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

杨树落叶时N、P的迁移主要发生在叶和干枝根之间,落叶时叶中2/3的N和1/2的P可迁移至干枝根的皮层和木材之中。皮层和木材中的K在落叶时可能部分向体外排出,叶中的K贮量则几乎保持不变。落叶前后杨树体内N的总循环率可高达62—67％,且以内循环为主;P的总循环率为31—36％,内外循环各占一半,K、Ca、Mg、Si的总循环率均为50％左右,几乎全部为外循环。     

追施氮肥对桉树各器官养分浓度及贮量的影响

采用田间定位试验的方法,研究了追施氮肥对2年生桉树各器官生物量积累及养分浓度与贮量的影响.结果表明:与对照相比,追施氮肥使桉树生物量增加24.2%,其中树枝增幅最高,为38.2%,树叶最少.追施氮肥显著促进了桉树对养分的吸收,其增幅顺序为PKNMgCaSi;叶片中N、P、Mg、Si含量最高,K在树干中的贮量最大,树枝部位的养分浓度与贮量增加最为显著.桉树N、P、K养分以内循环为主,叶片凋落前分别有73.8%、79.1%和72.9%的N、P、K养分被转移到植株体内,其外循环量仅为全树贮量的14.8%、7.7%和8.6%;Ca、Mg、Si养分则以外循环方式为主,其中Ca最明显,树叶中89.2%的Ca随叶片凋落,其外循环通量占全树Ca总贮量的25.9%.     

黄土丘陵区油松人工林与天然林养分分布和生物循环比较

对黄土丘陵区油松人工林和天然林的养分积累与分配以及养分循环特征进行了比较研究,结果表明：（1）油松林各组分养分含量的变化趋势为：针叶〉树枝〉树皮〉树根〉树干;地上部分的养分在针叶、树枝、树干和凋落物中呈：Ca〉N〉K〉Mg〉P（林型Ⅰ的针叶、枝干和林型Ⅳ的树枝N含量较其它元素含量高）,而在土壤层中呈：Ca〉K〉Mg〉N〉P;不同林型内各养分含量因林龄的不同而有差异。（2）油松林生态系统中养分总贮量的80．83％-98．81％集中在土壤组分中,乔木层养分量占总贮量的0．76％-5．52％,林下植被层和凋落物层的养分贮量分别占系统总贮量的0．05％-0．17％和0．38％～3．48％。人工油松林的养分贮量随抚育林龄的增加先升后降,30a时养分贮量最大,50a时养分贮量明显降低,其中N素衰减较其它养分快（30龄油松林是50龄油松林的4．23倍）。（3）油松林地上部分养分贮量主要集中在针叶,且随着抚育林龄的增加,针叶不但贮量增加而且占地上各组分总贮量比例也增大,树枝和树干只是绝对贮量增加,但所占地上总贮量的比例下降。（4）油松林地上部分养分的年积累量以30a人工林最高,变化趋势为Ⅱ〉Ⅲ〉Ⅳ〉Ⅰ。各组分养分的年积累量总的变化趋势为：针叶〉树枝〉根系〉树皮〉树干,同一组分各养分年积累量与各组分养分贮量变化顺序基本一致,即10年生幼林为N〉Ca〉K〉P〉Mg,人工成熟纯林Ca〉N〉K〉P〉M,天然林与人工成熟林相似。（5）天然林的吸收量、存留量明显高于人工林。人工林随着抚育林龄的增加,吸收量和归还量增大,存留量和循环系数先增后降。各林地油松利用系数为：Ca〉Mg〉N〉K〉P,但同一养分利用率,油松人工林随着林龄的增加而降低,油松天然林与人工成熟林的利用系数和周转期相似。     

