关帝山寒温性针叶林土壤营养状况与林下更新关系研究

通过野外调查与实验室分析相结合的方法,对关帝山山地寒温性针叶林下更新幼苗数量与土壤pH值、氨态氮、有效磷、速效钾进行了调查和分析测定,对华北落叶松和云杉林下更新幼苗数量与土壤因子的关系进行相关分析,并对林下更新与其主要影响因子之间的对应关系进行了分析。结果表明,在调查分析的土壤营养状况范围内,华北落叶松林下更新幼苗数量与土壤pH值、氨态氮含量呈负相关,与有效磷、速效钾含量呈正相关,4个因子对华北落叶松幼苗更新的影响强度为:土壤pH值>氨态氮>速效钾>有效磷,土壤pH值和氨态氮是影响其林下更新的主要因子,华北落叶松的适宜林下更新的土壤pH值为6.5～6.7,土壤氨态氮含量为9.3～11.5mg·L-1;云杉林下更新幼苗数量与林下土壤pH值呈负相关,与氨态氮、有效磷、速效钾含量均呈正相关,4个因子对云杉林下更新的影响强度为:有效磷>速效钾>氨态氮>土壤pH值,有效磷和速效钾是影响林下更新的主要因子,云杉更新适宜的有效磷含量为14.0～16.0mg·L-1,速效钾含量为119～153mg·L-1。在此基础上就今后研究应解决的主要问题提出了建议。     

不同林龄华北落叶松人工林根系特征和氮磷养分研究

采用野外调查取样和实验室分析相结合的方法,以陕西太白和甘肃小陇山5年(5a),10年(10a),20年(20a)生华北落叶松为试验材料,分析林下土壤全氮、全磷含量,林木根、茎、叶的生物量和全氮、全磷含量,根系形态特征,以及它们之间的相关性。结果显示:(1)不同林龄华北落叶松土壤全氮含量随土层深度的增加而降低,而土壤全磷含量并未表现出均一规律,0~60cm土层中的全氮、全磷含量之间呈显著正相关关系。(2)叶中的氮磷含量最高,且叶和细根中的氮磷含量显著高于粗根和茎中的含量,各器官内氮磷含量存在显著正相关关系。(3)各器官生物量和氮磷积累量随着林龄的增加而显著增加,茎的生物量最大,叶中氮磷积累量最高。(4)表层土壤(0~20cm)氮含量和细根氮、磷含量均与细根比根长存在显著正相关关系。(5)粗根总长、侧根平均长、最大径向距离和最大根深随林龄的增加而增加;粗根氮、磷含量分别与粗根总长、粗根最大径向距离呈显著负相关关系。研究表明:土壤氮含量的适当提高,可以增加细根比根长,当粗根氮磷含量下降时,华北落叶松通过拓展根系吸收氮磷养分的范围来满足自身生长的需要。     

秦岭中幼林龄华北落叶松针叶与土壤的碳氮磷生态化学计量特征

为探究华北落叶松人工林物质循环规律与养分元素的分配格局,将华北落叶松针叶和土壤结合起来,以秦岭地区7年(7a)、12年(12a)、22年(22a)生华北落叶松人工林为研究对象,综合探究中幼林龄华北落叶松针叶和土壤的C、N、P含量及C∶N∶P化学计量特征。结果表明,不同林龄间土壤C和P含量的差异显著,7a和12a的C和P含量显著高于22a的,N含量差异不显著,随土层深度的增加,土壤C、N、P均呈下降趋势;22a土壤的C∶P和N∶P显著高于7a和12a,说明随着林龄增加,P限制了人工林正常的生长发育,C∶N在林龄之间的差异不显著;不同林龄针叶C差异不显著,N和P差异显著,N和P含量在中龄林中最高;22a针叶的C∶N和C∶P均表现为显著下降,3种林龄华北落叶松针叶的N∶P在6.8—9.3之间,说明幼、中林龄华北落叶松主要受N的限制;华北落叶松针叶和土壤的C、C∶N之间呈显著的正相关,P、C∶P之间呈显著的负相关,N、N∶P之间相关性不显著。中林龄华北落叶松人工林土壤P元素含量低,主要是通过养分的再吸收来满足植株的生长需求,而非通过吸收土壤养分。     

祁连山青海云杉叶片氮、磷含量随海拔变化特征

于2005年9月在祁连山北坡沿海拔梯度测定了青海云杉(Picea crassifolia)叶片氮、磷含量.结果表明,青海云杉叶氮、磷平均含量分别为9.75和0.97 mg·g-1.在种间水平上,青海云杉叶片氮、磷含量明显低于全球松科其它针叶树种;在种内水平上,随着海拔的增加,青海云杉叶片氮含量表现出降低的趋势,叶片磷含量变化趋势不明显.叶片氮含量与年均气温呈显著正相关关系(r=0.616**),与土壤水分呈显著负相关关系(r=-0.640**),与土壤有机质、全氮均呈显著负相关关系(r=-0.591**,r=-0.564**);叶片磷含量与年均温、土壤水分之间的关系不显著;叶片氮、磷之间的比率为10.2.表明温度和水分对青海云杉叶片氮、磷含量的影响主要是通过影响土壤生物化学过程(如养分有效性、根系对养分的吸收等)来实现的,青海云杉生长更多的受到氮素限制.     

