亚热带湿地松叶片多元素化学计量与养分回收对氮添加的短期响应

在我国南方亚热带湿地松人工林设置了3个水平的野外氮添加控制试验(0、40、120 kg N·hm^-2·a^-1),于2014和2015年生长季高峰期(7月底)和末期(10月底)采集湿地松成熟绿叶和落叶,分析外源氮添加对湿地松叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铝(Al)、铁(Fe)、锰(Mn)9种元素浓度及其养分回收的影响.结果表明: N添加显著增加了湿地松绿叶中N、Al、Mn浓度,降低了P和2014年的Ca浓度,而对C、K、Mg、Fe 浓度无显著影响.N添加显著提高了绿叶N/P,且该比值及绿叶养分浓度(N、P、Mn)对N添加的响应依赖于N的剂量(高N条件下响应更强).N添加显著降低了2015年N的回收效率,提高了2014年K的回收效率.相比于养分回收效率,回收能力对增加的可利用氮响应更强.N添加显著降低了N的回收能力,提高了P、K的回收能力,降低了枯叶中的Fe浓度,而对枯叶中Ca、Mg、Al、Mn浓度无显著影响.这表明,N添加对叶片化学计量的影响因不同元素而异,植物会通过调整自身的养分内循环(养分回收)来应对环境变化.N添加提高了绿叶N/P和K/P,说明氮添加条件下植物生长可能由N、P共同限制转变为P限制.氮添加增加了绿叶中Al、Mn浓度,表明N添加下湿地松面临潜在的金属离子毒性风险升高.     

氮素添加对黄土高原典型草原长芒草氮磷重吸收率及C:N:P化学计量特征的影响

 为了解氮素沉降对草地群落的影响, 通过人工氮肥添加模拟试验, 研究了黄土高原天然草地优势植物长芒草(Stipa bungeana)在不同施氮水平下叶片和立枯物碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量的变化特征, 探讨了N素增加对N、P重吸收率和C : N : P化学计量比的影响及其内在联系。结果表明: 氮素添加显著增加了长芒草叶片的C、N和立枯物的N、P含量, 对叶片P和立枯物C含量无显著影响; 氮素添加显著降低了长芒草的N、P重吸收率, 对照处理的N、P重吸收率最高, 分别为60.35%和
71.75%, 并且, 在相同氮素处理条件下P的重吸收率显著大于N重吸收率; 随着氮素添加量的增大, 叶片的C : N降低, N : P和C : P增加, N : P为18.25–29.01。研究表明, 黄土高原天然草地群落主要受P限制, 随氮素沉降增加, P限制进一步加剧; 长芒草较高的N、P重吸收率是保证其在贫瘠的土壤中生存的重要机制。     

Contrasting effects of N addition on the N and P status of understory vegetation in plantations of sapling and mature Larixprincipis-rupprechtii

Aims The productivity of forest plantations in temperate areas is often limited by nitrogen (N), but may shift towards phosphorus (P) limitation with increasing atmospheric N deposition. Nutrient resorption is a nutrient conservation strategy in plants. Although data on nutrient resorption are available for overstory trees, there are few data for understory vegetation.     

洞庭湖湿地3个林龄杨树人工林叶与土壤碳氮磷生态化学计量特征

选取洞庭湖洲滩湿地挖沟抬垄造林的6林龄、9林龄和13林龄杨树人工纯林为研究对象,通过比较不同林龄杨树叶及沟垄土壤的C、N、P含量差异,研究湿地杨树人工林不同生长阶段养分元素的分配格局及生态化学计量学特征,揭示杨树种植对洞庭湖湿地生态系统的影响。结果显示,叶N、叶P以及C∶P和N∶P与林龄显著相关,但叶C和C∶N与林龄不相关。3个林龄杨树人工林叶N∶P均大于16,说明P是限制洞庭湖杨树生长发育的主要因子,9林龄叶P量显著低于6林龄和13林龄,而N∶P和C∶P则显著高于6林龄和13林龄,说明P的限制在9林龄尤为显著。3个林龄湿地杨树人工林树垄和树沟土壤有机C、全N和C∶N呈现出与林龄和土层深度的负相关关系,但全P与两者没有显著关系。C∶P在树垄样地中呈现出与林龄和土层深度的负相关关系,而在树沟样地中呈现出与土层深度的正相关关系,与林龄无显著关系。N∶P在9林龄和13林龄树垄样地和6林龄树沟样地中与土层深度呈负相关关系,说明挖沟抬垄造林方式不利于土壤有机C和全N的积累,也不利于维持洞庭湖湿地土壤的肥力。     

