人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定方法及装置

摘要

本发明公开了一种人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定方法及装置。其中，该方法包括：获取各采样点的植被样本信息和土壤样本信息；获取植被样本的化学计量内稳性指数一和土壤样本的化学计量内稳性比二；将植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二输入至内稳性指数模型中，以利用内稳性指数模型对植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二进行处理，得到植被样本的内稳态维持能力值；根据内稳态维持能力值确定植被样本所对应的人工林群落的内稳性。本发明解决了相关技术中在对人工林的碳氮磷进行内稳性分析时，分析对象比较单一，使得分析结果可靠性较低的技术问题。

说明书

技术领域

本发明涉及数据分析处理技术领域，具体而言，涉及一种人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定方法及装置。

背景技术

生态化学计量学是关于生态系统不同成分相互作用过程中各元素的比例关系特征的研究，覆盖了个体、种群、群落、生态系统、景观和区域各个层次。自然界中，C大约占有机体干物质的50％左右，N元素大约占蛋白质中的16％，P占核酸组成的9.5％。从物种个体到整个生态系统，C、N、P元素之间都是相互作用的。运用生态化学计量学理论，可以对生态系统限制性元素进行判断，并在空间尺度上研究碳氮磷生物地球化学循环，不断丰富生态系统不同元素耦合循环的理论体系，对生态系统演替与衰退做出预判以及揭示土壤－植物－凋落物－微生物化学计量关系及相互影响机制。

土壤环境中蕴含的营养元素可直接影响植物的生长，而植被群落通过反馈机制调控土壤中的养分含量。大气中的二氧化碳被陆地植被固定，合成糖类等有机质储存在体内，以凋落物的形式囤积在表层土壤，凭借风蚀和冲刷等作用逐步进入深层土壤中，部分被微生物分解。土壤微生物在分解有机质的过程中，既要消耗C元素用作能量，同时需要N元素合成所需蛋白质。由此可知，土壤中C/N值越高，微生物分解有机物的速率越慢，而C/N值低的土壤，矿化作用的速率越快，表明土壤中有效氮的含量更高。土壤微生物通过调整环境中有效元素的矿化速率，从而方便成比例的从环境中获取生长所需要C、N、P。土壤中某种元素含量较少或供应不充分将会导致该元素的矿化速率增加。因此C/N值和C/P值可以作为判断土壤矿化能力的指标，反映土壤中N或P元素有效性。

内稳性理论指生物在面对环境中元素含量或可利用性发生变化时维持自身养分含量和计量比的相对稳定，是生态化学计量学的核心概念之一。内稳性逐步运用到藻类、浮游动物和草本等较高级的生物中，其理论得到不断丰富和发展。植物的内稳性特征与环境养分含量及有效性息息相关。植被面对环境变化，通过生理生化等过程维持自身某元素特征的稳定。内稳性强的物种通过维持自身养分相对稳定的能力强，当环境中氮或磷元素含量低或有效性低时，植被会改变相关性状等变化，以保持体内养分相对稳定。

然而，目前对人工林进行内稳性分析一般是采用仅对植被群落进行分析，而且在分析过程中采用单一的分析方式，从而得到的分析结果可靠性较低，对于人工林的维护参考价值较低。

针对上述相关技术中在对人工林的碳氮磷进行内稳性分析时，分析对象比较单一，使得分析结果可靠性较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定方法及装置，以至少解决相关技术中在对人工林的碳氮磷进行内稳性分析时，分析对象比较单一，使得分析结果可靠性较低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定方法，包括：获取各采样点的植被样本信息和土壤样本信息，其中，所述采样点是从不同人工林地中确定的植被样本的采样地点，所述植被样本信息至少包括：碳含量值、氮含量值、磷含量值，所述土壤样本信息至少包括：有机碳含量值、总氮含量值、总磷含量值；获取所述植被样本的化学计量内稳性指数一和土壤样本的化学计量内稳性比二；将所述植被样本信息，所述土壤样本信息，所述化学计量内稳性指数一以及所述化学计量内稳性指数二输入至内稳性指数模型中，以利用所述内稳性指数模型对所述植被样本信息，所述土壤样本信息，所述化学计量内稳性指数一以及所述化学计量内稳性指数二进行处理，得到所述植被样本的内稳态维持能力值；根据所述内稳态维持能力值确定所述植被样本所对应的人工林群落的内稳性。

