施氮对三个南方珍稀树种幼苗生长和生物量分配的影响

来源 :广西植物 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Eltonxin
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  摘要: 為了探讨珍稀树种对短期氮素添加的响应,该文研究了氮素添加(0、 0.1、 0.2、 0.4和0.6g · kg1土)对观光木、棱角山矾和半枫荷幼苗生长和生物量分配的影响。结果表明:3个树种幼苗对外源氮素添加的反应不同,施氮显著促进观光木幼苗株高、基径、冠幅以及全株生物量和各部分生物量的增加,中低氮促进半枫荷幼苗的生长,但高氮抑制其生长;少量施氮对棱角山矾幼苗的形态和生物量参数没有产生显著影响,中量施氮抑制其生长。氮素营养的改变显著影响3种植物幼苗的生物量分配,观光木幼苗的根生物量比和根冠比均随施氮量的增加而显著降低;除高氮处理外,半枫荷幼苗的根生物量比和根冠比均随供氮量的增加而显著升高;棱角山矾的根生物量比和根冠比均随供氮量的增加而显著升高,可能与施氮抑制其茎叶的生长有关。总的来看,观光木幼苗更能耐受高氮条件,半枫荷幼苗次之,而棱角山矾幼苗不耐高氮;但到当年生长季末,各氮处理半枫荷幼苗的株高、基径和总相对生长速率均显著大于其它两种植物。
  关键词: 半枫荷, 观光木, 棱角山矾, 生长特性, 生物量分配
  中图分类号: Q945
  文献标识码: A
  文章编号: 10003142(2017)01012707
  Abstract: In order to investigate the shortterm response of rare tree species to nitrogen addition, the seedling growth and biomass allocation of Semiliquidambar cathayensi, Tsoongiodendron odorum, Symplocos tetagona under five soil nitrogen levels(0, 0.1, 0.2, 0.4 and 0.6g · kg1soil) were studied for more than four months. The results showed that the seedlings of the three tree species responded differently to the different nitrogen content levels. The plant height, basal diameter, crown width, total biomass and the biomass of each organs increased significantly in the seedlings of Tsoongiodendron odorum. Low and medium nitrogen promoted and high nitrogen inhibited the growth of Semiliquidambar cathayensis seedlings. The morphology and growth parameters of Symplocos tetagona seedlings were not significantly different among low nitrogen contents, but were inhibited under medium amount of nitrogen. The biomass allocation of three species seedlings varied significantly among different nitrogen treatments. With the increase of nitrogen levels, the root mass ratio and the ratio of root / shoot of Tsoongiodendron odorum seedlings decreased significantly, and those parameters of Semiliquidambar cathayensis seedlings increased significantly with the increase of nitrogen levels except for the highest nitrogen treatment. The root biomass ratio and the ratio of root / shoot of Symplocos tetagona seedlings increased significantly with the nitrogen content, which may relate to the growth of stem and leaf that were inhibited under medium and high nitrogen levels. Overall, Tsoongiodendron odorum seedlings were more resistant to high nitrogen loads, Semiliquidambar cathayensis seedlings came to the second, and Symplocos tetagona seedlings were not resistant to high nitrogen loads. At the end of the growing season, the height, basal diameter and total biomass relative growth rate of Semiliquidambar cathayensis seedlings were significantly higher than those of the other two plant species.   2.2 施氮对3个珍稀树种幼苗生物量的影响
