应前后质量守恒，但物质的量、固液气各态物质质量、气体体积等会发生变化，形成差量。差量法就是根据这些差量值，列出比例式来求解的一种化学计算方法。该方法运用的数学知识为等比定律及其衍生式： a b c d a c b d == --或c a d b --。差量法是简化化学计算的一种主要手段，在中学阶段运用相当普遍。常见的类型有：溶解度差、组成差、质量差、体积差、物质的量差等。在运用时要注意物质的状态相相同，差量物质的物理量单位要一致。 1.将碳酸钠和碳酸氢钠的混合物21.0g ，加热至质量不再变化时，称得固体质量为1 2.5g 。求混合物中碳酸钠的质量分数。 2.实验室用冷却结晶法提纯KNO 3，先在100℃时将KNO 3配成饱和溶液，再冷却到30℃，析出KNO 3。现欲制备500g 较纯的KNO 3，问在100℃时应将多少克KNO 3溶解于多少克水中。（KNO 3的溶解度100℃时为246g ，30℃时为46g ） 3.某金属元素R 的氧化物相对分子质量为m ，相同价态氯化物的相对分子质量为n ，则金属元素R 的化合价为多少？ 4.将镁、铝、铁分别投入质量相等、足量的稀硫酸中，反应结束后所得各溶液的质量相等，则投入的镁、铝、铁三种金属的质量大小关系为（）（A ）Al ＞Mg ＞Fe （B ）Fe ＞Mg ＞Al （C ）Mg ＞Al ＞Fe （D ）Mg=Fe=Al 5.取Na 2CO 3和NaHCO 3混和物9.5g ，先加水配成稀溶液，然后向该溶液中加9.6g 碱石灰（成分是CaO 和NaOH ），充分反应后，使Ca 2+、HCO 3-、CO 32-都转化为CaCO 3沉淀。再将反应容器内水分蒸干，可得20g 白色固体。试求：（1）原混和物中Na 2CO 3和NaHCO 3的质量；（2）碱石灰中CaO 和NaOH 的质量。 6.将12.8g 由CuSO 4和Fe 组成的固体，加入足量的水中，充分反应后，滤出不溶物，干燥后称量得5.2g 。试求原混和物中CuSO 4和Fe 的质量。二、十字交叉法凡能列出一个二元一次方程组来求解的命题，即二组分的平均值，均可用十字交叉法，此法把乘除运算转化为加减运算，给计算带来很大的方便。十字交叉法的表达式推导如下：设A 、B 表示十字交叉的两个分量，AB —— 表示两个分量合成的平均量，x A 、x B 分别表示A 和B 占平均量的百分数，且x A +x B =1，则有：

化学计量的发展

化学计量在中国的进展 1生态化学计量学概念生态化学计量学(ecological stoichiometry)结合了生物学、化学和物理学等基本原理，包括了生态学和化学计量学的基本原理，考虑了热力学第一定律、生物进化的自然选择原理和分子生物学中心法则的理论，是研究生物系统能量平衡和多重化学元素(主要是碳、氮、磷)平衡的科学，以及元素平衡对生态交互作用影响的一种理论，这一研究领域使得生物学科不同层次(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。 2生态化学计量学小史 1862年李比希提出的最小因子定律(Liebig’Slaw of the minimum)，这个理论认为低于某种生物需要的最少量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素。这个定律阐述的精华就是生物体中元素的组成平衡对于生物体生长是非常重要的。李比希认为化学在动物和植物生理学研究中具有不可替代的地位，许多生命有机体对于贫瘠环境的适应的研究以此为基础产开，大量证据表明，限制性元素的含量不同会影响有机体元素的组成。 1925年，Lotka首先将物理一化学系统热力学定律与生物世界相联系起来，著成了《物理生物学的基础)(Elements of Physical Biology)一书，提出了一个重要的模型：捕食者～猎物相互作用模型，这个模型定量阐述了生物之间的相互作用关系。许多生态学基础理论由于他的思想的影响得到了广泛的完善和发展。