可选地，获取各采样点的植被样本信息，包括：确定人工林群落的采样点；确定各所述采样点的植被类型；根据各所述采样点的植被类型对所述各采样点进行采样，得到各所述采样点的所述植被样本；对各所述采样点的所述植被样本进行分析，得到各所述采样点的所述植被样本信息。

可选地，获取各采样点的土壤样本信息，包括：确定人工林群落的采样点；获取各所述采样点的土壤样本；对各所述采样点的所述土壤样本进行分析，得到各所述采样点的所述土壤样本信息。

可选地，对各所述采样点的所述植被样本进行分析，得到各所述采样点的所述植被样本信息，包括：对各所述采样点的所述植被样本执行清洗操作，得到清洗后的所述植被样本；对清洗后的所述植被样本执行分离操作，以得到所述植被样本的地上部分和地下部分；对所述地上部分和所述地下部分分别执行烘干操作，得到烘干后的所述地上部分和所述地下部分；对烘干后的所述地上部分和所述地下部分执行粉碎操作，得到粉碎后的所述地上部分和所述地下部分；对粉碎后的所述地上部分和所述地下部分进行分析，得到各所述采样点的所述植被样本信息。

可选地，对各所述采样点的所述植被样本进行分析，得到各所述采样点的所述植被样本信息，包括：将各所述采样点的所述植被样本输入元素分析仪器，以利用所述元素分析仪器对各所述采样点的所述植被样本进行分析，得到各所述采样点的所述植被样本中的所述碳含量值和所述氮含量值；对各所述采样点的所述植被样本采用钼锑抗比色法进行分析，得到各所述采样点的所述植被样本中的所述磷含量值。

可选地，对各所述采样点的所述土壤样本进行分析，得到各所述采样点的所述土壤样本信息，包括：对所述土壤样本进行风干处理，得到风干后的所述土壤样本；对风干后的所述土壤样本执行研磨操作，得到研磨后的所述土壤样本；对研磨后的所述土壤样本的有机碳采用重铬酸钾容量法进行分析，得到所述土壤样本的所述有机碳含量值；对研磨后的所述土壤样本的氮采用元素分析仪器进行分析，得到所述土壤样本的所述总氮含量值；对研磨后的所述土壤样本的磷采用钼酸铵分光光度法进行分析，得到所述土壤样本的所述总磷含量值。

可选地，将所述植被样本信息，所述土壤样本信息，所述化学计量内稳性指数一以及所述化学计量内稳性指数二输入至内稳性指数模型中，以利用所述内稳性指数模型对所述植被样本信息，所述土壤样本信息，所述化学计量内稳性指数一以及所述化学计量内稳性指数二进行处理，得到所述植被样本的内稳态维持能力值，包括：利用所述内稳性指数模型中公式对所述植被样本信息，所述土壤样本信息，所述化学计量内稳性指数一以及所述化学计量内稳性指数二进行处理，得到所述植被样本的内稳态维持能力值，其中，所述公式为：

可选地，根据所述内稳态维持能力值确定所述植被样本所对应的人工林群落的内稳性，包括：确定各所述内稳态维持能力值、各所述土壤样本信息以及各所述植被样本信息的特征值，其中，所述特征值至少包括：均值、方差以及变异系数；根据所述特征值生成各所述采样点中群落信息的数据图，其中，所述数据图至少包括：各所述采样点内物种和群落地上部分和地下部分、各所述采样点的所述土壤样本的碳氮磷含量。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定装置，包括：第一获取单元，用于获取各采样点的植被样本信息和土壤样本信息，其中，所述采样点是从不同人工林地中确定的植被样本的采样地点，所述植被样本信息至少包括：碳含量值、氮含量值、磷含量值，所述土壤样本信息至少包括：有机碳含量值、总氮含量值、总磷含量值；第二获取单元，用于获取所述植被样本的化学计量内稳性指数一和土壤样本的化学计量内稳性比二；处理单元，用于将所述植被样本信息，所述土壤样本信息，所述化学计量内稳性指数一以及所述化学计量内稳性指数二输入至内稳性指数模型中，以利用所述内稳性指数模型对所述植被样本信息，所述土壤样本信息，所述化学计量内稳性指数一以及所述化学计量内稳性指数二进行处理，得到所述植被样本的内稳态维持能力值；确定单元，用于根据所述内稳态维持能力值确定所述植被样本所对应的人工林群落的内稳性。

