论文部分内容阅读
华北落叶松(Larix principis-rupprechtii Mayr)是我国北方中山以上山地的主要造林树种,是营造良好速生丰产林的重要树种之一,对水源涵养、水土保持和林区生态系统的形成与维护起着重要的作用。近年来,华北落叶松人工林存在人工林树种单一,稳定性差,生产力不高,风倒雪折危害频发,病虫害严重和人工林林地质量降低等问题。这些问题严重影响到落叶松人工林的可持续发展和经营。氮和磷不仅是植物生长的基本营养元素,还是限制陆地生态系统植物生长发育的主要营养因子,氮磷施肥能够改变华北落叶松对土壤养分的吸收和利用,从而影响华北落叶松人工林的生长和林地土壤环境改善。本研究以秦岭北麓23年华北落叶松人工林为研究对象,在陕西省太白县林业局南滩苗圃林场开展施肥试验,连续第四年对华北落叶松人工林地进行氮磷施肥,测定了华北落叶松根茎叶有机碳、全氮、全磷、全钾和土壤有机碳、速效氮、速效磷和速效钾含量。分析施肥对华北落叶松不同器官碳氮磷钾含量和生态化学计量特征的影响以及季节变化特征,探究施肥对华北落叶松林地土壤养分含量及其季节变化的影响。明确华北落叶松N、P、K养分回收效率。探讨养分回收效率与C、N、P、K生态化学计量特征的内在联系。为研究华北落叶松养分吸收、利用和归还机制提供理论基础。主要研究结果如下:(1)氮磷施肥显著影响了华北落叶松根茎叶氮磷钾含量。施肥对针叶和茎干有机碳含量无显著影响;氮磷配施显著提高了细根有机碳平均含量3.32%和5.43%。施氮肥可以提高针叶和细根全氮含量,施肥量为150 kg·hm-2+P 75 kg·hm-2时效果最显著;施肥量为P 150 kg·hm-2、N 75 kg·hm-2+P 75 kg·hm-2和N 150kg·hm-2+P 75 kg·hm-2时均显著提高了针叶、茎干和细根全磷含量,表明华北落叶松林地受到一定程度的N限制和P限制。氮磷施肥对针叶全钾含量无显著影响;施磷肥显著促进细根对K素的吸收。华北落叶松针叶碳氮磷钾含量均呈明显季节变化,有机碳季节变异性最小,全钾最大;茎干养分季节变异性最小;细根全氮含量整体呈“升高-降低”趋势,与全磷含量相反。针叶和细根可以很好的表征养分的亏缺,7-8月是诊断养分缺乏的最佳时间。(2)施肥量为N 75 kg·hm-2+P 75 kg·hm-2和N 150 kg·hm-2+P 75 kg·hm-2时显著提高了土壤有机碳含量,单施氮肥和氮磷配施能够显著提高土壤速效氮含量,施肥量为N 150 kg·hm-2+P 75 kg·hm-2的效果最好,单施磷肥和氮磷配施显著提高了速效磷含量,施肥量以P 75 kg·hm-2效果最明显,表明施肥可以显著提高土壤养分的可利用性。施肥量为P 75 kg·hm-2时还可以提高土壤速效钾含量。土壤有机碳和速效养分含量均具明显的季节性,速效氮的季节变异性最大,速效磷最小。(3)氮磷施肥显著影响了华北落叶松针叶的生态化学计量比,能够较好的判断养分的限制情况,施肥量为N 75和150 kg·hm-2、N 75 kg·hm-2+P 75 kg·hm-2和N 150 kg·hm-2+P 75 kg·hm-2能显著提高针叶C:N、N:K和N:P比,表明施肥提高了针叶N含量,施肥量为P 75 kg·hm-2、N 75 kg·hm-2+P 75 kg·hm-2和N 150 kg·hm-2+P 75 kg·hm-2时显著降低了C:P,提高了P:K,表明施肥提高了针叶P含量,氮磷施肥改变了土壤N、P养分供应,根据养分限制性判断理论,华北落叶松生长主要受到N限制。(4)细根养分的生态化学计量比能反映植物对养分吸收利用情况,施肥量为N 75和150 kg·hm-2、N 75 kg·hm-2+P 75 kg·hm-2和N 150 kg·hm-2+P 75kg·hm-2时显著提高了细根C:N和N:K,施肥量为P 75 kg·hm-2、N 75 kg·hm-2+P 75 kg·hm-2和N 150 kg·hm-2+P 75 kg·hm-2时均显著降低了细根C:P,显著提高了细根P:K。氮磷施肥显著提高了细根N、P含量,提高了细根的生长速率。(5)华北落叶松林地土壤的速效养分与华北落叶松根茎叶碳氮磷钾含量有密切的相关关系,其土壤速效养分含量显著影响华北落叶松的生长;华北落叶松的N、P的回收率均高于全球平均水平,且施氮磷肥分别降低了N、P的回收效率,从另一个角度说明了土壤需要一定的氮磷补充。