1958年，哈佛大学的Redfiel首次提出了Redfield比率：海洋浮游生物的C、N、P有特定的组成，摩尔比为106：16：1，后人认为这个比率不是不变的，而是受海洋环境和生物相互作用的调节。这个假设的提出极大发展了海洋生物地球化学研究。 1986年Reiners集合前人的研究结果，提出了化学计量学理论在生态学中的应用，并且结合化学计量学理论提出了生态学研究的理论模型。自Reiners提出生态化学计量学，拉开了化学计量学在生态学中应用的序幕，科学家们在2O多年的时间内取得了瞩目的成绩。研究结果显示，不仅群落结构与动态、物种共生、营养级动态、生物的养分限制受生态化学计量学的影响，生态系统养分循环与供求平衡和全球生物地球化学循环等关系也受生态化学计量学的制约。因此，生态化学计量学成了探索从个体到生态系统的统一化的一个重要理论成为连接分子、细胞、种群、群落和生态系统等不同尺度生物学研究的新工具，为研究营养级动态、生物多样性和生物地球化学循环提供了崭新的视点E 。生态化学计量学近年来在国内发展较快。最近的研究不仅包括了不同生态系统类型之间不同演替阶段植物之间生态化学计量特征的差异，还包括了植物叶片生态化学计量学特征的季节变化，以及植物叶片和细根不同器官之间计量特征的关联_3]。 3 生态化学计量学在我国的研究进展 3．1不同生态系统类型之间自从生态化学计量学被作为生态系统研究的一个重要补充理论，已经在需多个方面得到了应用，比如种群动态、森林演替和碳循环。尽管我国在这方面的研究起步较国外玩，但是也在东部南北样带、草地生态系统及全国水平的陆地生态系统做了大尺度的研究。2004年，McGroddy等总结了世界范围内森林生态系统的叶片和凋落物的生态化学计量学特征，发现了不同生物群(温带阔叶林、温带针叶林和热带森林)具有不同的生态化学计量学特征，但有关同一区域不同森林类型间的生态化学计量学研究还未曾报道，于是吴统贵]以珠江三角洲3种典型森林类型(常绿阔叶林、针阔混交林和针叶林)为研究对象，分析了各类型优势乔木叶片C、N、P化学计量特征。闫恩荣]以浙江天童常绿阔叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林为对象，通过对叶片和凋落物c：N：P比率与N、P重吸收的研究，揭示3种植被类型N、P养分限制和N、P重吸收的内在联系。 3．2不同演替阶段之间

湿地生态系统C、N、P生态化学计量学特征的研究进展

-46-科学技术创新2019.11 湿地生态系统C、N、P生态化学计量学特征的研究进展范全城柴娜李萍王志强 (青岛大学环境科学与工程学院，山东青岛266071) 摘要：湿地(wetland)是处于水生生态系统和陆生生态系统之间的生态交错区，兼具水陆生态系统的特征，蕴含了丰富的自然资源，是地球上生产力最高的过渡生态系统之一，其与森林生态系统，海洋生态系统被称为地球三大生态系统。关键词：湿地；生态系统；化学计量学中图分类号:X171文献标识码:A文章编号:2096-4390(2019)11-0046-02 湿地(wetland)是处于水生生态系统和陆生生态系统之间的生态交错区，兼具水陆生态系统的特征，蕴含了丰富的自然资源，是地球上生产力最高的过渡生态系统之一，其与森林生态系统,海洋生态系统被称为地球三大生态系统。由于湿地生态系统的复杂性与多样性，对于湿地的定义还没有一个完全科学统一的定义,而纵观国内外对湿地的定义也多达60种。而有关湿地的最早的定义可以追溯至20世纪50年代，美国渔业局首次对湿地进行了定义，主要包含了水文和植物两大板块。目前,被大多数国家所接受的是《国际生物学计划》和《湿地公约》中所提及的定义,其中前者定义湿地为陆地与水域之间的过渡区域或生态交错带，对水域的界定是在低水位时水深不得大于2m;后者将其定义为低潮时水深在6m以下的水域或海洋水域，还包含湿地内的岛屿及临近湿地的近海岸地区,如河流、湖泊、沼泽、滩涂、水库、浅海区等。我国湿地管理部门在《湿地公约》对湿地定义的基础上，规定湿地是指天然或人工的、长久性或暂时性沼泽地、泥炭地或者水域地带。带有静止或流动淡水、半咸水、咸水水体等，包括低潮时水深不高于6米的海域。 