可选地，所述第一获取单元，包括：第一确定模块，用于确定人工林群落的采样点；第二确定模块，用于确定各所述采样点的植被类型；采样模块，用于根据各所述采样点的植被类型对所述各采样点进行采样，得到各所述采样点的所述植被样本；第一分析模块，用于对各所述采样点的所述植被样本进行分析，得到各所述采样点的所述植被样本信息。

可选地，所述第一获取单元，包括：第三确定模块，用于确定人工林群落的采样点；第一获取模块，用于获取各所述采样点的土壤样本；第二分析模块，用于对各所述采样点的所述土壤样本进行分析，得到各所述采样点的所述土壤样本信息。

可选地，所述第一分析模块，包括：清洗子模块，用于对各所述采样点的所述植被样本执行清洗操作，得到清洗后的所述植被样本；分离子模块，用于对清洗后的所述植被样本执行分离操作，以得到所述植被样本的地上部分和地下部分；烘干子模块，用于对所述地上部分和所述地下部分分别执行烘干操作，得到烘干后的所述地上部分和所述地下部分；粉碎子模块，用于对烘干后的所述地上部分和所述地下部分执行粉碎操作，得到粉碎后的所述地上部分和所述地下部分；第一分析子模块，用于对粉碎后的所述地上部分和所述地下部分进行分析，得到各所述采样点的所述植被样本信息。

可选地，所述第一分析模块，包括：第二分析子模块，用于将各所述采样点的所述植被样本输入元素分析仪器，以利用所述元素分析仪器对各所述采样点的所述植被样本进行分析，得到各所述采样点的所述植被样本中的所述碳含量值和所述氮含量值；第三分析子模块，用于对各所述采样点的所述植被样本采用钼锑抗比色法进行分析，得到各所述采样点的所述植被样本中的所述磷含量值。

可选地，所述第二分析模块，包括：风干子模块，用于对所述土壤样本进行风干处理，得到风干后的所述土壤样本；研磨子模块，用于对风干后的所述土壤样本执行研磨操作，得到研磨后的所述土壤样本；第四分析子模块，用于对研磨后的所述土壤样本的有机碳采用重铬酸钾容量法进行分析，得到所述土壤样本的所述有机碳含量值；对研磨后的所述土壤样本的氮采用元素分析仪器进行分析，得到所述土壤样本的所述总氮含量值；对研磨后的所述土壤样本的磷采用钼酸铵分光光度法进行分析，得到所述土壤样本的所述总磷含量值。

可选地，所述处理单元，包括：处理模块，用于利用所述内稳性指数模型中公式对所述植被样本信息，所述土壤样本信息，所述化学计量内稳性指数一以及所述化学计量内稳性指数二进行处理，得到所述植被样本的内稳态维持能力值，其中，所述公式为：

可选地，所述确定单元，包括：第四确定模块，用于确定各所述内稳态维持能力值、各所述土壤样本信息以及各所述植被样本信息的特征值，其中，所述特征值至少包括：均值、方差以及变异系数；生成模块，用于根据所述特征值生成各所述采样点中群落信息的数据图，其中，所述数据图至少包括：各所述采样点内物种和群落地上部分和地下部分、各所述采样点的所述土壤样本的碳氮磷含量。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行上述中任意一项所述的人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定方法。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述中任意一项所述的人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定方法。