Effects of leaf nutrient concentration and resorption on leaf falling time of dominant broadleaved species in a montane region of eastern Liaoning Province,China

凋落物是森林生态系统养分的重要来源, 叶片脱落时间是影响其分解的关键因素。东北温带森林中蒙古栎(Quercus mongolica)落叶时间较其他树种晚, 在山脊等贫瘠立地叶片甚至第二年春天才脱落。我们假设: 相对于其他树种, 蒙古栎叶片养分元素含量过高、再吸收时间长, 导致叶片延迟脱落。为验证假设, 除蒙古栎外, 选择了落叶时间居中的色木槭(Acer mono)和落叶较早的胡桃楸(Juglans mandshurica)为对象, 持续监测叶片从成熟至凋落过程中叶片养分元素含量, 包括大量元素: 氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)和镁(Mg), 微量元素: 铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)和锌(Zn); 并分析养分再吸收率。结果表明: 蒙古栎成熟叶养分元素含量介于对照树种之间; 凋落叶N、P和K含量低于对照树种, Fe和Mn含量高于对照树种, 其余元素含量介于对照树种之间。该结果不支持“蒙古栎叶片养分含量过高”假设。蒙古栎叶片N、P和K再吸收率高于对照树种, 再吸收率高低与其落叶时间完全一致; 叶片Cu和Zn再吸收率与对照树种无显著差异; 叶片其余元素未发生再吸收, 其累积率与对照树种无显著差异; 说明养分再吸收与养分含量无关, 可能与树种的种专一性相关, 可能会影响叶片脱落时间。由于蒙古栎多生长在贫瘠土壤, 其成熟叶无法积累更多养分; 为避免叶片脱落后养分进入土壤被其他物种利用, 将养分尽量回收储存于自身, 即蒙古栎叶片养分再吸收过程较长, 叶片脱落较晚。生长在极端贫瘠立地的蒙古栎叶片次年春天才落叶, 可能是由于再吸收一直在进行, 来不及脱落而保留至新生长季开始。落叶晚的树种养分再吸收率高、有利于自身养分保存, 更能适应贫瘠土壤, 反之亦然。     

辽东山区主要阔叶树种叶片养分含量和再吸收对落叶时间的影响

凋落物是森林生态系统养分的重要来源, 叶片脱落时间是影响其分解的关键因素。东北温带森林中蒙古栎(Quercus mongolica)落叶时间较其他树种晚, 在山脊等贫瘠立地叶片甚至第二年春天才脱落。我们假设: 相对于其他树种, 蒙古栎叶片养分元素含量过高、再吸收时间长, 导致叶片延迟脱落。为验证假设, 除蒙古栎外, 选择了落叶时间居中的色木槭(Acer mono)和落叶较早的胡桃楸(Juglans mandshurica)为对象, 持续监测叶片从成熟至凋落过程中叶片养分元素含量, 包括大量元素: 氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)和镁(Mg), 微量元素: 铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)和锌(Zn); 并分析养分再吸收率。结果表明: 蒙古栎成熟叶养分元素含量介于对照树种之间; 凋落叶N、P和K含量低于对照树种, Fe和Mn含量高于对照树种, 其余元素含量介于对照树种之间。该结果不支持“蒙古栎叶片养分含量过高”假设。蒙古栎叶片N、P和K再吸收率高于对照树种, 再吸收率高低与其落叶时间完全一致; 叶片Cu和Zn再吸收率与对照树种无显著差异; 叶片其余元素未发生再吸收, 其累积率与对照树种无显著差异; 说明养分再吸收与养分含量无关, 可能与树种的种专一性相关, 可能会影响叶片脱落时间。由于蒙古栎多生长在贫瘠土壤, 其成熟叶无法积累更多养分; 为避免叶片脱落后养分进入土壤被其他物种利用, 将养分尽量回收储存于自身, 即蒙古栎叶片养分再吸收过程较长, 叶片脱落较晚。生长在极端贫瘠立地的蒙古栎叶片次年春天才落叶, 可能是由于再吸收一直在进行, 来不及脱落而保留至新生长季开始。落叶晚的树种养分再吸收率高、有利于自身养分保存, 更能适应贫瘠土壤, 反之亦然。     