1生态化学计量学概述近年来，生态化学计量学发展迅速，在水生生态系统和陆生生态系统地研究取得了重大的突破，研究领域广泛涉及到植物组织、动物、微生物、土壤和枯落物元素的生态化学计量学，涵盖了物种水平上物种之间的生物关系，群落水平上群落结构变化与养分的动态平衡,全球水平上生态过程与生物地球化学循环过程。与国外的研究相比,国内的生态化学计量学起步比较晚,研究的基础较为薄弱，但是近30年来发展迅速。其中比较具有代表性和影响力的研究有:张仲胜等较为全面的概述了生态化学计量学的起源、发展历程和发展前景，统计分析了国内119块湿地土壤的生态化学计量特征及分布格局，并与国外、世界湿地土壤的生态化学计量比进行了对比分析，探索了影响湿地土壤的碳氮磷生态化学计量特征的因子。贺金生等第一次提岀生态化学计量学为将个体、群落、生态系统等不同尺度的生物系统统一联系起来提供了新的构思。 2土壤生态化学计量学研究现状土壤作为植物生长的主要环境之一，为植物的生长提供所必需的养分;其储集的养分含量直接影响到植物个体的生长趋势以及植物群落的生产力。湿地土壤中的有机碳、氮、磷作为生态系统中主要的生源要素,不仅是生态系统物质循环的一个核心环节，还是影响湿地生态系统生产力的重要因子。Cleveland 等研究发现土壤中也存在类似于“Redfled比值”的碳氮磷比值，如全球土壤及土壤微生物的C：N：P比值相对稳定在186:13:1和60：7：1。Tian等发现在区域尺度上，土壤的C：N也保持在一个相对稳定的区域波动。目前，有关森林、草原、荒漠等地的土壤生态化学计量学已开展了较为全面的研究，张仲胜等问对中国湿地土壤的生态化学计量特征统计发现,C：N、C：P及N：P,均远远高于全球土壤的平均水平。曹磊等对黄河三角洲潮汐湿地C、N、P的化学计量学的特征研究发现，土壤中C、N、P的空间分布具有高度的异质性。但是基于湿地处在生物地球化学过程的热点区域，决定了湿地土壤环境的复杂性，有关湿地土壤碳、氮、磷等主要营养元素的化学循环机制及生态化学计量学特征的影响因素还有待进一步研究。 3植物的生态化学计量学研究现状生态化学计量学为深入研究植物的碳、氮、磷与土壤中碳、氮、磷的相关性以及限制性元素对植物生长的影响提供了新的思路。目前研究学者大多从不同的系统、功能群和物种的角度研究植物的生态化学计量学特征及影响因子，也有从区域尺度、群落水平、植物器官元素等方面开展了广泛的研究。Han等研究得出，我国陆生植物叶的平均N含量为18.6,与全球植物N 含量大体相近，而P的平均含量为1.21,明显低于全球的植物叶P含量的平均值，并推测P可能是我国植物生长的主要限制性营养元素。而国内研究主要集中在森林、草原、荒漠等陆生生态系统及植物器官的C、N、P生态化学计量特征。王维奇等对闽江河口湿地的C、N、P含量及季节动态开展了研究，发现活体植物、枯落物和土壤的生态计量比均表现出C：P>C：N>N：P的规律，而且植物活体部分与枯落物的C、N含量均高于土壤。 4枯落物的生态化学计量学研究现状枯落物作为湿地生态系统关键的养分储存库，其养分的变化特征会影响到整个生态系统的生产力及养分循环。枯落物的分解过程是不仅涵盖了植物光合作用合成有机体的过程，还包括衰亡组织有机体的分解过程。国外针对不同湿地生态系统的枯落物分解过程及其影响因素、测定方法和模型建立等方面开展了大量的研究工作，并取得了许多重要的研究成果。在枯落物的分解过程方面,研究学者从时间和空间的研究角度探索了其物理、化学及生物过程;在模型建立方面,01so提出的单指数时间衰减模型被广泛用以预测枯落物的分解过程。在影响因素方面,Roache等研究了盐度对湿地枯落物分解过程的影响，分析了盐度与枯落物分解速率的相关性。相比之下，国内有关湿地枯落物地研究还处在起步阶段,但是近年来发展迅速，先后有学者从枯落物的分解过程、分解速率和影响因子进行了大量的研究工作，研究区域包含了闽江河口湿地,三江平原和鄱阳湖湿地等湿地生态系统。参考文献 [1]熊汉锋，王运华.湿地碳氮磷的生物地球化学循环研究进展[J].土壤通报,2005,36⑵:240-243. [2]罗美娟，黄炜娟，谭芳林等.闽江河口湿地主要植物(转下页)