干热河谷区不同林龄赤桉叶中养分含量和再吸收率的比较及其线性回归分析

以种植于干热河谷区的赤桉(Eucalyptus camaldulensis Dehnh.)幼龄林、中龄林和成熟林为研究对象,分析了赤桉鲜叶和凋落叶中养分(包括N、P、K、Ca、Mg和Na)的含量和化学计量比,并计算各养分的再吸收率;在此基础上,对鲜叶和凋落叶中各养分的含量与再吸收率进行线性回归分析.结果表明:成熟林赤桉鲜叶和凋落叶的有机碳、全氮、全磷、全钾和全钠含量总体上高于幼龄林,而全钙和全镁含量则低于幼龄林;且鲜叶中的全氮、全磷、全钾、全钠和全镁含量总体上高于凋落叶,而有机碳和全钙含量则低于凋落叶.成熟林赤桉鲜叶和凋落叶的C:N比、鲜叶的N:P比和N:K比以及凋落叶的K:P比和Ca:Mg比均低于幼龄林,但其鲜叶的K:P比和Ca:Mg比及凋落叶的N:P比和N:K比则高于幼龄林;且不同林龄鲜叶的C:N比、K:P比和Ca:Mg比均低于凋落叶.各林龄赤桉叶的Ca再吸收率及幼龄林和中龄林叶的Na再吸收率均为负值,而其余养分的再吸收率均为正值;随林龄增长,N、K和Mg的再吸收率先升高后降低,而P、Ca和Na的再吸收率却先降低后升高;总体上看,赤桉叶中各养分的再吸收率从高到低依次为P、N、K、Mg、Na、Ca.线性回归分析结果表明:赤桉鲜叶的全钾和全钠含量分别与K和Na再吸收率呈极显著正相关(P<001),全钙含量与Ca再吸收率呈显著正相关(P<005);而凋落叶的全氮含量与N再吸收率呈极显著负相关,全镁含量与Mg再吸收率呈显著负相关.综合分析结果显示:林龄对赤桉叶的养分含量和再吸收率有明显影响,其保存养分的能力随林龄增长呈现先增强后减弱的趋势.     

缺苞箭竹密度对养分元素贮量、积累与分配动态的影响

研究了缺苞箭竹(Fargesiadenudate)-紫果云杉(Piceapurpurea)原始林下不同密度缺苞箭竹群落的养分元素贮量与分配动态以及养分元素在一个生长季节内的积累量。结果表明:地上、地下部分的N、P、K、Ca、Mg贮量均随着箭竹密度的增加而增大,养分元素贮量排序为:K>N>Ca>P>Mg。密度较大的箭竹群落(D1和D2)中,地上部分的N、P和K贮量大于地下部分,而密度较小的箭竹群落(D3)中P和K贮存于地下部分的比例较大,3个群落中的地下部分Ca和Mg贮量均大于地上部分,且地下部分的养分元素贮量的比例随着箭竹密度的增加而减少。养分元素的总积累量排序为:K>N>Ca>P>Mg,且地上部分和群落的总积累量随着箭竹密度的增加而增加,总积累率以D1群落最大,3个群落的养分元素积累率大小顺序为:Mg>Ca>P>N>K。地下部分(根系和鞭)养分元素贮量比例随着箭竹密度的增加而下降,而地上部分(叶、枝和竹杆)养分元素贮量比例随着箭竹密度增加而上升。密度对缺苞箭竹养分贮量、积累和分配动态有深刻影响。     

名古屋风景林凋落物和凋落叶养分含量季节动态的研究

对日本名古屋市的三个风景林－日本柳形（Cryptomeria japonica)林,日本米槠（Quercus cuspidata)林和常绿落叶阔叶混交林的凋落物和凋落叶养分含量的动态变化及养分贮量进行了研究。日本柳杉林、日本米槠林和常绿落叶阔叶混林的年凋落量分别为7309kg.hm^-2、5790kg.hm^－2和5325kg.hm^-2,日本柳杉林的主要凋落高峰发生在9月,次要凋落高峰发生在3月,而日本米槠林和常绿落叶阔叶混交林的凋落高峰分别发生在5月和11－12月。台风引起大量枝叶凋落。日本柳杉林、日本米槠林和常绿叶阔叶混交林凋落物的5种养分年贮量分别为224.22kg.hm^-2、119.33kg.hm^-2和133.21kg.hm^-2。凋落物养分中N、K和Ca的量大于P和Mg。凋落叶的养分量占养分年贮量的63．19％－79．06％。落叶树种凋落叶养分浓度的季节变化大于常绿树种。     

