生态化学计量学和系统发生分类已成为生态学中研究植物生长、发育及生物群落演替变化的重要工具,植物生态化学计量学特征可以反映植物与外界环境之间的关系,而植物的系统发生控制则可以用来分析元素含量变化与植物分类之间的关系。本研究选取了中国南方典型的竹林生态系统和北方典型的草原生态系统,采集竹子叶片和草地植物,并选用凯氏定氮法和钼蓝比色法等方法分析其N、P和Si含量的变化特征,从生态化学计量学和系统发生学的角度来研究竹林和草地生态系统的N、P和Si的分布特征与控制机制。(1)对竹林生态系统中不同种竹子的叶片N、P和N:P比的研究表明,其中N含量的平均值为19.10±3.87 mg g-1;P含量的平均值为1.45±0.34 mg g-1;竹叶中N:P比值的平均值为13.46±2.73。从生态型分类的角度分析,N含量和N:P质量比变化均是:丛生竹>散生竹>混生竹;P含量:丛生竹>混生竹>散生竹。从系统发生分类的角度分析竹林的生态化学计量特征,簕竹超族、簕竹族和簕竹亚族在各超族、族、亚族中的N含量的平均值都是最高的。主要是由于簕竹超族、簕竹族和簕竹亚族中有较强的固氮能力的竹种比如:花杆孝顺竹(B.alphonsekarri)。(2)采集于中国北方草地的127种植物样品的N、P含量和N:P质量比的平均值分别为17.05±6.50 mg g–1,1.99±0.97 mg g–1和9.73±4.83。在各目中,草甸草原的N含量平均值(20.90±7.03 mg g–1)显著高于(p<0.01)典型草原的N含量平均值(14.64±4.79mg g–1);草甸草原的P含量平均值为2.62±1.04 mg g–1也显著高于(P<0.01)典型草原的P含量平均值1.59±0.67 mg g–1;但N:P比则是典型草原(10.36±5.46)高于草甸草原(8.72±3.40)。豆科(Leguminosae)在各科中是N含量平均值最高的,最高N:P质量比是禾本科(25.13±0.11)。N、P含量和N:P的生态化学计量特征与气候和Si元素都有非常显著的相关性。禾本科植物由于其较高的N:P比值和较低的N、P含量的化学计量特征而成为了典型草原的优势种。系统发生控制在塑造草地生态系统的N、P含量和N:P的生态化学计量特征中扮演着必不可少的角色。(3)竹叶中Si含量变化比较大,变化范围为2.52%±0.21%到8.87%±0.14%之间,平均值为5.24%±1.39%。在两个超族中,北美箭竹超族的Si含量(5.98%)高于簕竹超族(5.01%);在三个族之间,Si含量变化则是北美箭竹族(5.98%)大于簕竹族(5.04%)和倭竹族(5.01%);在五个亚族中,倭竹亚族的Si含量是最低的,而赤竹亚族的Si含量(6.58%)显著高于(p<0.05)其他亚族;在12个属之间,Si含量变化范围在2.52%(寒竹属)到7.52%(赤竹属)之间。竹子含有大量的植硅体,植物Si元素可以通过植硅体参与到大气碳循环的过程,研究竹林生态系统中Si的系统发生控制对改善大气环境也有十分重要的意义。(4)草地植物中Si含量(%干物质)变动于0.02%±0.00%~5.77±0.02%,平均含量为0.52%±0.23%。Si含量在三种植物纲中变化的顺序是:木贼纲(蕨类植物)>单子叶植物纲>双子叶植物纲,主要是因为蕨类植物缺乏稳固的组织的支撑,需要利用植物细胞壁中的网状二氧化硅纤维增强机械组织以支撑植物体的重量。在21个植物目里,木贼目的Si含量是最高的,高达5.77%,显著高于其他目(p<0.05)。Si含量仅次于木贼目的是禾本目(1.05±0.40%),桃金娘目中的Si含量只有0.04%。典型草原的Si含量平均值(0.65±0.56%)略高于草甸草原(0.41±0.35%)。系统发生控制在草地生态系统中Si含量的变化中起到十分重要的作用。