Concentrations and resorption patterns of 13 nutrients in different plant functional types in the karst region of south-western China

Background and Aims

Elucidating the stoichiometry and resorption patterns of multiple nutrients is an essential requirement for a holistic understanding of plant nutrition and biogeochemical cycling. However, most studies have focused on nitrogen (N) and phosphorus (P), and largely ignored other nutrients. The current study aimed to determine relationships between resorption patterns and leaf nutrient status for 13 nutrient elements in a karst vegetation region.

Methods

Plant and soil samples were collected from four vegetation types in the karst region of south-western China and divided into eight plant functional types. Samples of newly expanded and recently senesced leaves were analysed to determine concentrations of boron (B), calcium (Ca), copper (Cu), iron (Fe), potassium (K), magnesium (Mg), manganese (Mn), molybdenum (Mo), N, sodium (Na), P, sulphur (S) and zinc (Zn).

Key Results

Nutrient concentrations of the karst plants were lower than those normally found in other regions of China and the rest of the world, and plant growth was mainly limited by P. Overall, four nutrients revealed resorption [N (resorption efficiency 34·6 %), P (48·4 %), K (63·2 %) and Mg (13·2 %)], seven nutrients [B (–16·1 %), Ca (–44·0 %), Cu (–14·5 %), Fe (–205·5 %), Mn (–72·5 %), Mo (–35·6 %) and Zn (–184·3 %)] showed accumulation in senesced leaves and two nutrients (Na and S) showed no resorption or accumulation. Resorption efficiencies of K and Mg and accumulation of B, Ca, Fe and Mn differed among plant functional types, and this strongly affected litter quality. Resorption efficiencies of N, P and K and accumulation of Ca and Zn increased with decreasing concentrations of these nutrients in green leaves. The N:P, N:K and N:Mg ratios in green leaves predicted resorption proficiency for N, K and Mg, respectively.

Conclusions

The results emphasize the fact that nutrient resorption patterns strongly depend on element and plant functional type, which provides new insights into plant nutrient use strategies and nutrient cycling in karst ecosystems.     

芨芨草叶片养分特征对氮磷不同添加水平的响应

植物叶片氮(N)、磷(P)养分特征受土壤可利用性N、P含量和N、P相对比例(N:P)的共同影响, 研究其作用机制有助于解释和评估土壤养分变化对植物养分利用策略的影响。该研究通过盆栽实验, 探讨芨芨草(Achnatherum splendens)养分化学计量学特征和叶片养分回收特征对不同剂量的养分添加(低、中、高3个N添加水平: 1.5、4.5、13.5 g·m^-2·a^-1)及不同土壤N:P (5、15、25)的响应。结果表明: 养分添加水平的提高显著增加了成熟叶片P含量和衰老叶片N、P含量, 显著降低了叶片N、P养分回收效率(NRE, PRE)。土壤N:P的升高显著降低了衰老叶片P含量和叶片NRE, 但增加了成熟和衰老叶片N:P和叶片PRE。相同养分添加水平条件下, 土壤N:P与叶片PRE显著正相关, 但与叶片NRE无显著相关性; 相同N:P条件下, 养分添加水平与NRE负相关, 但与PRE无显著相关性。植物NRE:PRE可以有效地反映环境变化所导致的植物对N、P需求的改变。土壤养分添加水平和N:P共同影响着芨芨草的叶片养分生态化学计量学特征和养分回收。     