在本发明实施例中，获取各采样点的植被样本信息和土壤样本信息，其中，采样点是从不同人工林地中确定的植被样本的采样地点，植被样本信息至少包括：碳含量值、氮含量值、磷含量值，土壤样本信息至少包括：有机碳含量值、总氮含量值、总磷含量值；获取植被样本的化学计量内稳性指数一和土壤样本的化学计量内稳性比二；将植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二输入至内稳性指数模型中，以利用内稳性指数模型对植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二进行处理，得到植被样本的内稳态维持能力值；根据内稳态维持能力值确定植被样本所对应的人工林群落的内稳性。通过本发明提供的技术方案，实现了根据各采样点的植被样本的信息和土壤样本的信息、植被样本的化学计量内稳性指数和土壤样本的化学计量内稳性比这些数据来确定人工群落的内稳性的目的，达到了提高对人工林群落的内稳性进行分析的可靠性的技术效果，为人工林群落的维护提供了较高的数据基础，能够更好地指导工作人员进行人工群落生态内稳性修复，进而解决了相关技术中在对人工林的碳氮磷进行内稳性分析时，分析对象比较单一，使得分析结果可靠性较低的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例，提供了一种人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定方法的流程图，如图1所示，该人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定方法包括如下步骤：

步骤S102，获取各采样点的植被样本信息和土壤样本信息，其中，采样点是从不同人工林地中确定的植被样本的采样地点，植被样本信息至少包括：碳含量值、氮含量值、磷含量值，土壤样本信息至少包括：有机碳含量值、总氮含量值、总磷含量值。

在该实施例中，可以获取各采样点的植被样本的信息，例如，C、N、P含量；同时可以获取植被样本所在土壤的土壤样本的信息，例如，有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)。

步骤S104，获取植被样本的化学计量内稳性指数一和土壤样本的化学计量内稳性比二。

步骤S106，将植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二输入至内稳性指数模型中，以利用内稳性指数模型对植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二进行处理，得到植被样本的内稳态维持能力值。

步骤S108，根据内稳态维持能力值确定植被样本所对应的人工林群落的内稳性。

由上可知，在本发明实施例中，可以先获取各采样点的植被样本信息和土壤样本信息，其中，采样点是从不同人工林地中确定的植被样本的采样地点，植被样本信息至少包括：碳含量值、氮含量值、磷含量值，土壤样本信息至少包括：有机碳含量值、总氮含量值、总磷含量值；获取植被样本的化学计量内稳性指数一和土壤样本的化学计量内稳性比二；将植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二输入至内稳性指数模型中，以利用内稳性指数模型对植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二进行处理，得到植被样本的内稳态维持能力值；根据内稳态维持能力值确定植被样本所对应的人工林群落的内稳性，实现了根据各采样点的植被样本的信息和土壤样本的信息、植被样本的化学计量内稳性指数和土壤样本的化学计量内稳性比这些数据来确定人工群落的内稳性的目的，达到了提高对人工林群落的内稳性进行分析的可靠性的技术效果，为人工林群落的维护提供了较高的数据基础，能够更好地指导工作人员进行人工群落生态内稳性修复。

因此，通过本发明实施例提供的技术方案，解决了相关技术中在对人工林的碳氮磷进行内稳性分析时，分析对象比较单一，使得分析结果可靠性较低的技术问题。

根据本发明上述实施例，获取各采样点的植被样本信息，包括：确定人工林群落的采样点；确定各采样点的植被类型；根据各采样点的植被类型对各采样点进行采样，得到各采样点的植被样本；对各采样点的植被样本进行分析，得到各采样点的植被样本信息。

通过该实施例记载的上述内容，可以进行植被样品采集，例如，按照不同人工林确定采样地点，调查样地内的植被类型，根据群落调查的结果，对每个样地整体取样。

根据本发明上述实施例，获取各采样点的土壤样本信息，包括：确定人工林群落的采样点；获取各采样点的土壤样本；对各采样点的土壤样本进行分析，得到各采样点的土壤样本信息。

通过该实施例记载的上述内容，可以进行土壤样品采集，例如，选择的样地进行土壤样品的采集。在1m×1m的小样方内随机选择3个采样点，去除地表枯落物和植物残体后，用直径为5cm的土钻取0-50cm的土壤大约500g，将其放入备好的自封袋中。