神农架常绿落叶阔叶混交林凋落物养分特征

凋落物是联结陆地生态系统植物与土壤养分的重要媒介,了解凋落物养分特征有助于理解陆地生态系统物质循环的机理。该研究于2015年收集了神农架地区常绿落叶阔叶混交林的新鲜凋落物及现存凋落物,测定其不同器官中大量元素(C、N、P、K、Ca、Mg)的含量,据此分析其养分含量、养分归还量、养分储量及化学计量比的特征。结果发现:该常绿落叶阔叶混交林新鲜凋落物的C、K养分含量显著高于现存凋落物,N、P、Ca、Mg养分含量显著低于现存凋落物;其凋落物大量元素的养分归还量及养分储量大小顺序均为C Ca N Mg K P,分别为1569.84、52.44、34.82、6.24、5.24、1.30 kg hm~(-2) a~(-1)及1835.29、87.87、51.17、12.12、3.90、1.95 kg hm~(-2) a~(-1);其新鲜凋落物及现存凋落物的C∶N∶P分别为1307.33∶27.73∶1及976.48∶26.77∶1,新鲜凋落物的C∶N、C∶P显著高于现存凋落物,N∶P无显著区别。研究表明,新鲜凋落物与现存凋落物养分含量之间的差异与不同元素在分解过程中的可淋溶性及生物固持等因素有关。该地区常绿落叶阔叶混交林凋落物养分归还量及养分储量相对于亚热带阔叶林平均水平较低;且显著低于喀斯特地区同类型森林,主要与其凋落物产量、降水量及植被类型有关。该森林生态系统新鲜凋落叶与中国及全球范围内阔叶树种凋落叶相比C∶N较低,C∶P、N∶P较高,这可能是由于该地区N沉降及P限制现象较为严重所致。     

锐齿栎林个体光合器官生长与营养季节动态

锐齿栎林单叶面积和干重的季节生长呈不同的S型曲线,叶面积叶干重比的季节变化呈不完全S型.叶从萌动到落叶持续约160d,展叶第1周,叶重量绝对增长快于叶面积的增加,之后相反.叶季节变化表现为叶面积增长迅速且持续时间较短,叶重量增加相对缓慢且持续时间较长.刚展叶时N、P、K含量很高,展叶期明显下降,落叶前最低,Ca含量季节变化则相反;Mg含量展叶期较高,之后逐渐下降且趋于稳定.叶N、P、K、Mg间呈显著的正相关,前者与Ca间呈显著的负相关.叶在生长期内具有较高的N/P、N/K,且其季节变化比单个元素含量更稳定;展叶初期K/Ca很高,之后变化逐渐稳定;叶K/Mg的季节变化趋于降低.展叶第1周叶N、P、K和Mg积累量迅速增加,继而缓慢增加,第45～50天达峰值,之后逐渐降低;Ca积累随叶龄的增加一直处于上升的趋势.叶内N、P、K、Mg和Ca积累量与叶的生长发育期有密切的关系.     

锐齿栎林个体乐合器官生长与营养季节动态

锐齿栎林单叶面积和干重的季节生长呈不同的S型曲线,叶面积叶干重比的季节变化呈不完全S型,叶从萌动到落叶持续约160d,展叶第1周、叶重量绝对增长快于叶面积的增加,之后相反。叶季节变化表现为叶面积增长迅速且持续时间较短,叶重量增加相对缓慢且持续时间较长,刚展叶时N、P、K含量很高,展叶期下降,落叶前最低,Ca含量季节变化则相反;Mg含量展叶期较高,之后逐渐下降且趋于稳定。叶N、P、K、Mg间呈显著的正相关,前者与Ca间呈显著的负相关,叶在生长期内具有较高的N／P、N／K,且其季节变化比元素含量更稳定;殿叶初期K／Ca很高,之后变化逐渐稳定;叶K/Mg的季节变化趋于降低,展叶第1周叶N、P、K和Mg积累量迅速增加,继而缓慢增加,第45－50天达峰值,之后逐渐降低;Ca积累随叶齿的增加一直处于上升的趋势,叶内N、P、K、Mg和Ca积累量与叶的生长发育有密切的关系。     

