植物养分利用效率研究综述

养分利用效率的概念是理解生态系统功能的中心。本文从植物养分利用效率的概念出发,对养分利用效率的表示与计算方法、影响因素以及养分再吸收的生物化学基础等进行综述,分析目前研究中存在的问题,最后指出今后应加强研究的方面。     

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。     

天童国家森林公园常见植物凋落叶分解的研究

 选择天童地区常绿阔叶林及其退化群落常见植物种为对象,着重探讨分解速率和基质营养含量以及比表面积(Specific Leaf Area, SLA)的关系,并试图通过单独分解试验和混合分解试验的比较,从物种、功能群角度探讨凋落叶多样性和分解这一生态系统过程的关系,为深入研究常绿阔叶林常见植物种的营养策略、群落养分循环等奠定基础,也为植被恢复、森林生态系统管理提供理论依据。结果表明：所有凋落叶随时间进程失重率增大,但失重率并不与时间呈线性相关;凋落叶分解后N、P均发生了变化,大多数凋落叶在分解初期N、P均发生了积累,营养元素的释放和富集与凋落叶初始营养状况无明显的相关性。凋落叶的年分解系数与凋落叶中的初始N含量有较高的相关性,而与初始P含量则无显著的相关性;凋落叶的分解速率与成熟叶的面积无相关性,而与其SLA有很强的相关性。通过模型分析,天童地区大多数常见树种凋落叶分解95%需1～4年,平均是2.54年;分解率最高的物种为山鸡椒(Litsea cubeba),其值为6.280,最低的为黄丹木姜子(Litsea elongata),其值为0.558。凋落物混合对分解有很大的影响,虽在初期对分解有阻碍作用,但长期是促进的。若不考虑功能群差异,则可得出多样性的增加有利于分解的结论。功能群数目的增加在凋落物分解前期对分解起促进作用,但这种作用随分解的进展逐渐减小。混合物种的特性往往是决定分解过程的最重要的因素。     

浙江天童国家森林公园常绿阔叶林凋落叶养分含量的时空分布特征

植物凋落叶养分含量的时空分布格局在森林生态系统的物质循环和能量流动中发挥着关键作用,尤其是对森林土壤养分情况有重要的影响,而在群落结构复杂的亚热带森林中基于群落整体水平的凋落叶养分含量特征研究相对匮乏。在位于浙江天童国家森林公园中的20 hm²动态监测样地进行,收集凋落叶并测定其碳、氮、磷含量,结合不同生活型物种的凋落高峰,春季和初夏为常绿树种凋落高峰;秋季为落叶树种凋落高峰,以及地形特征对凋落叶养分含量的时空分布特征进行探究。结果表明：在时间尺度上,凋落叶养分含量表现为不同凋落高峰之间的差异,碳含量表现为秋季高峰 < 春季高峰 < 初夏季高峰,氮、磷含量为秋季高峰大于春季和初夏季高峰;在空间尺度上,凋落叶养分含量则表现为沟谷地形和山脊地形之间的差异性,在秋季凋落高峰时碳含量在沟谷地形显著低于山脊地形,氮、磷含量在山脊地形显著低于其他地形。研究结果表明群落物种组成及其生活型差异是造成森林群落水平凋落叶养分含量时空差异的主要原因。     

植物的养分利用效率(NUE)及植物对养分胁迫环境的适应策略

提高养分利用效率（ＮＵＥ）是植物适应贫瘠生境的一种重要的竞争策略。养分利用效率的概念从提出到现在,曾用多个参数描述,其间经历了一个不断完善的发展过程。通过综述近年来相关的研究结果,可以初步得出以下结论：⑴不同种,不同生活型植物,乃至同株植物不同器官的ＮＵＥ存在不同程度的差异。⑵ＮＵＥ受多种因素影响。其中,养分有效性的影响研究较多,但争议较大,综合考虑,它对ＮＵＥ的影响不甚显著;叶片脱落持续时间的影     