其中，这里取样的深度为0-50cm的土壤。

根据本发明上述实施例，对各采样点的植被样本进行分析，得到各采样点的植被样本信息，包括：对各采样点的植被样本执行清洗操作，得到清洗后的植被样本；对清洗后的植被样本执行分离操作，以得到植被样本的地上部分和地下部分；对地上部分和地下部分分别执行烘干操作，得到烘干后的地上部分和地下部分；对烘干后的地上部分和地下部分执行粉碎操作，得到粉碎后的地上部分和地下部分；对粉碎后的地上部分和地下部分进行分析，得到各采样点的植被样本信息。

在该实施例中，主要是进行植被样品的处理，例如，可以对采集到的植被样品进行洗净晾干，接着将地上部分(叶和茎)与地下部分(根)分开，然后分别放入60℃烘箱内烘48h。用粉碎机将待处理样品粉碎，之后过100目筛，将其放入标记好的聚乙烯自封袋中，以便测定样品中的C、N、P。

在上述实施例中，对各采样点的植被样本进行分析，得到各采样点的植被样本信息，包括：将各采样点的植被样本输入元素分析仪器，以利用元素分析仪器对各采样点的植被样本进行分析，得到各采样点的植被样本中的碳含量值和氮含量值；对各采样点的植被样本采用钼锑抗比色法进行分析，得到各采样点的植被样本中的磷含量值。

在该实施例中，主要是进行植被样品的指标测定，具体地，植物的总C含量和总N含量用元素分析仪测定，总P含量经H2SO4-H2O2消煮分解后，采用钼锑抗比色法测定，从而可以得到比较可靠的植被样品指标。

根据本发明上述实施例，对各采样点的土壤样本进行分析，得到各采样点的土壤样本信息，包括：对土壤样本进行风干处理，得到风干后的土壤样本；对风干后的土壤样本执行研磨操作，得到研磨后的土壤样本；对研磨后的土壤样本的有机碳采用重铬酸钾容量法进行分析，得到土壤样本的有机碳含量值；对研磨后的土壤样本的氮采用元素分析仪器进行分析，得到土壤样本的总氮含量值；对研磨后的土壤样本的磷采用钼酸铵分光光度法进行分析，得到土壤样本的总磷含量值。

在该实施例中，主要是进行植被样品的处理以及指标测定，具体地，可将土壤样品自然风干48h，然后进行研磨，之后100目筛，放入标记好的聚乙烯袋中保存待测。有机碳(TOC)采用重铬酸钾容量法测定，总氮(TN)采用元素分析仪测定，总磷(TP)采用钼酸铵分光光度法测定。

其中，对群落植物的重要值、群落α多样性、生态内稳性指数进行计算。重要值可以量化群落种物种的优势度。一般来说，群落中重要值相对较高的物种往往占据着优势地位，对群落稳定性至关重要。α多样性反映局域均匀的环境中的物种数量，利用公式计算群落α多样性指数。化学计量内稳性指数对预测物种在种群动态、食物网和养分循环中的角色有着重要作用。有机体的化学计量内稳性特征与环境化学计量内稳性特征的关系可用内稳性指数模型表示(Homeostasis index,H)：

在本发明实施例中，将植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二输入至内稳性指数模型中，以利用内稳性指数模型对植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二进行处理，得到植被样本的内稳态维持能力值，包括：利用内稳性指数模型中公式对植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二进行处理，得到植被样本的内稳态维持能力值，其中，公式为：

其中，H>1可视为具有维持内稳态的能力。

根据本发明上述实施例，根据内稳态维持能力值确定植被样本所对应的人工林群落的内稳性，可以包括：确定各内稳态维持能力值、各土壤样本信息以及各植被样本信息的特征值，其中，特征值至少包括：均值、方差以及变异系数；根据特征值生成各采样点中群落信息的数据图，其中，数据图至少包括：各采样点内物种和群落地上部分和地下部分、各采样点的土壤样本的碳氮磷含量。

在该实施例中，可以exce l中对数据进行汇总，并做简单处理，计算其均值、方差和变异系数。在SPSS 26.0中进行ANOVA单因素方差分析。用or igin2020作图。