追施氮肥对尾巨桉叶片主要营养元素浓度及贮量变化的影响

采用田间定位试验方法,研究了追施氮肥对尾巨桉叶片养分浓度与贮量及内外循环的影响。结果表明:桉树落叶时质量损失26%,此时若以单位质量计算叶片养分浓度往往与实际情况不符,因此应以单位叶面积为基础表征养分浓度;与生长叶相比,桉树凋落叶中灰分和有机质含量分别下降33%和25%,表明一些可水解运输的有机物质在叶片凋落前已回输至树体;桉树叶片对N的利用率高达44%,表明存在氮的奢侈吸收。桉树叶片中N、P、K养分以内循环模式为主,内循环比例均在70%以上;Ca则以外循环为主,外循环比例约为90%;Mg、Si和灰分的内循环能力相当,外循环比例略高于内循环。     

土壤养分库对缺苞箭竹叶片养分元素再分配的影响

研究了王朗自然保护区3个密度的缺苞箭竹群落的土壤养分库和叶片养分元素再分配能力的相互关系。结果表明,不同密度箭竹群落的土壤N、K贮量没有显著差异,土壤P贮量随着密度增加而显著减少（P〈0．01）,土壤Ca和Mg贮量则随着密度增加而增加。不同密度的箭竹叶片N和K的再分配能力没有显著差异,叶片P的再分配能力随着密度的增加而显著增加,Ca和Mg随着箭竹密度的增加在凋落叶中有显著积累的趋势。这表明,基于密度的箭竹叶片养分元素再分配能力与土壤养分库的大小密切相关,可能的机理过程是不同密度的箭竹在生长发育过程中改变了土壤养分库的大小,土壤养分库通过反馈机制导致箭竹叶片养分元素再分配能力的变化,体现了土壤与植被之间的互动关系。综合分析表明,P可能是限制缺苞箭竹生长发育的重要因子。     

香港芒萁群落养分的研究

本文研究香港芒萁群落养分的分配、季节动态和循环。研究结果表明：(1)N、P、K浓度在活物质大于死物质,地上部分大于地下部分。(2)植物的养分贮量是活物质大于死物质,地下部分大于地上部分。(3)当年生芒萁地上部养分贮量随生物量的增加而增加,但是,干物质生产率超过养分吸收率,使得N、P、K浓度由于生物量的增加而降低。(4)虽然芒萁群落的净第一性生产力大于其邻近的草地和灌木林,但其净第一性生产量中的N和P量却小于灌木林。(5)以土壤中的总N和总P来计算,生态系统中的N和P主要贮存于土壤库中,但以土壤有效K来计算,则有大约36％～50％的K贮存于植被中。(6)在研究期间,立枯体和死地被物中的N、P、K贮量逐渐增加,这表明在火灾后生态系统的立枯体和死地被物养分库有一个累积过程。(7)N、P、K通过枯枝落叶的归还量分别占它们在地上部净第一性生产量中的49.1％、30.8％和13.1％,而地上部净第一性生产量中的N和P的31.2％和46.6％来自于养分的内部循环。     

杨树人工林凋落物养分归还功能研究

对杨树中龄林、成熟林凋落物量、组成特征、季节动态及凋落物中N、P、K、Fe、Ca、Mg含量进行了定位观测和实验测定。结果表明:杨树成熟林的年凋落物量为4.45t·hm^-2·a^-1,是中龄林的1.42倍,两者存在显著差异(p<0.05);叶是凋落物的主要形式,分别占中龄林、成熟林总凋落物量的70.1%和81.5%;凋落物量具有明显的季节动态,表现为"双峰"型;成熟林养分归还量是68.4kg·hm^-2·a^-1,是中龄林48.96kg·hm^-2·a^-1的1.4倍;两林分各养分年归还量的大小顺序为N>Ca>K>Mg>Fe>P;杨树成熟林的N、P、Fe、Mg4种元素的利用率大于中龄林的,而K和Ca元素的利用率却相反。     

