不同海拔马尾松针叶养分含量及其再吸收效率

不同海拔马尾松针叶养分含量及其再吸收效率
摘要以福建漳州南靖国有林场不同海拔马尾松为研究对象,探讨了马尾松叶片养分含量及其再吸收的海拔效应。

结果表明:①在0 m海拔和100 m的林地中马尾松成熟针叶的N含量要显著高于海拔为200 m和300 m的含量,马尾松成熟针叶中P和N含量的变化趋势相似;马尾松叶片的N/P比随海拔的升高而降低,表明该立地条件均存在磷限制。

②200 m海拔区的马尾松衰老针叶中N含量最低,而0 m海拔区的马尾松衰老叶中最高。

随着海拔的升高,N含量呈现先下降后增加的趋势;100 m海拔区的马尾松衰老针叶中P含量含量最高,而300 m海拔区的最低。

③高海拔马尾松叶片的N再吸收效率显著高于低海拔的马尾松,其中在200 m海拔时达到最大值;叶片P的再吸收效率随海拔变化的规律与N相似,在所有海拔林地内,P的再吸收率均要高于N的再吸收率。

关键词马尾松;养分含量;再吸收率;不同海拔
ContentandRetranslocationofNutrientinNeedlelikeLeavesofPinus.MassonianaatD ifferentElevations
ZHUANG Ya-zhen
(State-owned Forest Farm of Nanjing in Fujian province,Nanjing Fujian 363600) AbstractPinus. Massoniana at different elevations on state-owned forest farm of Nanjing in Fujian was studied,the relationship between elevation and nutrient retranslocation in leaves of which was discussed in the paper.The results showed that:①N content in the mature needlelike leaves of Pinus. Massoniana on woodland at 0 m and 100 m above sea level was significantly higher than that at elevations of 200 m and 300 m,the change of P content was similar to N content;N/P in leaves decreased with elevation raising,thus,there were all P limited in site condition.②N content in aging needlelike leaves ofPinus. Massoniana when at an elevation of 200 m was the lowest,while at 0 m above sea level that was the highest,N content decreased firstly and incressed later as elevation increased;P content in aging needlelike leaves at 100 m above sea level was the highest,but lowest at an elevation of 300 m.③Retranslocation efficiency of N in leaves of Pinus. Massoniana at high elevations was significantly higher than that at low elevations,and which appeared a maximum at an elevation of 200 m;the chang rule of retranslocation efficiency of P was similar to N with the variation of elevation,but readsorption efficiency of P was higher than that of N on woodland of all elevations.
KeywordsPinus. massoniana;nutrient content;readsorption efficiency;different elevations
养分再吸收是指植物在枝叶枯落前将其营养转移到成长组织的过程[1]。

养分再吸收对于营养元素的循环具有重要意义,养分从衰老的叶片或其他树木组织中的再吸收使养分在植物体内的存留时间延长,从而可以提供树木新的生物量生产所需的大部分养分。

养分的再吸收不仅能够降低植物受土壤养分可利用性波动的影响,而且能够减少凋落物分解时的养分淋溶量,从而减缓养分从整个系统的损失。

养分再吸收大小通常以养分再吸收效率表示,是指叶片衰老过程中再吸收的养分量占成熟叶片养分量的百分率[2],不同物种的养分再吸收效率差异很大,5%～80%的植物叶片N再吸收效率和0%～95%的叶片P再吸收效率都有报道[3]。

20世纪30年代,科学家们就已经注意到叶片养分在衰老过程中存在着再吸收的现象[2],国内对植物养分再吸收效率研究工作主要集中在杨树[4-6]、沙地柏[7]和樟子松[8]等少数树种,而且重点都是在对养分再吸收的现状研究,对不同海拔的立地条件的研究报道较少。

不同海拔因其气候和土壤养分类型存在差异而可能造成养分再吸收的差异。

该研究主要从养分角度来探讨马尾松适应生境的问题,目的是通过叶片养分再吸收效率来比较不同海拔马尾松对养分的保存能力,检验马尾松对贫瘠养分生境的适应能力是否因海拔的改变而改变,为该地区马尾松林营林措施提供理论依据。