其中，在得到数据图后，可从数据图中分析并得出不同样地内物种和群落地上部分和地下部分以及土壤的C、N、P生态化学计量内稳性特征及不同人工林C、N、P含量及其计量比值间的关系。

其中，不同人工林优势种内稳性存在差异性，所有样地优势种均具有N元素内稳性，且HN、HP和HN/P均>1，表明均具备内稳性。群落中优势种的内稳性可反映群落的内稳性。HN/P因为不受某种元素含量的变化而变化，更能体现植被内在的稳定性。因此，在所有人工林中，表1中S1和S6样地的内稳性指数最高，且均大于4，表明其属于稳态型。在无外界干扰的情况下，这两个样地的内稳性较强，具有更强的生产力。S4样地内优势种的内稳性指数在所有样地中最低，表明该植被在样地内的对环境的适应能力在下降。

表1

此外，人工林林下植被的HN、HP和HN/P大于1，且总体表现为HN/P>HN>HP植物地上部分的HN/P内稳性指数高于地下部分，而HN和HP在不同植物之间地上地下有一定的差异性差异，体现了不同物种的适应性策略。S1和S6样地的内稳性指数最高，且均大于4，表明其属于稳态型，S4样地内优势种的内稳性指数在所有样地中最低。

荒漠草原采煤塌陷区不同人工林中，土壤C含量较高的是榆叶梅(S4)、山杏(S7)和樟子松(S9)样地，紫穗槐(S1)和黑沙蒿(S6)样地的C含量相对较少。N含量较高的是山杏(S7)和樟子松样地(S9)，其余样地之间差别不大，均低于全国平均水平。P含量较高的是榆叶梅(S4)和沙柳(S3)样地，山杏(S7)小叶杨(S8)樟子松(S9)样地P含量较小。总体上，乔木林土壤的C、N含量高于灌木林，P含量低于灌木林。榆叶梅(S4)样地的C/N值最高，紫穗槐(S1)和沙柳(S3)样地较小。山杏(S7)、小叶杨(S8)和樟子松(S9)样地土壤C/P值和N/P较高，另外6组相对较低。C/N在乔木林和灌木林土壤之间差别不大，C/P和N/P表现为乔木林高于灌木林，表明乔木林土壤的矿化效率低，土壤P的有效性较低。榆叶梅样地(S4)土壤相较于P更缺乏N元素，山杏(S7)、小叶杨(S8)和樟子松(S9)样地相较于N更缺乏P元素，紫穗槐(S1)、柠条(S2)、沙柳(S3)、花棒(S5)和黑沙蒿(S6)样地同时缺乏N和P元素。综合来看，整片区域土壤均缺N元素，乔木林土壤表现为相比于N更缺乏P元素，灌木林N、P元素同时缺乏。

需要说明的是，不同人工林林下植被对N、P的利用效率有差异，总体表现为禾本科植被更缺P元素。植被地上部分C、N、P元素含量大于地下部分，说明地上部分生长较地下部分旺盛。同一样地内的不同物种的C、N、P化学计量特征具有差异性。共有48.4％的植被缺N元素，禾本科占缺N植物中73.3％，41.9％的植被缺P元素各种类分布较平均。

此外，需要说明的是，不同人工林林下主要植被的内稳性特征有差异。人工林林下不同植被的碳氮磷化学计量内稳性指数不同，同种植被地上地下部分的内稳性指数不一致，禾本科植被的内稳性要高于其余物种。人工林林下植被的HN、HP和HN/P大于1，且总体表现为HN/P>HN>HP。植物地上部分的HN/P内稳性指数高于地下部分，而HN和HP在不同植物之间地上地下有一定的差异性差异，体现了不同物种的适应性策略。S1和S6样地的内稳性指数最高，且均大于4，表明其属于稳态型，S4样地内优势种的内稳性指数在所有样地中最低。

通过本发明实施例提供的上述技术方案，可以通过对研究区域的林下植物土壤C、N、P化学计量特征研究，分析当地不同样地林下主要植被的生长适应性策略，并判断植被生长的限制性元素，并探究其内稳性特征，从而有助于揭示林分的养分限制情况，能够更好地对当地植被进行建设。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定方法的人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定装置，图2是根据本发明实施例的人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定装置的示意图，如图2所示，该装置包括：第一获取单元21，第二获取单元23，处理单元25以及确定单元27。下面对该人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定装置进行说明。