刺槐人工林养分利用效率

目前普遍采用的短轮伐期萌生复壮的经营方式会使刺槐人工林在多代萌生以后地力衰退,生产力下降,其主要原因是由于树种对养分的选择吸收导致土壤养分平均失调。根据对黄土残塬沟壑区刺槐人工林地的研究表明,刺槐从土壤中年吸收养分量以Ca最多,N次之,K、Mg再次,P、S最少,且随树龄增长年吸收量增大,由速生期到杆材期年吸收量约增加1倍之多,由杆材期到成熟期N、P、K、Mg年吸收量缓慢增加,而Ca,S的吸收量有所下降,土壤养分年吸收系数以N最高,S、Mg次之,P、Ca再次,K最多,且随树龄的增长亦呈增大趋势,其均值分别可达N1．150％、P0．142％、K0．013％、Ca0．110％、Mg0.194%、S0．231％。刺槐对各养分的利用效率随树龄的增长而降低,生产1t树干材积约需从土壤中吸收N31．92－50．88kg,P1.32-2.01kg,K4.48-6.82kg,Ca71.57-78.79kg,Mg6.16-9.74kg,S1.07-1.09kg,立地条件好的林地养分吸收系数及养分利用效率均好于立地条件较差的林地。此外与杉木,油松相比,刺槐对养分的利用效率明显偏低。     

若干北方落叶树木叶片养分的内外迁移Ⅰ.浓度和含量的变化

研究了北方12个落叶树种单位面积叶干重、叶片灰分、有机物质和7个元素的浓度和含量在落叶前后的变化,同一元素不同树种间及同一树种不同元素间有着不同的变化模式.单位面积叶干重、叶片有机物质浓度和含量在落叶后均表现下降的趋势;所有树种叶片灰分浓度和大部分树种的灰分含量(除刺槐、胡颓子、核桃楸外)均有增加;落叶时N、P、K的单位叶面积含量均可减少约1/3～2/3;Mg含量的减少在胡颓子、核桃楸、春榆、蒙古栎、日本落叶松等5个树种中发生,其余树种表现增加;落叶中Fe含量除胡颓子下降外,其余均表现升高;落叶中Ca、Si浓度和含量在所有分析树种中均表现增加趋势.     

缺苞箭竹群落密度对土壤养分库的影响

研究了王朗自然保护区内缺苞箭竹(Fargesiadenudata)群落3个密度在1个生长季(5～10月)内不同土壤层次的养分贮量及其季节动态.结果表明,土壤(0～30cm)总P、速效P贮量均随密度的增加而显著减少(P<0.01);而土壤总Ca、Mg贮量则随密度的增加而增加;土壤N、K(全量或速效)贮量密度间差异不大.在不同密度的箭竹群落样地内,除了D1样地土壤总钾贮量大于Ca外,土壤层(0～30cm)不同养分贮量(全量)大小顺序均为Ca>K>Mg>N>P.表层(L1)速效N、P和K浓度在7月份均有显著降低的现象,随后又逐渐回升.养分的变化幅度则普遍存在着表层(L1)大于下层(L2、L3),高密度(D3)大于低密度(D1),速效P大于速效N、K的现象.土壤总养分贮量与浓度在土壤层次上的分布特征明显不同,3个密度样地中L1(0～10cm)层的N、P、K、Ca、Mg贮量均低于L2(10～20cm)和L3(20～30cm)层.分析表明,箭竹群落土壤层养分贮量与密度密切相关,可能是由于密度影响到了箭竹对土壤养分的吸收、凋落物养分的归还、微生物活性等养分循环各个环节,从而导致了土壤养分贮量的改变.其中,密度对P、Ca贮量影响最大,Mg其次,对N、K影响最弱.随着箭竹密度的增加,越来越低的土壤总P、速效P贮量也表明,P素可能是箭竹生长发育的主要限制因子,P不足可能是导致箭竹开花的重要诱因.     

