林地覆盖经营雷竹林叶片养分特征及其与土壤养分的关系

探讨了短期覆盖经营(覆盖1 a)、休养式覆盖经营(覆盖3 a 后休养3 a)、长期覆盖经营(覆盖6 a)和不覆盖雷竹林(CK)2年生立竹叶片养分含量、化学计量比和再吸收率及其与土壤养分的关系。结果表明：(1)短期和休养式覆盖经营促使雷竹叶片养分含量和再吸收率总体上提高,而长期覆盖经营对雷竹叶片 P 含量和N、K 再吸收率会产生较为明显的影响,叶片 P 含量、N 再吸收率显著升高,K 再吸收率降低;(2)短期和休养式覆盖经营对雷竹林土壤、叶片养分化学计量比影响不明显,但长期覆盖经营使雷竹林土壤、叶片 N∶P、K∶P 显著降低;(3)短期覆盖经营能增强雷竹林土壤养分与叶片的养分含量、化学计量比和养分再吸收率的相关性,但随覆盖经营年限的延长,相关性总体上呈减弱趋势;(4)土壤养分含量及其平衡关系对林地覆盖经营雷竹林叶片养分特征影响明显;(5)长期覆盖经营雷竹林土壤、叶片养分间相关性明显减弱,竹子吸收利用养分的能力下降,生产中应实行雷竹林休养式覆盖经营方式。研究结果为林地覆盖经营雷竹林的可持续发展提供了理论参考。     

林地覆盖对雷竹林土壤碳氮磷化学计量特征的影响

林地覆盖措施可明显促进雷竹笋芽提早萌发,显著提高竹林经济效益,但长期连年覆盖会导致雷竹林退化为雷竹林。对不同覆盖年限(1、3、6 a)雷竹林和不覆盖雷竹林土壤C、N、P含量和化学计量比及相关性进行了研究。结果表明:不同覆盖年限雷竹林和不覆盖雷竹林土壤C、N、P含量均随土壤深度的增加而极显著降低。不同土层土壤C、N、P含量不同覆盖年限雷竹林极显著地高于不覆盖雷竹林。随覆盖年限的延长,雷竹林0～20 cm土壤C、N含量极显著提高。覆盖1 、3 a雷竹林和不覆盖雷竹林0～50 cm土壤P含量和20～50 cm土壤C、N含量差异均不显著,均显著地低于覆盖6 a雷竹林土壤。不同覆盖年限雷竹林各土层土壤C:N差异不显著,而C:P、N:P随覆盖年限的延长呈升高趋势。随覆盖年限的延长,土壤C、N、P间正相关关系减弱,C与N、P协同变化速率降低。研究表明:雷竹鞭根系统主要分布区0～20 cm土壤养分过量积累及引起的土壤养分失衡是林地覆盖雷竹林退化的主要原因。应实行轮闲覆盖和测土配方平衡施肥,并在雷竹自然出笋开始时(3月上旬)及时撤除有机覆盖物。为雷竹林可持续经营提供理论依据。     

地表覆盖栽培对雷竹林凋落物养分及其化学计量特征的影响

为了解不同覆盖栽培年限雷竹林凋落物养分及其化学计量特征,分析了换叶期雷竹林凋落物的凋落量,C、N、P、K养分含量,养分季节归还量以及养分元素生态化学计量比值在不同覆盖年限之间的差异。结果表明:(1)雷竹林在连续覆盖3a后,叶凋落量极显著性提高(P＜0.01),在总凋落量中比例增加,但枝凋落量变化不明显。(2)连续3a覆盖对雷竹林凋落物中的养分含量影响极显著(P＜0.01),C、N养分含量极显著降低,P含量极显著升高,而K养分含量在覆盖2a时就出现了显著增加的变化响应;林地凋落物的养分归还量同时还受凋落量的影响,其伴随覆盖年限增长的变化趋势与养分含量并不一致。(3)覆盖2a内的雷竹林地凋落物表现出稳定的高N∶P以及低P含量,表明凋落物分解速率较低;连续覆盖3a的林地凋落物P含量极显著升高,N∶P极显著下降(P＜0.01),表明此时凋落物分解速率加快。(4)线性回归分析表明,凋落物中K元素随覆盖年限增长而消耗的规律与N、P元素无显著相关关系。     

