四川盆地主要人工林生态化学计量特征及分布格局

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生态化学计量是认识植物体化学元素相对比例关系及其在生态过程中随生物/非生物因子共变耦合规律的关键途径,可为人工林经营培育中制定不同层次资源“需求-供应”状况的养分管理策略提供数据基础。为了解四川盆地人工林C、N、P计量特征及其分布格局,以该区域巨桉(Eucalyptus grandis)、柏木(Cupressus funebris)、马尾松(Pinus massoniana)及杉木(Cunninghamia lanceolata)四种主要人工林为研究对象,在其主要栽培区内共选择288个标准样地进行调查采样,分别测定不同龄组及不同立地条件下各树种叶片C、N、P含量,并计算其C:N、C:P和N:P化学计量特征值。结果表明:1)四种主要人工林(巨桉、柏木、马尾松和杉木)平均TC、TN、TP分别为(529.30±21.52)g kg-1、(10.05±0.77)g kg-1、(1.08±0.21)g kg-1,C:N、C:P、N:P分别为53.31±5.81、509.29±106.92、9.51±1.58。从大尺度地理格局来看,研究区内人工林整体呈现“N、P相对稀缺”的养分格局,而N元素可能更容易成为其生长发育过程中的限制性养分。四种人工林在盆中(N:P为9.73±2.22)、盆南(N:P为9.09±1.27)、盆北(N:P为9.88±0.42)、盆西(N:P为9.54±1.79)均受N限制且盆南最严重;在平原(N:P为7.75±0.25)和丘陵(N:P为9.53±0.54)均受N限制且平原最严重,山地(N:P为10.01±0.83)受N、P共同限制或不受限制;在紫色土(N:P为9.37±1.42)和黄壤(N:P为9.15±1.66)中均受N限制。2)四种主要人工林TC、TN、TP及其计量比分布总体受到物种、立地、龄组及其交互作用的显著影响(p<0.05),植物养分分布特征具有物种差异性、立地差异性和龄组差异性。不同人工林相比较,巨桉和杉木在各立地类型中均主要受N限制(N:P分别为7.88±0.34、9.23±0.35);柏木在盆北区域(N:P为10.04±0.26)和山地地貌(N:P为10.04±0.24)中受N、P共同限制或不受限制,其余各立地内均受N限制严重(N:P为9.65±0.46);马尾松除在盆北区域(N:P为9.77±0.12)内受N限制,其余各立地内均受N、P共同限制或不受限制(N:P为10.92±1.30)。3)立地类型显著影响不同龄组主要人工林C、N、P化学计量特征。同一龄组内,巨桉所有立地类型均为N、P相对稀缺且受N限制更严重。柏木最佳立地类型Cf-Ⅱ1.11、Cf-Ⅱ21与Cf-Ⅰ1.12中N、P相对不足,生长受N、P共同限制或不受限制;一般立地类型中N、P相对稀缺,部分生长受N限制,部分生长受N、P共同限制或不受限制;较差立地类型Cf-Ⅰ2.21、Cf-Ⅰ1.31与Cf-Ⅰ2.31中N相对稀缺,生长受N限制严重。马尾松最佳立地类型Pm-Ⅰ11、Pm-Ⅰ12、Pm-Ⅰ13、Pm-Ⅰ21、Pm-Ⅱ1.11、Pm-Ⅱ1.21与Pm-Ⅱ1.22和一般立地类型中N、P相对稀缺,生长受N限制或P限制;较差立地类型Pm-Ⅱ1.42、Pm-Ⅱ2.11与Pm-Ⅱ2.21中N相对稀缺,生长受N限制严重。杉木最佳立地类型Cl-Ⅱ1.12、Cl-Ⅱ1.21、Cl-Ⅱ1.22与Cl-Ⅱ1.23和一般立地类型中N、P相对稀缺;较差立地类型Cl-Ⅰ11、Cl-Ⅰ12、Cl-Ⅰ13、Cl-Ⅰ21、Cl-Ⅰ22、Cl-Ⅰ23、Cl-Ⅱ2.11与Cl-Ⅱ2.13中N相对稀缺,所有立地中杉木生长均受N限制严重。4)龄组显著影响不同立地类型主要人工林C、N、P计量特征。同一立地内,巨桉、马尾松和杉木人工林随龄组增加,各自TC、C:N、C:P及N:P先降后升,TN、TP先升后降,柏木人工林变化趋势与之相反。四种主要人工林生长过程受N限制严重(N:P为8.91±1.23),生长后期有所缓解,而马尾松在成熟林阶段转为受P的限制(N:P为16.45±0.56)。结合以上基础数据可从化学计量角度建立高效、简明、合理的养分诊断指标体系,以期在不同年龄阶段或不同立地类型下针对性补充限制性养分元素的供应状况,平衡与调节植物C、N、P计量特征分布格局。同时,可在四种人工林幼龄林阶段施N肥或引入固N植物,在马尾松人工林生长后期施用P肥来科学培育。研究结果对了解我省主要人工林C、N、P养分分布格局,指导其生产实际与可持续经营,构建稳定与健康的人工林生态系统具有重要意义。
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