密度对缺苞箭竹凋落物养分归还及养分利用效率的影响

在缺苞箭竹-紫果云杉原始林下,选取3个密度(D1、D2、D3)的缺苞箭竹,研究了密度对缺苞箭竹凋落物量、养分归还量及养分利用效率的影响.结果表明:3个密度缺苞箭竹的年凋落物量分别为793.2、1135.7和1458.5kg.hm-2,C归还量分别为370.7、516.2和671.5kg.hm-2,5种主要养分归还量分别为16.3、22.9和29.3kg.hm-2,均随密度的增大而增加.各密度养分年归还量中均以Ca最高(占总量的48%～58%),P和Mg最低(3%～5%),总体排序为Ca>N>K>Mg、P.除高密度(D3)缺苞箭竹在8月有一个凋落与养分归还小峰外,10月生长季末是各密度缺苞箭竹凋落及养分归还高峰期.不同密度缺苞箭竹叶N和K的再分配能力无显著差异,P的再分配能力随密度的增大而增强,Ca、Mg则显著积累.缺苞箭竹P的养分利用效率随密度的增大而增高,表明P可能是缺苞箭竹生长更新的限制因子.     

中亚热带森林转换对凋落物养分归还及养分利用效率的影响

为了解中亚热带森林转换对森林生态系统碳及养分循环的影响,以中亚热带米槠天然林、森林转换后的米槠次生林和杉木人工林为对象,对3种林分的凋落物量、养分归还量和养分利用效率进行4年研究.结果 表明:米槠天然林转换为米槠次生林和杉木人工林后,年凋落物量分别下降29.0％和45.7％,凋落物氮归还量分别下降34.0％和72.7％...     

滨海沙地人工林树种水分利用效率和叶片养分浓度比较及其关系分析

以福建省福州市滨海后沿沙地人工营造的湿地松、木麻黄、尾巨桉、肯氏相思和纹荚相思人工林为研究对象,运用稳定碳同位素法测定植物水分利用效率,探索叶片氮、磷养分状况与水分利用效率之间的差异及相互关系。结果表明:(1)湿地松和肯氏相思的叶片δ13 C均与尾巨桉差异显著(P0.05),但湿地松、木麻黄、肯氏相思、纹荚相思之间的叶片δ13 C均无显著差异;肯氏相思、纹荚相思的叶片δ15 N均显著高于湿地松、木麻黄和尾巨桉。(2)不同树种水分利用效率大小依次为:湿地松肯氏相思木麻黄纹荚相思尾巨桉,且湿地松叶片的WUE显著高于尾巨桉36.87%,而与其他树种的水分利用效率均无显著差异。(3)各树种叶片氮浓度大小依次为:肯氏相思纹荚相思尾巨桉木麻黄湿地松,但仅肯氏相思和纹荚相思与湿地松之间差异达到显著水平;各树种叶片磷浓度大小依次为:尾巨桉肯氏相思纹荚相思湿地松木麻黄,其中尾巨桉与湿地松、木麻黄、纹荚相思之间差异显著;木麻黄和纹荚相思人工林叶片的N/P显著高于尾巨桉人工林,其余树种之间的叶片N/P均无显著差异。(4)叶片δ13 C与叶片N浓度呈显著二次曲线相关关系,叶片δ15 N与叶片N浓度呈极显著线性正相关关系(P0.01)。研究发现,滨海沙地不同树种人工林间水分利用效率、叶片氮浓度、磷浓度、N/P均存在显著差异,水分利用效率与叶片氮浓度、磷浓度均呈显著负相关关系,氮、磷含量是影响滨海沙地沿海防护林树种水分利用效率的重要因子。     

长白山阔叶红松林5种主要树种水分利用效率与叶片养分特征

以长白山阔叶红松林中5种优势树种(红松、水曲柳、色木槭、蒙古栎、紫椴)为研究对象,利用稳定碳同位素技术分析了植物的水分利用效率(WUE),测定了叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)3种营养元素的含量用以分析植物对养分的利用特征,并综合分析了植物WUE与叶片养分含量之间的关系.结果 表明:冠层不同位置微气象因子的差异导致WU...     

