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叶片的养分回收是植物重要的养分保存机制。然而,由于叶片养分回收与土壤养分有效性之间的关系存在很大的不确定性,对于叶片养分回收是植物固有特性还是适应性对策仍存在很大争议。樟子松是中国北方干旱和半干旱区主要的造林树种。大部分造林区土壤养分贫瘠,人为干扰严重,养分是这些地区樟子松生长的重要限制因素。因此,通过研究环境变化和人为干扰下土壤性质的变化如何影响樟子松叶片的养分回收,不仅能促进养分回收理论的完善,还是更好的了解樟子松的养分利用特性,对樟子松人工林的管理具有指导意义。 本文以科尔沁沙地12年生樟子松人工林为研究对象,通过野外氮(N)添加(对照和10g N·m-2·a-1)与林下植被管理(去除和对照)控制试验,分析樟子松叶片养分回收和土壤生物化学性质对实验处理的响应,主要结论如下: (1)氮添加和林下植被去除都显著降低了土壤有效磷(P)含量和微生物量碳。氮添加显著降低了土壤pH值,增加了土壤无机氮含量。这说明氮添加不仅通过土壤酸化使更多的有效磷被固定,还抑制了土壤微生物的活性,降低了有机磷的矿化。林下植被对维持樟子松人工林土壤微生物量及微生物主导的土壤养分转化过程起重要作用。 (2)氮添加和林下植被去除均显著提高了叶片磷回收效率,降低了氮回收效率,对氮和磷回收能力没有显著影响。磷回收效率与土壤有效磷含量间呈显著负相关;氮回收效率(NRE)与土壤无机氮显著负相关;叶片氮回收能力与土壤无机氮显著正相关,而磷的回收能力(PRP)与土壤指标间的相关性不显著。可见,养分回收效率对土壤养分有效性的敏感度要强于养分回收能力。 (3)氮添加显著降低了叶片磷含量(19%)和比叶面积(8%),提高了叶片氮含量(31%)、叶干物质含量(10%)和单叶干重(14%);林下植被去除对所有叶片性状都没有显著影响。叶龄较大的叶片对氮添加和林下植被去除的响应要强于当年生叶片,尤其是比叶面积和叶片氮含量。比叶面积和叶干物质含量与土壤有效磷之间的相关性要强于与土壤无机氮间的相关性,而且叶干物质含量与土壤有效磷之间的相关性强于比叶面积与土壤有效磷间的相关性。可见,氮添加通过降低土壤磷的有效性,限制了樟子松叶片的光合能力。此外,往年生叶较当年生叶、叶干物质含量较比叶面积能更好地指示土壤养分的变化。 (4)本研究发现季节变化与叶龄对樟子松针叶养分含量有显著的交互作用,实验处理对针叶磷含量的季节变化有显著的影响。氮添加及林下植被去除处理显著影响樟子松当年生针叶磷含量的季节变化。在对照样地,当年生针叶磷含量在8月份值最高,而在氮添加、林下植被去除及二者共同处理样地均为6月份值最高。当年生针叶氮含量季节变化在各处理下差异不显著。樟子松一、二、三年生针叶的氮和磷含量的季节变化在不同处理下趋势相近,氮含量在整个生长期呈现为先降低(4-6月)后急剧增加(6-8月)再降低(8-10月)的趋势;磷含量的季节变化呈现为先下降后升高再趋于稳定,相比氮含量的变化趋势更为平缓。