雷竹林土壤和叶片N、P化学计量特征对林地覆盖的响应

为摸清林地覆盖集约经营对雷竹林土壤和叶片氮(Nitrogen,N)、磷(Phosphorus,P)化学计量特征的影响,揭示雷竹林退化机理,为退化雷竹林恢复提供理论依据,对不同林地覆盖年限(CK,3 a和6 a)雷竹林土壤和立竹叶片的N、P含量和N∶P变化规律进行了分析。结果表明:不同林地覆盖年限雷竹林土壤N、P含量均随土层深度的增大而降低,随着林地覆盖年限的增加,各土层土壤N、P含量均提高。林地覆盖雷竹林0—20 cm土层土壤N、P累积现象明显,N∶P显著提高;林地覆盖雷竹林不同年龄立竹叶片N、P含量均较不覆盖雷竹林有显著或极显著降低,叶片N∶P随林地覆盖年限的增加总体上呈显著升高趋势;立竹叶片N∶P与土壤P含量极显著正相关,与立竹叶片P含量和土壤N∶P极显著负相关,而与土壤和立竹叶片N含量相关性不显著。随林地覆盖年限的增加,雷竹林土壤和立竹叶片N、P间相关性均减弱;研究表明林地覆盖会明显改变雷竹林土壤和立竹叶片的N、P化学计量特征,引起N、P养分失衡,P素对雷竹林生长的限制性作用增强,会导致雷竹林退化。     

林地覆盖经营对雷竹鞭根主要养分内循环的影响

为了给林地覆盖经营雷竹(Phyllostachys violascens)林可持续经营提供理论参考,探讨了休养式覆盖经营(覆盖3a后休养3a)、长期覆盖经营(覆盖6a)和不覆盖雷竹林(CK)2年生壮龄竹鞭及其1级、2级根N、P、K、Mg、Ca、Fe浓度和养分迁移、内循环率的差异。结果表明:不同覆盖经营年限雷竹林N、P、K、Mg、Ca和Fe浓度总体上1级根显著高于2级根。1级根和2级根中均存在N、P、K、Mg的养分内循环,且1级根养分内循环率大于2级根,Fe、Ca内循环不明显。N、P、K、Mg养分浓度与养分迁移速率随时间的推延,1级根为持续降低,2级根为先升高后降低。与不覆盖雷竹林相比,休养式林地覆盖经营总体上提高了1级、2级根的N、P、K、Ca的浓度和P、K、Mg的迁移速率、N、P、K的迁移量、P、K的养分内循环率以及1级根Mg的浓度和迁移量、2级根N的迁移速率和Mg的内循环率;长期林地覆盖经营虽提高了雷竹1级根N、K的浓度和N的迁移量及2级根N的浓度和内循环率,但总体上降低了1级根P、K、Mg和2级根N、P、Mg的迁移量与1级、2级根P、Mg的迁移速率及P、K、Mg的养分内循环率。研究表明:雷竹林鞭根中存在明显的养分内循环,且1级根对养分内循环的贡献较大。休养式林地覆盖经营利于雷竹林对养分的循环利用,而长期覆盖经营阻碍了根系对养分的平衡吸收,减弱了根系养分的内循环,不利于雷竹林的生长更新。     

