亚热带不同林龄杉木林叶-根-土氮磷化学计量特征

以亚热带地区湖南会同5、10、15、20、25年生杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林的针叶、细根及土壤(0—15、15—30、30—45 cm)为研究对象,在测定植物叶、细根、土壤中全N、全P含量的基础上,探讨杉木人工林全生命过程叶-根-土N、P化学计量特征的变化,为其经营过程提供基础数据。研究结果表明:(1)林龄对土壤N、P含量及N∶P具有极显著的影响(P0.01)。土层对土壤N含量影响显著(P0.01)。各层土壤N、P含量随林龄呈先减后升的趋势,变化显著(P0.05),土壤N、P含量的最大值分别出现在成熟林、幼龄林阶段,最小值出现在中龄林阶段。土壤N∶P随林龄呈增加趋势,但变化不显著。(2)林龄、器官均对植物N、P含量及N∶P具有极显著的影响(P0.01)。叶和细根的N、P含量随林龄呈"V"字型的变化趋势,且变化显著(P0.05),叶和细根N、P含量的最大值均出现在幼龄林、成熟林阶段,最小值出现在中龄林阶段。杉木叶的N∶P随林龄无显著变化,细根的N∶P随林龄显著增加(P0.05),杉木叶和细根N∶P变化范围分别为11.79—14.86,9.00—22.89。(3)5个林龄杉木叶、细根、土的N、P含量均表现为叶细根土,且差异显著(P0.05)。叶与细根的N、P含量及N∶P均显著正相关(P0.05)。0—15 cm土壤N与植物叶、细根N无显著相关性,15—30、30—45 cm土壤N与植物叶、细根N在5、10年生时存在显著相关性(P0.05)。5个林龄杉木叶、细根、土壤之间的P含量及N∶P均存在显著相关性。这些结果说明:在杉木的生长过程中,植物叶、细根以及土壤中养分不断变化,叶、细根、土之间的N、P化学计量特征显示出一定的相关关系。     

会同杉木器官间C、N、P化学计量比的季节动态与异速生长关系

生态化学计量特征能够反映植物器官的内稳性及其相互关系。以湖南会同25年生杉木人工林为研究对象,分析了叶、枝、根的C、N、P及其化学计量季节动态,探讨了养分元素的变异性特征、变异来源,以及元素间的异速生长关系。结果表明:C、N、P含量的年平均值均在叶中表现最大,分别为(527.60±15.07)、(10.55±1.89)、(2.13±0.31)g/kg;而C∶N、C∶P、N∶P的年平均值最大的则是根,分别为(78.12±12.54)、(619.46±48.23)、(7.13±3.57);不同器官的年均C∶N∶P排序为根枝叶。叶和根的C、N含量及N∶P、叶和枝的P含量变化趋势均为先升高后降低再升高,叶、根的C∶N值则表现为先降低后升高再降低的变化趋势。叶、枝、根的年平均N∶P比(均小于14)远低于我国年平均水平(16.3);不同器官的C含量变异系数较小,均低于9%,N、P含量及其化学计量比变异系数较大,均高于30%,其中枝叶的P含量和枝的N∶P变异系数分别高达65.04%和62.41%;根据变异来源分析,器官、月份和器官与月份的交互作用对C、N、P含量及其化学计量变异的影响均达到显著水平(P0.05)。叶、根的C与N具有显著的异速生长关系(N-C~(2.777),P=0.008;N-P~(2.574),P=0.002),叶、枝、根的N、P含量表现出正相关性,异速生长指数分别为0.539、0.617、0.721。研究表明25年生杉木的生长更多的受到N元素的限制,养分利用效率在根中最高;叶、枝、根C-P的异速生长关系证明不同器官对于各自的养分分配是具有相似性的。     

基于叶干质量比的杉木比叶面积估算模型的构建

随着叶片功能性状研究的不断深入, 通过简单易测量的叶片指标, 同时探究植物生活史权衡对策和估算林分生产力的研究需求日益增长, 例如叶干质量比(LDMC)和比叶面积(SLA)的相互转换。杉木(Cunninghamia lanceolata)是亚热带重要的常绿针叶树种, 基于LDMC对杉木SLA进行估算, 能够为核算SLA提供途径, 为机理解释和生产估算构建连接途径, 为小区域到大尺度、精算到估算搭建桥梁。该研究在湖南会同和河南信阳两个杉木生长区, 对处于不同小生境(坡向、坡位和冠层深度)以及不同生活史(林龄和叶龄)的叶片进行抽样和采集, 通过测得不同叶龄的单叶LDMC和SLA, 初步探究在不同因子下两个性状值的分布差异, 进一步基于LDMC构建SLA估算模型并讨论以叶龄为差分因子对模型的影响。结果表明: 1)杉木SLA平均值为(103.15 ± 69.54) cm ²·g ^-1, LDMC为0.39 ± 0.11; 2)杉木LDMC和SLA可用非线性模型进行估算, 模型符合估算要求; 3)其中一年生叶的拟合效果最好, 老叶(大于二年生叶)的拟合优度较低, 老叶较低的SLA (52.28-75.74 cm ²·g ^-1)可能暗示LDMC的变化保持相对独立性。该研究基于杉木LDMC的SLA估算模型可信且有效, 且不同叶龄对LDMC和SLA的影响可能预示着杉木叶片的响应敏感性和生活史权衡策略。