第一获取单元21，用于获取各采样点的植被样本信息和土壤样本信息，其中，采样点是从不同人工林地中确定的植被样本的采样地点，植被样本信息至少包括：碳含量值、氮含量值、磷含量值，土壤样本信息至少包括：有机碳含量值、总氮含量值、总磷含量值。

第二获取单元23，用于获取植被样本的化学计量内稳性指数一和土壤样本的化学计量内稳性比二。

处理单元25，用于将植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二输入至内稳性指数模型中，以利用内稳性指数模型对植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二进行处理，得到植被样本的内稳态维持能力值。

确定单元27，用于根据内稳态维持能力值确定植被样本所对应的人工林群落的内稳性。

此处需要说明的是，上述第一获取单元21，第二获取单元23，处理单元25以及确定单元27对应于上述实施例中的步骤S102至步骤S108，四个单元与对应的步骤所实现的实例和应用场景相同，但不限于上述实施例所公开的内容。

由上可知，本发明上述实施例记载的方案中，可以利用第一获取单元获取各采样点的植被样本信息和土壤样本信息，其中，采样点是从不同人工林地中确定的植被样本的采样地点，植被样本信息至少包括：碳含量值、氮含量值、磷含量值，土壤样本信息至少包括：有机碳含量值、总氮含量值、总磷含量值；接着利用第二获取单元获取植被样本的化学计量内稳性指数一和土壤样本的化学计量内稳性比二；然后利用处理单元将植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二输入至内稳性指数模型中，以利用内稳性指数模型对植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二进行处理，得到植被样本的内稳态维持能力值；最后利用确定单元根据内稳态维持能力值确定植被样本所对应的人工林群落的内稳性，实现了根据各采样点的植被样本的信息和土壤样本的信息、植被样本的化学计量内稳性指数和土壤样本的化学计量内稳性比这些数据来确定人工群落的内稳性的目的，达到了提高对人工林群落的内稳性进行分析的可靠性的技术效果，为人工林群落的维护提供了较高的数据基础，能够更好地指导工作人员进行人工群落生态内稳性修复。

因此，通过本发明实施例提供的技术方案，解决了相关技术中在对人工林的碳氮磷进行内稳性分析时，分析对象比较单一，使得分析结果可靠性较低的技术问题。

可选地，第一获取单元，包括：第一确定模块，用于确定人工林群落的采样点；第二确定模块，用于确定各采样点的植被类型；采样模块，用于根据各采样点的植被类型对各采样点进行采样，得到各采样点的植被样本；第一分析模块，用于对各采样点的植被样本进行分析，得到各采样点的植被样本信息。

可选地，第一获取单元，包括：第三确定模块，用于确定人工林群落的采样点；第一获取模块，用于获取各采样点的土壤样本；第二分析模块，用于对各采样点的土壤样本进行分析，得到各采样点的土壤样本信息。

可选地，第一分析模块，包括：清洗子模块，用于对各采样点的植被样本执行清洗操作，得到清洗后的植被样本；分离子模块，用于对清洗后的植被样本执行分离操作，以得到植被样本的地上部分和地下部分；烘干子模块，用于对地上部分和地下部分分别执行烘干操作，得到烘干后的地上部分和地下部分；粉碎子模块，用于对烘干后的地上部分和地下部分执行粉碎操作，得到粉碎后的地上部分和地下部分；第一分析子模块，用于对粉碎后的地上部分和地下部分进行分析，得到各采样点的植被样本信息。

可选地，第一分析模块，包括：第二分析子模块，用于将各采样点的植被样本输入元素分析仪器，以利用元素分析仪器对各采样点的植被样本进行分析，得到各采样点的植被样本中的碳含量值和氮含量值；第三分析子模块，用于对各采样点的植被样本采用钼锑抗比色法进行分析，得到各采样点的植被样本中的磷含量值。