林地覆盖经营对雷竹叶片非结构性碳水化合物与氮、磷关系的影响

为揭示雷竹生理生态对林地覆盖经营的响应与适应机制,测定了不同覆盖经营年限(CK、1、3和6年)雷竹林1~3年生立竹叶片可溶性糖、淀粉、氮(N)和磷(P)含量,分析了覆盖经营对雷竹林叶片非结构性碳水化合物(NSC)与N、P含量及其化学计量关系的影响.结果表明： 覆盖经营1年雷竹林叶片NSC及可溶性糖含量较CK显著升高,N/P显著降低,N限制作用增强;覆盖经营3年雷竹林叶片可溶性糖含量较CK显著降低,淀粉含量显著升高,而NSC含量变化不明显,单位质量N、P的NSC含量最高;覆盖经营6年雷竹林叶片NSC、可溶性糖含量较CK显著降低,淀粉含量和N/P显著升高,P限制作用增强.短期覆盖(≤3年)经营雷竹林叶片NSC含量与N、P含量呈显著正相关,与N/P呈显著负相关;长期覆盖(6年)经营雷竹林叶片淀粉含量与N、P含量呈显著负相关,与N/P呈显著正相关.研究表明,短期覆盖(≤3年)经营雷竹林叶片N/P的降低可促使叶片淀粉分解和可溶性糖积累,明显增强雷竹生长活性,而长期覆盖(6年)经营雷竹林叶片N/P升高则促进叶片淀粉积累,雷竹生长由N限制转变为P限制,立竹生长活性明显降低,引起雷竹林退化.因此建议雷竹林连续覆盖经营不宜超过3年.      

两种林龄文冠果叶N、P、K的季节变化及再吸收特征

以科尔沁沙地西南缘乌丹地区文冠果人工林为研究对象,分析了8年生和50年生文冠果叶片N、P、K含量的季节变化和再吸收效率。结果表明:2种林龄文冠果年生长周期内N、P、K含量均呈下降趋势,其中,5—6月和8—10月下降幅度较大,6—8月含量变化不大;8年生文冠果叶片凋落前后的N、P、K含量(衰落叶中N除外)均极显著50年生文冠果(P0.01)。8年生文冠果叶片养分再吸收效率表现为:N(50%)P(32%)K(30%),但50年生的则表现为K(63%)P(62%)N(48%);二者N再吸收效率差异不显著(P0.05),而50年生文冠果叶片P、K再吸收效率极显著高于8年生文冠果(P0.01)。50年生文冠果叶片再吸收效率高,反映其较高的养分保存能力和养分利用效率,能更好地适应贫瘠养分生境。     

文冠果叶片养分元素含量的动态变化及再吸收特性

以文冠果叶片为试材,运用原子吸收光谱法分析了叶片养分元素含量的季节动态变化和再吸收效率。结果表明：N、P、K均呈下降趋势,是“稀释效应”和养分再吸收导致;Mg呈“单峰”曲线走势,与Mg的生理功能有关;Fe、Mn呈“V”字型走势,Cu呈“W”型,Zn呈“N”型,与树体吸收特性和不同的物候期有关。总体来看,养分元素含量顺序是：N>P>K>Mg>Fe>Zn>Mn>Cu,且不同时期又有所不同。大量元素之间存在显著的相关关系;微量元素间相关关系不显著（Fe、Zn除外）,Fe与N显著负相关,与拮抗作用有关。C/N呈升高趋势,差异显著;N/P呈降低趋势,差别不大。养分再吸收效率由大到小的顺序是：Mg>N>K>P,差异显著。微量元素由于移动性较差,不能被再吸收。N、P、K、Mg养分再吸收效率反映了文冠果较高的养分保存能力和养分利用效率。     