1材料与方法
1.1试验地概况
福建省南靖国有林场地处南亚热带,东经117°21′,北纬24°30′,气候温和,雨量充沛,年降雨量 1 703 mm,年平均气温20.8 ℃,极端最高气温40.5 ℃,最低气温0.9 ℃。

雨量分布不均匀,较集中在春夏两季,终年无雪,霜期亦短;该林场属闽南低山丘陵地带,地势西北高、东南低,海拔200~400 m左右,最高670 m,坡度20~35°,土壤以砂岩母质上发育的山地红壤为主,土层中厚至深厚,理化性能一般,蓄水保肥能力中等,林下植被以芒萁骨为主,其次为五节芒、蕨类和桃金娘等,在少量的天然次生林和中龄马尾松林分中有大量藤本。

林场总面积 3 558 hm2,其中马尾松230 hm2,样地设在内樟祠工区,马尾松面积106 hm2。

2009年10月在同一地形不同海拔(0、100、200、300 m,以研究所在山谷作为海拔为0m向上延伸)马尾松纯林中,各选取1块20 m×20 m、地势较平坦、树木生长状况良好的林地作为试验样地,所选试验样地距离林分边缘均大于50 m。

1.2试验材料
以试验地中马尾松纯林叶片为试验材料,根据叶片颜色分为成熟叶片(绿色)和衰老叶片(黄色),并剔除受病虫害为害的叶片。

将样品置于80 ℃烘箱中烘干,用植物样品粉碎机粉碎,并通过0.5 mm筛孔,然后装于自封袋中备用。

1.3试验方法
1.3.1氮磷含量的测定方法。

样品经HClO4-HNO3消化后,氮含量用凯式定氮法测定,磷含量用钼锑抗比色法测定。

1.3.2计算方法。

元素再吸收率是从衰老叶片中转移出氮、磷的百分比[1],用以下公式计算:
RE=(A1-A2)/A1×100%(1)
式中,A1、A2分别为成熟叶、衰老叶中的元素含量。

数据统计分析采用SPSS 13.0,不同海拔林分间的养分含量、N/P比及再吸收率差异等多组间比较采用单因素方差分析,用S-N-K(Student-Newman-Keuls)进行显著性检验,显著水平取P=0.05水平。

2结果与分析
2.1成熟针叶中养分含量(N,P)的变化
海拔在0 m和100 m的林地中马尾松成熟针叶的N含量要显著高于海拔为200 m和300 m区的含量(表1)。

马尾松成熟叶片的N含量表现出随海拔高度的上升而显著下降的趋势。

马尾松成熟针叶中P和N含量的变化趋势相似,造成这种现象的可能原因是在高海拔的林地由于土壤养分通过淋溶作用富集在低海拔的地区,使高海拔地区养分贫瘠,马尾松吸收的总量少,从而造成养分含量偏低。

马尾松树木叶片的N/P比随海拔的升高而降低,反映了随着立地条件的变化,马尾松叶片的N/P出现了一种调整,这可能是马尾松为适应福建闽南山地土壤可利用N/P供应变化的一个重要改变。

马尾松的N/P均大于16。

研究结果表明,N/P>16表示磷限制,而16>N/P>14表示氮磷共同限制,而N/P<14表示氮限制[2],该结果表示该立地条件均存在磷限制。

2.2衰老针叶中养分含量(N,P)的变化
200 m海拔处马尾松衰老针叶中N含量最低,而0 m海拔处马尾松衰老叶中N含量最高,随着海拔的升高,N含量呈现先下降后增加的趋势(表2)。

100 m海拔的马尾松衰老针叶中P含量最高,而300 m海拔处最低。

存在这种差异的原因,可能是养分存在着内吸收所致。

2.3不同海拔马尾松的叶片养分再吸收效率
高海拔马尾松树木叶片的N再吸收效率显著高于低海拔的马尾松,其中在200 m海拔时达到最大值;叶片P的再吸收效率其随着海拔变化的规律与N的再吸收规律相似。