格氏栲天然林与人工林凋落叶分解过程中养分动态

通过对中亚热带格氏栲天然林 (natural forest of Castanopsis kawakamii, 约150a)、格氏栲和杉木人工林 (monoculture plantations of C. Kawakamii and Cunninghamia lanceolata,33年生) 凋落叶分解过程中养分动态的研究表明,各凋落叶分解过程中N初始浓度均发生不同程度的增加后下降;除格氏栲天然林中其它树种叶和杉木叶P浓度先增加后下降外,其它均随分解过程而下降;除杉木叶外,其它类型凋落叶的Ca和Mg浓度呈上升趋势;凋落叶K浓度均随分解过程不断下降.养分残留率与分解时间之间存在着指数函数关系xt=x0e-kt.凋落叶分解过程中各养分释放常数分别为N(kN) 0.678～4.088;P (kP) 0.621～4.308;K(kK) 1.408～4.421;Ca (kCa) 0.799～3.756;Mg (kMg) 0.837 ～ 3.894.除杉木叶外,其它凋落叶分解过程中均呈kK>kP>kN>kMg>kCa的顺序变化.各林分凋落叶的年养分释放量分别为N 10.73～48.19kg/(hm2·a),P 0.61～3.70kg/(hm2·a),K 6.66～39.61kg/(hm2·a),Ca 17.90～20.91kg/(hm2·a),Mg 3.21～9.85kg/(hm2·a).与针叶树人工林相比,天然阔叶林凋落叶分解过程中较快的养分释放和较高的养分释放量有利于促进养分再循环,这对地力维持有重要作用.     

神农架巴山冷杉天然林凋落量及养分特征

研究了湖北神农架巴山冷杉 (Abies fargesii) 天然林凋落物量、凋落物N、P、K、Ca、Mg的含量及其归还量。结果表明:巴山冷杉天然林的年凋落量为5702.99kg·hm-2;巴山冷杉林的凋落 物组成比较丰富, 主要有落叶、落枝、球花、球果和其他5部分, 其中以落叶为多, 占总凋落量的46.00%;凋落量的月变化模式呈双峰型, 分别在2006年10~11月和2007年4~5月达到峰值;凋落物养分含量的大小顺序为:N>K>Ca>P>Mg;N、P、 K、Ca、Mg的年归还量分别为:39.1063、4.5346、13.4367、5.4965和0.0911kg·hm-2;就凋落物各组分的养分年归 还量而言, 落叶的养分归还量远远大于其余组分的养分归还量, 占总归还量的52.65%。因此, 不论凋落量还是养分归还量, 巴山冷杉林凋落物中的落叶都占绝对优势。     

若干北方落叶树木叶片养分的内外迁移：Ⅰ.浓度和含量的变化

研究了北方 1 2个落叶树种单位面积叶干重、叶片灰分、有机物质和 7个元素的浓度和含量在落叶前后的变化 ,同一元素不同树种间及同一树种不同元素间有着不同的变化模式 .单位面积叶干重、叶片有机物质浓度和含量在落叶后均表现下降的趋势 ;所有树种叶片灰分浓度和大部分树种的灰分含量 (除刺槐、胡颓子、核桃楸外 )均有增加 ;落叶时 N、P、K的单位叶面积含量均可减少约 1 / 3～ 2 / 3;Mg含量的减少在胡颓子、核桃楸、春榆、蒙古栎、日本落叶松等 5个树种中发生 ,其余树种表现增加 ;落叶中 Fe含量除胡颓子下降外 ,其余均表现升高 ;落叶中 Ca、Si浓度和含量在所有分析树种中均表现增加趋势     

不同竹龄雷竹中硅及其他营养元素吸收和积累特征

在浙江省临安市的雷竹主产区,分别采集不同竹龄(1 ～4 a)和不同器官(叶、枝、秆)的雷竹样品,分析了Si和其他营养元素含量、吸收和积累特征,以及Si和其他营养元素之间的相互关系.结果表明:雷竹各器官中C含量的大小顺序为竹秆＞竹枝＞竹叶,Si、N、P、K、Ca、Mg、AI、Fe和Mn含量的大小顺序为竹叶＞竹枝＞竹秆.除Mn主要积累在竹叶中外,其他9种营养元素主要积累在1年生雷竹的秆中.3～4年生雷竹竹叶的Si平均含量为13.66g·kg-1.雷竹属于Si积累植物.随竹龄的增加,雷竹叶中的N、P、K和Mg含量减少,C、Al和Mn含量增加.雷竹对Si的吸收主要集中在第2年(57.1％),对N和K的吸收主要集中在前两年(67.7％～93.7％),此后N和K从植株体内流出,其流失量分别占总积累量的19.1％～39.1％.雷竹中Si与Ca、Al、Mn呈显著正相关,与N、P、K、Mg呈显著负相关.