黄土高原子午岭林区典型树种叶片N、P再吸收特征

为揭示黄土高原子午岭林区不同演替阶段和植被类型主要树种养分再吸收特征,研究选取4种次生植被树种(白桦、山杨、辽东栎和油松)和2种人工植被树种(刺槐和侧柏),测定其成熟叶、凋落叶和林下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,研究了叶片N、P再吸收率及其与养分指标的关系。结果表明:(1)不同树种叶片养分和林下土壤养分含量存在显著差异,土壤C、N含量和C∶N∶P计量比均表现为演替后期林地(辽东栎和油松)>演替前期林地(山杨和白桦)>人工林(侧柏和刺槐);(2)不同树种叶片N、P再吸收率分别为17.18%—43.34%和27.13%—58.12%,均表现为演替后期林地>人工林>演替前期林地,且P的再吸收率总体高于N的再吸收率;(3)不同树种叶片N、P再吸收率与叶片养分指标的关系强于土壤,与养分计量比的相关性大于养分含量的相关性。说明子午岭典型植被会通过叶片N、P再吸收来适应养分限制环境,尤其是演替后期植被再吸收能力更强,研究可为黄土高原植被恢复提供理论依据。     

长期氮沉降对杉木人工林叶、枝氮磷养分再吸收的影响

为了解森林养分内循环对全球变化的响应, 基于长期模拟氮沉降试验, 研究了杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林不同龄级(一年生、二年生和衰老)叶和枝的氮(N)、磷(P)养分分配及其再吸收特征, 并分析了不同模拟N沉降处理时间(7年和14年)杉木叶N、P养分再吸收差异。在12年生杉木中开展模拟N沉降试验, 以尿素(CO(NH₂)₂)为N源, 设N0、N1、N2和N3 4个处理水平, 施氮量分别为0、60、120和240 kg·hm ^-2·a ^-1, 每个处理重复3次。结果表明: (1)叶和枝在衰老过程中碳(C)、N和P含量逐渐降低, 且叶的C、N和P含量比枝高; N含量大小依次为一年生叶>二年生叶>衰老叶>一年生枝>二年生枝>衰老枝, 且N3 > N2 > N1 > N0, 而C:N则呈现相反的趋势; 衰老器官的C:N、C:P、N:P比新鲜器官高; N沉降增加了不同龄级叶和枝(除二年生叶外)的N、N:P和C:P, 但降低了P和C:N。(2)叶和枝的N、P养分再吸收率(RE_N、RE_P)随龄级的增加至衰老有规律地递减, 且RE_P > RE_N; 受长期N沉降的影响, RE_N叶(28.12%) <枝(30.00%), 而RE_P则为叶(45.82%) >枝(30.42%); 杉木叶和枝N:P与RE_N:RE_P之间存在极显著的线性相关关系。(3)随N沉降处理时间的增加, 叶RE_N呈降低态势, 各处理(N1、N2和N3)分别降低了9.85%、3.17%和11.71%; 而RE_P则明显上升, 分别增加了71.98%、42.25%和9.60%。研究结果表明: 不同器官、不同龄级的养分再吸收率随氮沉降处理的水平、处理时间而所有不同; RE_N:RE_P与N:P之间存在紧密关系。     

Convergent responses of nitrogen and phosphorus resorption to nitrogen inputs in a semiarid grassland

Human activities have significantly altered nitrogen (N) availability in most terrestrial ecosystems, with consequences for community composition and ecosystem functioning. Although studies of how changes in N availability affect biodiversity and community composition are relatively common, much less remains known about the effects of N inputs on the coupled biogeochemical cycling of N and phosphorus (P), and still fewer data exist regarding how increased N inputs affect the internal cycling of these two elements in plants. Nutrient resorption is an important driver of plant nutrient economies and of the quality of litter plants produce. Accordingly, resorption patterns have marked ecological implications for plant population and community fitness, as well as for ecosystem nutrient cycling. In a semiarid grassland in northern China, we studied the effects of a wide range of N inputs on foliar nutrient resorption of two dominant grasses, Leymus chinensis and Stipa grandis. After 4 years of treatments, N and P availability in soil and N and P concentrations in green and senesced grass leaves increased with increasing rates of N addition. Foliar N and P resorption significantly decreased along the N addition gradient, implying a resorption‐mediated, positive plant–soil feedback induced by N inputs. Furthermore, N : P resorption ratios were negatively correlated with the rates of N addition, indicating the sensitivity of plant N and P stoichiometry to N inputs. Taken together, the results demonstrate that N additions accelerate ecosystem uptake and turnover of both N and P in the temperate steppe and that N and P cycles are coupled in dynamic ways. The convergence of N and P resorption in response to N inputs emphasizes the importance of nutrient resorption as a pathway by which plants and ecosystems adjust in the face of increasing N availability.     