天童国家森林公园树种多样性的加性分配

根据物种丰富度、Shannon指数和Simpson指数建立的物种多样性分配方法,提出分异度系数,对天童森林公园内不同森林类型的树种多样性进行了分析.结果表明,基于物种丰富度指数,总体的多样性只有小部分归功于样方内多样性,而多样性大多分配在样方间、亚群丛间或群丛间,例如在木荷-栲树群丛中,样方内只贡献了20.3%的物种丰富度.而在Shannon指数和Simpson指数中,多样性大多分配在样方内.这种差异主要是由于后两种指数不仅考虑了物种的存在与否,也考虑了其在样方内的多度.同时比较分析了加性分配与传统方法的结果.     

天童常绿阔叶林若干树种的叶片营养转移研究

对天童国家森林公园 1 8种植物在落叶前后营养转移量的研究表明 ,不同植物的营养转移率不尽相同 ,N的平均转移率为 3 7.86% ,标准偏差 1 0 .67% ;P的平均转移率为 44.76% ,标准偏差 1 5 .40 %。经方差分析 ,N、P转移率无明显差异 (s=0 .1 3 8)。同时 ,P的转移率与植物成熟叶中的P含量及N/P存在正相关 ,而N的转移率与植物成熟叶子的N含量和N/P不相关。另外 ,常绿植物的N转移率平均值是 3 5 .74% (标准差9.46% ) ,落叶植物N转移率平均值是 3 8.72 % (标准差 1 2 .65 % ) ;常绿植物的P转移率平均值是 3 7.72 % (标准差 1 3 .0 0 % ) ,落叶植物P转移率平均值是 5 5 .3 7% (标准差 1 5 .5 4% )。对落叶和常绿阔叶二种生活型植物进行ANOVA分析 ,表明N转移率无明显差异 ,而P转移率有差异 (P <0 .0 5 )。     

高温和干旱胁迫对西红柿幼苗生长、养分含量及元素利用效率的影响

全球气候变化将增加未来高温与干旱的发生频率和强度,然而高温与干旱的交互作用对农作物生长、养分含量及其利用效率的影响还不甚清楚。因此,研究高温与干旱交互作用对农作物生理生态的影响将为准确评价农作物对未来极端气候条件的响应提供科学依据。选取全球第四大经济作物——西红柿为研究对象,在人工智能气候箱中模拟高温和干旱环境。共设置两个水分处理(正常浇水;干旱)与两个温度处理(常温-26℃/19℃(白天/夜间);高温-42℃/35℃(白天/夜间)(7d))。主要测定指标包括生物量以及生物量分配、比叶面积、养分含量(全氮、全磷)、光合元素利用效率(光合氮素利用效率、光合磷素利用效率)。研究表明,高温、干旱单独作用以及交互作用均显著降低了根、茎、叶生物量以及总生物量,并且高温干旱交互作用使总生物量降低最多。在生物量分配方面,高温单独作用显著降低了根质量分数以及根冠比,而干旱单独作用增加了根质量分数、茎质量分数以及根冠比,但降低了叶质量分数。在养分含量方面,高温单独作用导致叶片全氮、全磷含量显著降低、茎全磷含量显著增加、根全磷含量显著降低。干旱单独作用导致叶片、茎全磷含量显著降低、根全氮含量显著升高。高温与干旱交互作用对生物量分配及养分含量的影响与干旱胁迫单独作用类似。在光合元素利用效率方面,高温、干旱单独作用均降低了幼苗光合氮素利用效率、光合磷素利用效率,并且高温加剧了干旱对光合磷素利用效率的影响。因此,在未来气候变化情况下,高温与干旱交互作用可能会对农作物产生更大威胁。     

