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以南亚热带退化丘陵生态恢复进程中16种3年生木本植物为对象,研究了叶片重要特征参数间的相互关系、叶N、P回收效率的估算及其与营养限制之间的关系。通过比较不同植物光合作用氮利用效率,为不同立地条件下尤其是热带亚热带氮沉降地区,或磷普遍缺乏地区植被恢复与群落建成的树种选择提供理论基础。通过比较不同植物叶片衰老脱落过程中N、P回收效率,阐明不同树种对现有立地N、P水平的利用效率及养分竞争策略。
获得的主要结论如下:
(1)16种植物叶N、P含量平均值低于全国平均值,N:P的平均值则高于全国的平均水平,印证了全球范围存在随纬度减少N、P含量减少,而N:P增加的规律;叶N含量高的植物具有高的最大净光合速率(Pmax)、光合N利用效率(PNUE),低的比叶重(LMA)和N利用效率(NUE),反之,含N量低的植物具有低的Pmax、PNUE、高的LMA和NUE;Pmax与PNUE表现为极显著正相关,LMA与PNUE为极显著负相关。
(2)成熟叶中N:P(mass)m的平均值为18.4,显著大于N:P的临界值16,可以推断鹤山退化丘陵植被恢复过程中植被在群落水平受P限制。16种植物叶片P含量平均为1.07mgg-1,比全国值1.46mgg-1低26%、全球值(1.77mgg-1)低39%,而土壤全P含量是0.26mgg-1,在中国土壤P养分潜力图中属于最低含量级。可以印证Han等(2005)报道中叶片P含量随土壤P含量的增加而显著增加。
(3)基于叶质量、成熟叶和衰老叶计算的N回收率(Nre(nlass)ms)平均值为44.0%,显著低于世界范围的平均水平(47%);Pre(mass)ms平均值为54.6%,高于世界范围的平均值(51%);此外,Pre(mass)ms显著高于Nre(mass)ms。
(4)基于叶质量、成熟叶和落叶计算得到的叶N和叶P回收率均大于基于叶质量、成熟叶和衰老叶计算的N和P回收率,表明用成熟叶和落叶计算得到的N、P回收率偏高,这也许是因为落叶在脱落后发生部分分解或淋溶淋失所致。基于叶面积、成熟叶和衰老叶计算所得的N与P回收率与基于叶质量计算的回收率无显著差异。一种可能的解释是所研究的14种木本植物的叶面积在衰老过程中变化较大。
(5)在P(N:P(mass)m平均值为18.4)限制的群落中植物更多通过调节衰老叶中P含量和回收率适应限制。衰老叶N:P(mass)s与成熟叶N:P(mass)m极显著正相关,且前者大于后者。植物随着N:P(mass)m的增加,成熟叶P含量减少,其衰老叶在衰老过程中P回收的量比N的回收量越来越大,这也说明P的回收率较N的回收率越来越大。
(6)成熟叶中N含量N(mass)m和N的回收率Nre(mass)ms对衰老叶N含量N(mass)s有显著的影响:N(mass)m和N(mass)s极显著正相关;Nre(mass)ms和N(mass)s之间存在极显著负相关关系。成熟叶中N含量N(mass)m越高、回收率Nre(mass)ms越低,衰老叶N含量N(mass)s越高,NR就越低。此外,成熟叶N(mass)m和其回收率Nre(mass)ms显著影响N利用效率NUE:N(mass)m值越高或Nre(mass)ms越低,N利用效率越低。