中亚热带同质园不同树种氮磷重吸收及化学计量特征

于2019年8月研究中亚热带同质园11个树种叶片的比叶面积、氮(N)和磷(P)养分重吸收和化学计量特征,分析其养分利用策略.结果 表明:常绿阔叶树种(香叶、香樟、木荷、米槠、醉香含笑和杜英)和常绿针叶树种(杉木和马尾松)成熟叶和衰老叶的比叶面积、N和P含量普遍低于落叶阔叶树种(枫香、无患子和鹅掌楸),而成熟叶片C∶N和...     

Responses of nitrogen and phosphorus resorption from leaves and branches to long-term nitrogen deposition in a Chinese fir plantation

为了解森林养分内循环对全球变化的响应, 基于长期模拟氮沉降试验, 研究了杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林不同龄级(一年生、二年生和衰老)叶和枝的氮(N)、磷(P)养分分配及其再吸收特征, 并分析了不同模拟N沉降处理时间(7年和14年)杉木叶N、P养分再吸收差异。在12年生杉木中开展模拟N沉降试验, 以尿素(CO(NH₂)₂)为N源, 设N0、N1、N2和N3 4个处理水平, 施氮量分别为0、60、120和240 kg·hm ^-2·a ^-1, 每个处理重复3次。结果表明: (1)叶和枝在衰老过程中碳(C)、N和P含量逐渐降低, 且叶的C、N和P含量比枝高; N含量大小依次为一年生叶>二年生叶>衰老叶>一年生枝>二年生枝>衰老枝, 且N3 > N2 > N1 > N0, 而C:N则呈现相反的趋势; 衰老器官的C:N、C:P、N:P比新鲜器官高; N沉降增加了不同龄级叶和枝(除二年生叶外)的N、N:P和C:P, 但降低了P和C:N。(2)叶和枝的N、P养分再吸收率(RE_N、RE_P)随龄级的增加至衰老有规律地递减, 且RE_P > RE_N; 受长期N沉降的影响, RE_N叶(28.12%) <枝(30.00%), 而RE_P则为叶(45.82%) >枝(30.42%); 杉木叶和枝N:P与RE_N:RE_P之间存在极显著的线性相关关系。(3)随N沉降处理时间的增加, 叶RE_N呈降低态势, 各处理(N1、N2和N3)分别降低了9.85%、3.17%和11.71%; 而RE_P则明显上升, 分别增加了71.98%、42.25%和9.60%。研究结果表明: 不同器官、不同龄级的养分再吸收率随氮沉降处理的水平、处理时间而所有不同; RE_N:RE_P与N:P之间存在紧密关系。     

江西阳际峰30种阔叶树叶片氮磷含量及再吸收效率

养分再吸收是植物养分利用的重要策略,体现了植物对养分留存、利用和适应环境的能力.为研究亚热带不同生活型(常绿与落叶)阔叶树养分含量与养分再吸收的关系,以江西阳际峰国家级自然保护区内30种阔叶树为研究对象,测定成熟和衰老叶片氮(N)和磷(P)含量,分析常绿和落叶树种叶片N和P含量及其再吸收效率差异,揭示阔叶树种叶片养分再...     

