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生态化学计量学是研究植物体内多种元素在同一时间内协同变化的科学,能解释植物对不同环境的适应与响应。深入研究植物的生态化学计量特征及其调控机制对阐明植物的环境适应性机制意义重大。前人的研究指出植物生态化学计量特征会受到植物类型、生长环境、人为干扰等的影响,但其是否随植物的生长而产生时间变异性尚不得而知。从不同时间尺度(生育时期、茬次、年龄、建植年龄)对紫花苜蓿草地C、N和P生态化学计量特征开展研究,并分析了苜蓿C、N、P含量及计量比与土壤C、N、P含量及计量比间的偶联关系,得到了以下主要结果:1)不同生育时期苜蓿呈现不同的生态化学计量学和生理生态特征。苜蓿生长初期具有较高的净光合速率、蔗糖含量;随生育时期变化,苜蓿有机C含量和生物量呈增加的趋势,而全N和全P含量呈降低的趋势。由于有机C、全N和全P含量决定了其计量比,故苜蓿C:N、C:P呈增加的趋势,但得到N:P的变化趋势不一致。根据N:P阈值判断植物生长受N或P限制的原理,判断不同生育时期田间苜蓿受N或P的限制,而温室中苜蓿主要受N的限制。在不同生育时期,土壤N、P含量及N:P会影响苜蓿体内C、N、P含量及计量比的变化。2)茬次对苜蓿C、N、P含量及计量比呈现显著影响。随茬次的增加,根有机C含量增加,茎和叶有机C含量无显著变化;苜蓿全N含量先降低后增加;全P无显著变化。苜蓿C:N在年内呈降低趋势,且年内连续刈割超过4次后,苜蓿C:N无显著变化;田间苜蓿C:P在年内三茬间无显著变化,而温室中C:P呈显著降低的趋势;田间苜蓿N:P整体上先无显著变化而后增加,而温室中苜蓿根和叶N:P基本无变化,茎N:P先增加后降低。根据N:P阈值原理,判断田间苜蓿在2012年和2013年受N限制,而2014年受P限制,而温室中苜蓿主要受N的限制。在不同茬次时,苜蓿C、N、P含量及计量比会随土壤C、N、P含量及计量比而显著改变。3)苜蓿C、N和P含量及计量比随年龄而变化。随年龄的增加,茎和叶有机C含量、全N含量基本无显著变化,而全P含量降低。叶C:N无显著变化,而茎C:N在苜蓿5龄下最大;茎和叶C:P呈增加的趋势;苜蓿6龄时茎和叶N:P明显高于4、5龄。判断苜蓿在4、5龄时为N限制,而6龄时为P限制。在不同年龄时,苜蓿草地土壤C、N、P含量及计量比对苜蓿C、N、P含量及计量比有显著影响,但在茎和叶中表现不一致。4)建植年龄对苜蓿C、N、P含量及计量比有显著的影响。全N和全P含量一般低龄(4或5龄)苜蓿高于高龄(8或11龄)苜蓿,而C:N、C:P和N:P高龄苜蓿高于低龄苜蓿。土壤全P含量增加可提高根和茎全N、全P含量,降低根和茎C:N、C:P、N:P;除叶C:N与土壤C:N、C:P呈显著负相关关系外,在苜蓿C:N、C:P、N:P受土壤C:N、C:P、N:P显著影响的前提下,都为正相关关系。研究表明,陇东苜蓿C、N、P生态化学计量特征因苜蓿生育时期、茬次、年龄和建植年龄的差异而不同,表现出明显的时间变异性。这也可能是苜蓿适应黄土高原雨养农区气候和土壤条件的重要机制之一。此外,研究也表明苜蓿C、N、P生态化学计量特征与土壤C、N、P含量和计量比存在一定的相关性。