在所有海拔林地内,P的再吸收率均要高于N的再吸收率(图1),
这与研究证实存在磷限制的结果一致。

有研究结果表明养分在受到限制的情况下,会增加植物体中对该养分的吸收,从而减少该养分的流失。

3结论与讨论
(1)海拔在0 m和100 m的林地中,马尾松成熟针叶的N含量要显著高于海拔为200和300m的含量。

马尾松成熟针叶中P与N含量的变化趋势相似。

马尾松树木叶片的N/P表现出随海拔的升高而降低,该结果表明该立地条件均存在磷限制。

(2)200 m海拔的马尾松衰老针叶中N含量最低,而0 m海拔的马尾松衰老叶中最高。

随着海拔的升高,N含量呈现先下降后增加的趋势。

100 m海拔的马尾松衰老针叶中P含量含量最高,而300 m海拔的最低。

(3)高海拔马尾松树木叶片的N再吸收效率显著高于低海拔的马尾松,其中在200 m海拔时达到最大值;叶片P的再吸收效率其随着海拔变化的规律与N的再吸收规律相似。

在所有海拔林地内,P的再吸收率均要高于氮的再吸收率。

在养分含量低的生境中,低养分损失率能够使植物种群保持健康生长。

在叶片衰老过程中再吸收的养分可以直接供应植物的继续生长,从而减少植物对土壤养分吸收的依赖性[9]。

衰老叶片中未发生再吸收的养分,则主要通过凋落物的分解回收到土壤中供植物吸收,而重新被植物利用。

由于针叶树种凋落物的养分释放过程往往需要几年的时间[10],在短期内凋落物中的养分无法被植物所吸收。

因此,养分再吸收效率能够表述植物叶片的相对养分保存效率。

在不同海拔条件下,由于气温的改变以及淋溶作用的存在,造成立地条件的显著改变,从而影响整个生态系统的养分循环和植物体的养分利用效率。

建议在不同海拔地区进行分类营林,从而提高整个生态系统的稳定性和经济效益。

4参考文献
[1] 李志安,王伯荪,张宏达.关于植物营养生态学[J].生态科学,1999,18(4):43-47.
[2] KILLINGBECK K T. The terminological jungle revisited:making a case for use of the term resorption[J].Oikos,1986,46(2):263-264.
[3] AERTS R,CHAPIN F S. The mineral nutrition of wild plants revisited:a re-evaluation of processes and patterns[J].Adv Ecol Res,2000(30):1-67.
[4] 沈善敏,宇万太,张璐,等.杨树主要营养元素内循环及外循环研究Ⅱ·落叶前后养分在植株体内外的迁移和循环[J].应用生态学报,1993,4(1):27-31.
[5] 宇万太,陈欣,张璐,等.不同施肥杨树主要营养元素内外循环比较研究Ⅰ.施肥对杨树生物量及落叶前后N内外循环的影响[J].应用生态学
报,1995,6(4):341-345.
[6] 陈欣,宇万太,张璐,等.不同施肥杨树主要营养元素内外循环比较研究Ⅱ.施肥对落叶前后杨树叶片营养元素浓度及贮量的影响[J].应用生态学报,1995,6(4):346-348.
[7] 何维明,张新时.沙地柏对毛乌素沙地3种生境中养分资源的反应[J].林业科学,2002,38(5):1-6.
[8] 曾德慧,陈广生,陈伏生,等.不同林龄樟子松叶片养分含量及其再吸收效率[J].林业科学,2005,41(5):22-29.
[9] AERTS R.Nutrient resorption from senescing leaves of perennials:are there general patterns?[J]. J Ecol.,1996(84):597-608.
[10] STAAF H,BERG B.Accumulation and release of plant nutrients in decomposing Scots pine needle litter.Long 2 term decomposition in a Scots pine forest[J].Can .J Bot.,1982,60(8):1560-1568.。