浙江天童常绿阔叶林、常绿针叶林与落叶阔叶林的C:N:P化学计量特征

以浙江天童常绿阔叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林为对象, 通过对叶片和凋落物C:N:P比率与N、P重吸收的研究, 揭示3种植被类型N、P养分限制和N、P重吸收的内在联系。结果显示: 1)叶片C:N:P在常绿阔叶林为758:18:1, 在常绿针叶林为678:14:1, 在落叶阔叶林为338:11:1; 凋落物C:N:P在常绿阔叶林为777:13:1, 常绿针叶林为691:14:1, 落叶阔叶林为567:14:1; 2)常绿阔叶林和常绿针叶林叶片与凋落物C:N均显著高于落叶阔叶林; 叶片C:P在常绿阔叶林最高, 常绿针叶林中等, 落叶阔叶林最低, 常绿阔叶林和常绿针叶林凋落物C:P显著高于落叶阔叶林; 叶片N:P比也是常绿阔叶林最高、常绿针叶林次之, 落叶阔叶林最低, 但常绿阔叶林凋落物N:P最低; 3)植被叶片N、P含量间(N为x, P为y)的II类线性回归斜率显著大于1 (p < 0.05), 表明叶片P含量的增加可显著提高叶片N含量; 凋落物N、P含量的回归斜率约等于1, 反映了凋落物中单位P含量与单位N含量间的等速损耗关系; 4)常绿阔叶林N重吸收率显著高于常绿针叶林与落叶阔叶林, 落叶阔叶林P重吸收率显著高于常绿阔叶林和常绿针叶林。虽然植被的N:P指示常绿阔叶林受P限制, 落叶阔叶林受N限制, 常绿针叶林受N、P的共同限制, 但是N、P重吸收研究结果表明: 受N素限制的常绿阔叶林具有高的N重吸收率, 受P限制的落叶阔叶林并不具有高的P重吸收率。可见, 较高的N、P养分转移率可能不是植物对N、P养分胁迫的一种重要适应机制, 是物种固有的特征。     

氮肥添加对青藏高原高寒草甸6个群落优势种生态化学计量学特征的影响

以青藏高原高寒草甸为研究对象, 通过人工氮肥添加试验, 研究6个群落优势种在不同施氮(N)水平下叶片碳(C)、N、磷(P)元素含量的变化以及生态化学计量学特征。结果表明: 自然条件下, 6个物种叶片N、P质量浓度存在显著的差异, 表现为: 黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)最高, 为24.5和2.51 g·kg^-1, 其叶片N含量低于而P含量高于我国其他草地的豆科植物; 其余5个物种叶片N、P质量浓度分别为11.5-18.1和1.49-1.72 g·kg^-1, 嵩草(Kobresia myosuroides)叶片N含量最低, 垂穗披碱草(Elymus nutans)叶片P含量最低, 与我国其他区域的研究结果相比, 其叶片N和P含量均低于我国其他草地非豆科植物。随氮素添加量的增大, 6种群落优势种叶片的C和P含量保持不变; 其他5种植物叶片N含量显著增加, 黄花棘豆叶片N含量保持不变。未添加氮肥时, 6种植物叶片N:P为7.3-11.2, 说明该区植物生长更多地受N限制。随N添加量的增加, 除黄花棘豆外, 其他5种植物叶片N:P大于16, 表现为植物生长受P限制。综合研究表明, 青藏草原高寒草甸植物叶片N含量较低, 植物受N影响显著, 但不同物种对N的添加反应不同, 豆科植物黄花棘豆叶片对N添加不敏感, 其他5个物种叶片全N含量随着N添加量的升高而增加, 该研究结果可为高寒草甸科学施肥提供理论依据。     

滨海沙地主要造林树种叶片功能性状及养分重吸收特征

为探讨不同树种对滨海沙地干旱贫瘠环境的适应策略,以滨海沙地主要造林树种木麻黄、湿地松、厚荚相思和尾巨桉为对象,研究了不同树种叶片功能性状及养分重吸收特征.结果表明:阔叶树种(厚荚相思和尾巨桉)的叶面积、比叶面积显著高于针叶树种(木麻黄和湿地松),而针叶树叶干物质含量、叶厚度最高.成熟叶和凋落叶的N、P含量表现为阔叶树高于针叶树,成熟叶高于凋落叶,但凋落叶N∶P较高.针叶树种的N、P养分重吸收效率大于阔叶树种,P重吸收效率明显高于N,木麻黄、湿地松、厚荚相思和尾巨桉的N、P吸收效率分别为64.2%、63.1%、47.0%、16.8%和92.5%、81.6%、80.3%、18.0%.比叶面积与叶片N、P含量呈显著正相关,与叶干物质含量,叶厚度以及N、P养分重吸收效率呈显著负相关;叶干物质含量与叶厚度及N、P养分重吸收效率呈显著正相关.就叶片功能的权衡关系而言,木麻黄和湿地松属于缓慢投资-收益型物种,具有较高的养分重吸收效率,而厚荚相思和尾巨桉属于快速投资-收益型物种,养分的重吸收效率较低.不同滨海沙地造林树种通过叶片功能性状及养分重吸收之间的相互协调实现对滨海沙地特殊生境的适应性.     