天童国家森林公园植被碳储量估算

以典型木荷-栲树群落、含苦槠的木荷-栲树群落、含杨梅叶蚊母树的木荷-栲树群落、披针叶茴香-南酸枣群落、枫香-马尾松群落、黄毛耳草-毛竹群落6种群落类型样地实测数据为基础,结合文献资料汇总,采用生物量相对生长方程法,研究了天童国家森林公园森林生态系统的植被碳储量、碳密度及其组分和空间分布特征.结果表明：野外调查的6种群落类型中,含苦槠的木荷-栲树群落碳储量（12113.92 Mg C）和碳密度（165.03 Mg C·hm^-2）均最高,披针叶茴香 南酸枣群落碳储量最低（680.95 Mg C）,其碳密度为101.26 Mg C·hm^-2.各群落类型中,常绿树种的碳储量均显著高于落叶树种,其碳密度范围分别为76.08～144.95和0.16～20.62 Mg C·hm^-2.各群落类型的乔木层各组分中,植株干的碳储量均最高.各林分类型中,常绿阔叶林碳储量最高,为23092.39 Mg C,占天童林区森林生态系统碳储量的81.7%,碳密度为126.17 Mg C·hm^-2.天童国家森林公园植被总碳储量为28254.22 Mg C,碳密度为96.73 Mg C·hm^-2.     

植物养分高效利用机制研究进展

长期进化和环境适应导致不同植物或同种植物不同基因型间养分利用效率(NUE)差异明显,研究筛选植物养分高效利用基因型至关重要,其极大的增产潜力可补充代替传统植物栽培方法所需的能源.目前人们对于植物NUE概念的理解存在一定差异,造成众多研究成果缺乏可比性.通过对植物NUE的概念及其描述方式难以统一原因的分析,提出人工林NUE应采用干材生物量与林分养分总量的比值表示.综合评述了植物体内养分高效利用及植物对生长介质中养分高效吸收的生物生理学适应性机制.对养分逆境植物养分高效利用适应性策略的整个过程进行了描述,进一步阐明了Ca2+在化学通讯机制中的生物功能,指出Ca2+可能是启动植物养分高效利用挽救机制的主要调控因子,并就该领域今后研究工作的特点作了展望.     

不同林龄杉木人工林的水分利用效率与叶片养分浓度

以亚热带不同林龄(3、8、14、21、46年生)杉木人工林为研究对象,探索不同叶龄(当年生、1年生、2年生和3年生)叶片氮、磷养分状况和水分利用效率的差异及其相互关系.结果表明: 不同叶龄水分利用效率差异显著,总体趋势为当年生>1年生>2年生>3年生,而林龄对水分利用效率影响不显著.叶片N/P为11.4～19.6,其中,幼龄林和老龄林叶片N/P高于速生期林分叶片N/P,氮、磷浓度随叶龄的变化趋势一致,为当年生>1年生>2年生>3年生.水分利用效率随林龄变化不显著,可能是因为叶片光合速率和气孔导度同时随林龄下降.水分利用效率与叶片氮浓度相关不显著,而与叶片磷浓度呈显著正相关,与N/P呈显著负相关,表明在氮沉降增加的背景下,亚热带森林中植物磷含量逐渐成为影响水分利用效率的重要因子.     

浙江天童国家森林公园鸟类区系和群落特征

2006～2009年对浙江天童国家森林公园地区的7个样点、6条样线的3种生境鸟类资源状况进行调查。共发现鸟类16目45科142种,其中东洋界75种、古北界59种、广布型8种;留鸟59种、旅鸟30种、冬候鸟30种、夏候鸟23种。国家Ⅱ级保护鸟类23种,中日候鸟保护协议鸟种49种,中澳候鸟保护协议鸟种9种,CITES附录Ⅰ物种1种,CITES附录Ⅱ物种23种。于2009年1月23日发现浙江新纪录1种——日本歌鸲(Erithacus akahige)。调查地区鸟类区系上偏重于东洋界,居留型上以留鸟为主;生境丰富,无绝对优势种,森林和农田鸟类多样性及均匀度均较湿地生境高。