可选地，第二分析模块，包括：风干子模块，用于对土壤样本进行风干处理，得到风干后的土壤样本；研磨子模块，用于对风干后的土壤样本执行研磨操作，得到研磨后的土壤样本；第四分析子模块，用于对研磨后的土壤样本的有机碳采用重铬酸钾容量法进行分析，得到土壤样本的有机碳含量值；对研磨后的土壤样本的氮采用元素分析仪器进行分析，得到土壤样本的总氮含量值；对研磨后的土壤样本的磷采用钼酸铵分光光度法进行分析，得到土壤样本的总磷含量值。

可选地，处理单元，包括：处理模块，用于利用内稳性指数模型中公式对植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二进行处理，得到植被样本的内稳态维持能力值，其中，公式为：

可选地，确定单元，包括：第四确定模块，用于确定各内稳态维持能力值、各土壤样本信息以及各植被样本信息的特征值，其中，特征值至少包括：均值、方差以及变异系数；生成模块，用于根据特征值生成各采样点中群落信息的数据图，其中，数据图至少包括：各采样点内物种和群落地上部分和地下部分、各采样点的土壤样本的碳氮磷含量。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，程序执行上述中任意一项的人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定方法。

可选地，在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于通信设备群中的任意一个通信设备中。

可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：获取各采样点的植被样本信息和土壤样本信息，其中，采样点是从不同人工林地中确定的植被样本的采样地点，植被样本信息至少包括：碳含量值、氮含量值、磷含量值，土壤样本信息至少包括：有机碳含量值、总氮含量值、总磷含量值；获取植被样本的化学计量内稳性指数一和土壤样本的化学计量内稳性比二；将植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二输入至内稳性指数模型中，以利用内稳性指数模型对植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二进行处理，得到植被样本的内稳态维持能力值；根据内稳态维持能力值确定植被样本所对应的人工林群落的内稳性。

可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：确定人工林群落的采样点；确定各采样点的植被类型；根据各采样点的植被类型对各采样点进行采样，得到各采样点的植被样本；对各采样点的植被样本进行分析，得到各采样点的植被样本信息。

可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：确定人工林群落的采样点；获取各采样点的土壤样本；对各采样点的土壤样本进行分析，得到各采样点的土壤样本信息。

可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：对各采样点的植被样本执行清洗操作，得到清洗后的植被样本；对清洗后的植被样本执行分离操作，以得到植被样本的地上部分和地下部分；对地上部分和地下部分分别执行烘干操作，得到烘干后的地上部分和地下部分；对烘干后的地上部分和地下部分执行粉碎操作，得到粉碎后的地上部分和地下部分；对粉碎后的地上部分和地下部分进行分析，得到各采样点的植被样本信息。

可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：将各采样点的植被样本输入元素分析仪器，以利用元素分析仪器对各采样点的植被样本进行分析，得到各采样点的植被样本中的碳含量值和氮含量值；对各采样点的植被样本采用钼锑抗比色法进行分析，得到各采样点的植被样本中的磷含量值。

可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：对土壤样本进行风干处理，得到风干后的土壤样本；对风干后的土壤样本执行研磨操作，得到研磨后的土壤样本；对研磨后的土壤样本的有机碳采用重铬酸钾容量法进行分析，得到土壤样本的有机碳含量值；对研磨后的土壤样本的氮采用元素分析仪器进行分析，得到土壤样本的总氮含量值；对研磨后的土壤样本的磷采用钼酸铵分光光度法进行分析，得到土壤样本的总磷含量值。

可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：利用内稳性指数模型中公式对植被样本信息，土壤样本信息，化学计量内稳性指数一以及化学计量内稳性指数二进行处理，得到植被样本的内稳态维持能力值，其中，公式为：

可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：确定各内稳态维持能力值、各土壤样本信息以及各植被样本信息的特征值，其中，特征值至少包括：均值、方差以及变异系数；根据特征值生成各采样点中群落信息的数据图，其中，数据图至少包括：各采样点内物种和群落地上部分和地下部分、各采样点的土壤样本的碳氮磷含量。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述中任意一项的人工林群落中碳氮磷化学计量内稳性的确定方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-On ly Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。