Leaf nutrient dynamics and nutrient resorption: a comparison between larch plantations and adjacent secondary forests in Northeast China

Aims Conversion of secondary forests to pure larch plantations is a common management practice driven by the increasing demand for timber production in Northeast China, resulting in a reduction in soil nutrient availability after a certain number of years following conversion. Nutrient resorption prior to leaf senescence was related to soil fertility, an important nutrient conservation strategy for plants, being especially significant in nutrient-poor habitats. However, the seasonal dynamics of leaf nutrients and nutrient resorption in response to secondary forest conversion to larch plantations is not well understood.Methods A comparative experiment between larch plantations (Larix spp.) and adjacent secondary forests (dominant tree species including Quercus mongolica, Acer mono, Juglans mandshurica and Fraxinus rhynchophylla) was conducted. We examined the variations in leaf nutrient (macronutrients: N, P, K, Ca and Mg; micronutrients: Cu and Zn) concentrations of these tree species during the growing season from May to October in 2013. Nutrient resorption efficiency and proficiency were compared between Larix spp. and the broadleaved species in the secondary forests.Important findings Results show that the seasonal variation of nutrient concentrations in leaves generally exhibited two trends, one was a downward trend for N, P, K, Cu and Zn, and another was an upward trend for Ca and Mg. The variations in foliar nutrient concentrations were mainly controlled by the developmental stage of leaves rather than by tree species. Resorption of the observed seven elements varied among the five tree species during leaf senescence. Nutrient resorption efficiency varied 6–75% of N, P, K, Mg, Cu and Zn, while Ca was not retranslocated in the senescing leaves of all species, and Mg was not retranslocated in Larix spp. Generally, Larix spp. tended to be more efficient and proficient (higher than 6–30% and 2–271% of nutrient resorption efficiency and resorption proficiency, respectively) in resorbing nutrients than the broadleaved species in the secondary forests, indicating that larch plantations had higher leaf nutrient resorption and thus nutrient use efficiency. Compared with Larix spp., more nutrients would remain in the leaf litter of the secondary forests, indicating an advantage of secondary forests in sustaining soil fertility. In contrast, the larch plantation would reuse internal nutrients rather than lose nutrients with litter fall and thus produce a positive feedback to soil nutrient availability. In summary, our results suggest that conversion from secondary forests to pure larch plantations would alter nutrient cycling through a plant-mediated pathway.     

滇中亚高山森林植物叶-凋落叶-土壤生态化学计量特征

为了深入认识滇中亚高山区域5种典型森林生态系统养分循环规律和系统稳定机质,通过测定植物叶、凋落叶和土壤C、N、P含量,掌握该区域典型森林植物叶-凋落叶-土壤生态化学计量特征。结果显示：（1）5种森林类型C、N、P含量差异显著,其中各林型植物叶和凋落叶C、N、P含量均高于土壤。（2）5种森林类型植物N、P再吸收率均为华山松林 > 云南松林 > 常绿阔叶林 > 高山栎林 > 滇油杉林;5种森林类型的再吸收率均为P（均值为61.20%）高于N（均值为36.48%）,表明了该区域土壤P的相对匮乏。（3）5种森林类型C/N、C/P、N/P均表现为凋落叶 > 植物叶 > 土壤;各林型植物叶N/P范围为10.17-15.31。（4）5种森林类型植物叶与凋落叶C、N、P含量、C/N和C/P均呈极显著或显著正相关;凋落叶与土壤的C、N含量及N/P呈显著正相关;5种森林类型植物叶N与P含量呈显著正相关关系;土壤N与P含量呈显著负相关关系。本文探究养分元素在"植物叶-凋落叶-土壤"之间的化学计量特征,为了解该区域森林生态系统的养分状况和揭示生物地球化学循环过程提供了理论数据。