中亚热带主要造林树种不同生长阶段叶片养分重吸收特征

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叶片养分重吸收是植物重要的养分保存机制之一,其能够将植物衰老叶片养分转移到其他组织中供植物重吸收利用,是植物提高养分利用效率、减少养分损失,降低对土壤养分的依赖和增强自身竞争力的重要策略。本研究以中亚热带主要造林树种(杉木、马尾松和木荷)人工林为研究对象,测定三种人工林不同生长阶段土壤、成熟叶和衰老叶常量(N、P、K、Ca、Mg)和微量(Fe、Al、Mn、Zn)养分元素含量,并通过计算养分重吸收效率和分析林木叶片养分重吸收特征随生长阶段的变化规律,探究不同林龄树木养分重吸收效率的影响因素,旨在了解中亚热带主要造林树种不同生长阶段的养分利用策略和养分限制状况,从而为亚热带人工林生产力提高和可持续经营提供理论依据。主要研究结果如下:(1)杉木、马尾松和木荷人工林土壤和叶片养分含量具有较大差异,不同生长阶段林木叶片和土壤养分含量变化特征因树种而异。马尾松土壤N素(全氮、铵态氮、硝态氮和可溶性有机氮)均在成熟林高于其他生长阶段,而杉木和木荷土壤P(全磷和有效态磷),K(全钾和有效态钾)成熟林显著低于其他生长阶段。三种树种成熟叶片N、P、K含量均在成熟林达到最高,而Ca和Mg含量在幼龄林和中龄林最高。(2)杉木、马尾松和木荷叶片养分重吸收效率(Nutrient resorption efficiency)存在显著差异。三种树种叶片对N、P、K和Mg均发生了养分重吸收,Ca在杉木和木荷叶片中发生了养分重吸收,而在马尾松衰老叶中积累,未发生养分重吸收。微量元素Fe、Zn和Mn在杉木和木荷叶片中均发生了养分重吸收,Al在三种树种衰老叶中积累。(3)随林龄增加,叶片氮重吸收效率(NRE)和磷重吸收效率(PRE)在杉木人工林先减后增,而在马尾松人工林先减后增,并且杉木和木荷叶片NRE与林龄呈显著正相关,马尾松叶片PRE与林龄呈显著负相关,马尾松和木荷叶片钾重吸收效率(KRE)和镁重吸收效率(Mg RE)与林龄呈显著负相关,木荷叶片钙重吸收效率(Ca RE)与林龄呈显著正相关。(4)土壤pH与木荷PRE、NRE和马尾松PRE呈显著正相关,土壤含水率与杉木PRE呈显著负相关。大部分土壤养分(N、P、Ca、Mg、Al、Mn)全量与其相应的养分重吸收均无显著相关性,而N、P、K和Mn养分重吸收与其对应的有效态养分呈显著负相关,这表明当杉木、马尾松和木荷土壤可利用养分贫瘠较低时,其会通过提高叶片对养分的重吸收作用来平衡自身对养分的需求。各种养分元素的重吸收效率与衰老叶养分含量均成显著负相关,而与成熟叶没有显著相关性。(5)随林龄增加,杉木人工林逐渐由N限制转变为N、P共同限制,马尾松人工林P限制逐渐减弱,N限制逐渐增强,而木荷人工林主要受P限制,但P限制逐渐减弱。同时,随林龄增加,马尾松对P的利用策略逐渐由“保守消费型”变为“资源消费型”,杉木NRE和PRE呈先减后增的趋势,在幼龄林和成熟对N和P具有较“保守”的养分利用策略,木荷PRE呈先增后减的趋势,NRE在成熟林显著升高,在生长过程中对N和P的利用策略均为“资源消费型”。综上,杉木、马尾松和木荷在其生长过程中均受到一定程度的N、P限制,三种树种的养分限制状况会随生长发育而发生改变且因树种而异。在人工林的经营管理过程中,应结合不同生长阶段人工林养分限制状况来采取施肥措施,以提高人工林的生产力从而实验可持续性经营。
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