林地覆盖经营对雷竹叶片营养质量及食叶害虫适口性的影响

为揭示冬季地表有机材料覆盖促进竹笋早出的林地覆盖经营措施对雷竹叶片营养质量的影响,并基于叶片的食叶害虫适口性分析林地覆盖经营对雷竹林食叶害虫发生与成灾的影响,探讨了休养式覆盖经营(覆盖3年休养3年)、长期覆盖经营(连续覆盖6年)和不覆盖雷竹林(CK)1~3年生立竹叶片C、N、P、可溶性糖、蔗糖、淀粉、纤维素、木质素、单宁、草酸和酚酸等含量的差异。结果表明:与不覆盖雷竹林相比,休养式林地覆盖经营雷竹林1~3年生立竹叶片C含量变化不明显,淀粉、纤维素、酚酸含量均显著降低。除上述指标外2、3年生立竹叶片其他指标均显著升高,1年生立竹叶片木质素、草酸含量显著升高;长期覆盖经营雷竹林1、2年生立竹叶片酚酸含量无显著变化,P、草酸、木质素含量显著升高,其他指标均显著降低;3年生立竹叶片P、蔗糖、木质素、草酸、酚酸含量显著升高,其他指标均显著降低;长期林地覆盖经营对雷竹叶片C、N、P养分平衡也产生了明显影响。林地覆盖经营对雷竹叶片的营养质量和食叶害虫适口性产生了较为明显的影响,其中,休养式覆盖经营雷竹林叶片营养质量和防御物质含量提高,叶片的食叶害虫适口性降低,抵御食叶害虫为害能力增强,而长期覆盖经营雷竹林相反,可能更易诱发食叶害虫的发生与成灾。     

中亚热带植被恢复阶段植物叶片、凋落物、土壤碳氮磷化学计量特征

为揭示植被恢复过程中生态系统的养分循环机制及植物的生存策略, 根据亚热带森林群落演替过程, 采用空间代替时间方法, 以湘中丘陵区地域相邻、环境条件基本一致的檵木(Loropetalum chinensis) +南烛(Vaccinium bracteatu) +杜鹃(Rhododendron mariesii)灌草丛(LVR)、檵木+杉木(Cunninghamia lanceolata) +白栎(Quercus fabri)灌木林(LCQ)、马尾松(Pinus massoniana) +柯(Lithocarpus glaber) +檵木针阔混交林(PLL)、柯+红淡比(Cleyera japonica) +青冈(Cyclobalanopsis Glauca)常绿阔叶林(LCC)作为一个恢复系列, 设置固定样地, 采集植物叶片、未分解层凋落物和0-30 cm土壤样品, 测定有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)含量及其化学计量比, 运用异速生长关系、养分利用效率和再吸收效率分析植物对环境变化的响应和养分利用策略。结果表明: (1)随着植被恢复, 叶片C:N、C:P、N:P显著下降, 而叶片C、N、P含量和土壤C、N含量、C:P、N:P显著增加, 其中LCC植物叶片C、N含量, 土壤C、N含量及其N:P, PLL植物叶片P含量, 土壤C:P显著高于其他3个恢复阶段, 各恢复阶段植物叶片N:P > 20, 植物生长受P限制; 凋落物C、N、P含量及其化学计量比波动较大。(2)凋落物与叶片、土壤的化学计量特征之间的相关关系较弱, 叶片与土壤的化学计量特征之间具有显著相关关系, 其中叶片C、N、P含量与土壤C、N含量、C:N (除叶片C、N含量外)、C:P、N:P呈显著正相关关系; 叶片C:N与土壤C、N含量、C:P、N:P, 叶片C:P与土壤C含量、C:N、C:P, 叶片N:P与土壤C:N呈显著负相关关系。(3)植被恢复过程中, 叶片N、P之间具有显著异速生长关系, 异速生长指数为1.45, 叶片N、P的利用效率下降, 对N、P的再吸收效率增加, LCC叶片N利用效率最低, PLL叶片P利用效率最低而N、P再吸收效率最高。(4)叶片N含量内稳态弱, 而P含量具有较高的内稳态, 在土壤低P限制下植物能保持P平衡。植被恢复显著影响叶片、凋落物、土壤C、N、P含量及其化学计量比, 叶片与土壤之间C、N、P含量及化学计量比呈显著相关关系, 植物通过降低养分利用效率和提高养分再吸收效率适应土壤养分的变化, 叶片-凋落物-土壤系统的N、P循环随着植被恢复逐渐达到“化学计量平衡”。