  如图2所示,施氮量显著影响3种植物幼苗的各部分生物量。其中,观光木幼苗的根生物量、支持结构生物量、叶生物量和总生物量均随供氮量的增高而显著增大;棱角山矾幼苗的根生物量在各氮处理间无显著差异,供氮量0 ~ 0.2 g · kg1之间,棱角山矾幼苗的支持结构生物量、叶生物量和总生物量均无显著差异,之后随供氮量增加其支持结构生物量、叶生物量和总生物量均显著降低;供氮量0 ~ 0.4 g · kg1之间,半枫荷幼苗的根生物量、支持结构生物量、叶生物量和总生物量均随供氮量的增高而显著增大,之后供氮量增加其各部分生物量均显著降低。施氮显著促进观光木幼苗整株生物量和各部分生物量的增加,中低氮促进半枫荷幼苗生物量参数的增加,但高氮抑制其增加;少量施氮对棱角山矾幼苗的生物量参数没有产生显著影响,中量施氮即抑制其增长。
  2.3 施氮对3个珍稀树种幼苗生物量分配的影响
  如图3所示,施氮量显著影响3种植物幼苗的各部分生物量分配。其中,观光木幼苗的根生物量比和根冠比随施氮量的增加呈显著降低的趋势,而半楓荷和棱角山矾幼苗的根生物量比和根冠比随施氮量的增加呈显著增大的趋势;观光木幼苗的支持结构生物量比和叶生物量比均随施氮量的增加呈显著增大的趋势;棱角山矾幼苗的支持结构生物量比随施氮量的增加而显著降低,而叶生物量比随施氮量的增加无显著变化;半枫荷的叶生物量比随施氮量的增加呈先降后升的趋势,支持结构生物量比随施氮量的增加无显著变化。
  2.4 施氮对3个珍稀树种幼苗相对生长速率的影响
  如图4所示,施氮量显著影响3种植物幼苗的株高、基径和生物量的相对生长速率。其中,观光木的株高、基径和生物量相对生长速率均随施氮量的增加而显著增大;半枫荷的株高和生物量相对生长速率均随施氮量的增加呈先升后降的趋势,其各施氮处理间的基径相对生长速率无显著差异,但均显著高于对照;供氮量0 ~ 0.2 g · kg1之间,棱角山矾幼苗的株高、基径和生物量相对生长速率均无显著差异,之后随供氮量增加而显著降低。相同氮水平下,3种植物相比较,半枫荷幼苗各氮处理的株高、基径和生物量相对生长速率均显著大于观光木,而观光木又显著大于棱角山矾。
  3讨论
  土壤氮素是限制植物生长的主要环境因子之一, 直接影响植物的生长发育和生物量积累。生物量、基径和株高是植物响应环境因子最直观的指标, 可以反映植物对环境资源响应的可塑性, 对了解植物适应环境因子的机制具有重要意义 (Iam et al, 2003)。本研究的3个南方珍稀树种幼苗对外源氮素添加的反应不同,施氮促进了观光木幼苗的株高、基径、冠幅以及整株生物量和各部分生物量的增加,这与邓斌和曾德慧(2006)对樟子松幼苗生物量,吴茜等(2011)对秃瓣杜英、枫香和木荷幼苗的研究结果一致;中低氮(0 ~ 0.4 g · kg1)促进半枫荷幼苗的生长,但更高的氮则抑制其生长;少量施氮对棱角山矾幼苗的形态和生物量没有产生显著影响,中量施氮就开始抑制其生长,可能是棱角山矾幼苗对氮素的需求不高,且本研究中土壤本身氮含量较高,已经能够满足其对氮素的需求,外源添加氮素反而抑制其生长。
  氮资源的改变影响植物体内的碳分配格局,不同氮水平下,植物的叶、支持结构和根生物量分配比例不同(Poorter & Nagel, 2000; Wright et al, 2011)。一般认为“在一定范围内,植物的根生物量比和根冠比通常随供氮水平的增加而降低”(Flückiger & Braun,1998)。与大多数植物一样,本试验中观光木幼苗的根冠比和根生物量比也随施氮的增大而显著降低,这是由于在土壤有效氮不足时,扩大养分吸收器官根系的生长有利于吸收更多的氮素;而当土壤有效氮比较充足时, 光合产物向地上部分分配的比例增加,有利于增大叶面积,促进光合产物的积累。半枫荷和棱角山矾幼苗的根生物量比和根冠比随供氮量的变化趋势与观光木不同。在供氮量0 ~ 0.4 g · kg1之间,半枫荷幼苗的根、支持结构和叶生物量均随供氮量的增高而显著增大,而根生物量比和根冠比随施氮量增加而显著增大,供氮量增加同时增大了半枫荷地上和地下部分的生物量, 但是地上生物量增大的量小于地下部分。棱角山矾幼苗对氮素的需求较低,中量施氮开始时其支持结构和叶生物量均随施氮量的增加而显著降低,而处理间根生物量无显著差异,施氮抑制其茎叶的生长,但对根生物量无显著影响,故其根生物量比和根冠比均随供氮量的增加而显著升高。
  施氮量的不同显著影响3个南方乡土树种幼苗的生长和生物量分配,同时,它们的株高、基径和生物量的相对生长速率也相应发生显著变化。氮处理前棱角山矾幼苗的初始株高和生物量最大,观光木次之,半枫荷最小,到年生长季末。半枫荷幼苗各氮处理的株高、基径和总相对生长速率均显著高于其他两种植物,尤其在中等施氮水平生长最快。由此可见,半枫荷虽为濒危植物,但其苗木生长速率较高,在人工管理下不失为一种优良的生态恢复树种。本研究的3个珍稀树种幼苗对氮的响应不同,观光木幼苗更能耐受高氮条件,半枫荷幼苗次之,棱角山矾幼苗对氮的需求较低,中量氮即抑制其生长。生产中我们应根究其对氮素的需求特点进行相应的施肥管理,以及根据生境养分特点选择不同的树种。
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