海岸梯度上黑松针叶化学计量特征的变化规律

风对树木形态、生理和生长的影响一直是生态学研究的热点和难点问题,目前主要采用模拟风速或机械刺激的方式来研究树木对风胁迫的响应与适应变化,无法准确反映出树木在风环境下的长期适应机制。揭示自然环境下树木对风胁迫的长期适应机制,测定了海岸梯度上迎风面和背风面60年生黑松林(Pinus thunbergii)针叶有机碳、氮、磷、钾、钙、钠、镁元素含量,并分析元素含量及其化学计量特征的变化规律。结果表明:黑松林迎风面针叶有机碳含量随离海岸距离的减小显著降低(P0.05);而氮、磷、钾、钙、钠、镁含量则显著增加(P0.05);氮磷比保持相对稳定。黑松林背风面针叶除钙和钠含量随离海岸距离的减小逐渐增加外,其他元素含量变化规律均不明显;距海岸500 m内黑松针叶化学计量特征差异显著(P0.05),其后趋于相对稳定。黑松林迎风面针叶化学计量特征普遍存在相关关系,背风面仅针叶氮和磷、钙和钠间存在相关关系,且与迎风面存在共同的SMA斜率和截距。研究表明,海岸梯度上风胁迫会显著改变黑松针叶化学元素含量,但其比值相对稳定;随海岸距离减少,风胁迫增加,针叶碳同化能力受到明显影响,黑松通过针叶氮、磷、钾、钙、钠、镁含量的增加来提高耐风胁迫的能力,这可能是自然环境下黑松对长期风胁迫的一种适应策略。     

京东板栗主产区土壤氮磷钾的空间变异

采用经典统计学和地统计学相结合的方法,对京东板栗主产区迁西县土壤氮、磷、钾的空间变异进行了分析.结果表明：迁西县土壤全量氮、磷、钾和速效氮、钾的含量普遍较低,但表层土壤速效磷含量较高;氮、磷、钾的空间分布均表现为中等变异,且以磷的变异最大.表层土壤全氮和碱解氮的分布符合高斯模型,其空间变异主要由结构性因素决定;全钾和速效钾的分布分别符合球状模型和高斯模型,前者空间变异受结构性因素和随机性因素的共同影响,空间相关性为中等;后者主要受结构性因素的影响,空间相关性强烈.氮、钾在全县范围内的空间分布特征相似,高值区均出现在县域南部和西北部,而中部和东北部的含量较低.全磷的高值区主要分布在该县北部,速效磷高值区则分布在县区南部.氮、钾全量和有效态含量之间存在极显著正相关关系,但全磷和速效磷含量的相关性不显著.     

青藏高原东缘亚高山针叶林碳氮磷生态化学计量特征

为深入理解针叶林生态系统植物叶片和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及其内在相互关系,该研究以青藏高原东缘亚高山岷江冷杉(Abies faxoniana)林(针叶林Ⅰ)、云杉(Picea asperata)林(针叶林Ⅱ)、油松(Pinus tabuliformis)林(针叶林Ⅲ)为研究对象,测定了3种林分针叶、灌木、草本和土壤的碳、氮、磷含量及其比值。结果表明：(1)3种针叶林植物叶片C、N含量表现为草叶>针叶>灌叶>土壤;C∶N、C∶P、N∶P表现为灌叶最高、针叶和草叶次之,土壤最低。其中C、N、P含量均表现为云杉林>冷杉林>油松林;同一针叶林不同组分C、N、P含量均表现为草叶>针叶>灌叶。(2)不同针叶林C∶N和C∶P均表现出油松林>冷杉林>云杉林,而叶片C∶N、C∶P均表现为灌叶>针叶>草叶。(3)针叶林植物叶片N与P含量呈显著正相关关系,针叶与灌叶的C含量、针叶 灌叶 草叶之间的N、P含量以及C∶N、C∶P均呈显著正相关关系;针叶的C含量与其自身的N、P含量呈极显著负相关关系,针叶与土壤TP和N∶P、灌叶与土壤TP含量、草叶与土壤N∶P均呈显著负相关关系,体现了营养元素在针叶林针叶、灌叶、草叶和土壤之间的相互循环和转移。研究认为,青藏高原东缘亚高山针叶林植物生长受N限制,该区域土壤有机质的矿化作用较慢,在针叶林的保护和经营过程中,要加大对林下植被的保护,提高土壤肥力,从而达到维护森林长期生产力的作用。     

青海高寒区不同林分类型凋落物养分状况及化学计量特征

凋落物是森林生态系统物质循环和能量流动的纽带,在土壤改良、幼苗更新以及水源涵养等方面具有十分重要的作用,凋落物的碳、氮、磷化学计量特征更是其中的关键。本研究比较了青海高寒地区立地条件和林龄基本相同的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)、青海云杉(Picea crassifolia)、青海云杉-华北落叶松混交林、青海云杉-白桦(Betula platyphylla)混交林、白桦林等5种林分凋落物的养分状况及化学计量特征。结果表明:随着凋落物分解层次加深,5种林分中凋落物的有机碳含量、速效磷含量、碳氮比和碳磷比均呈减小趋势。青海云杉纯林凋落物的铵态氮、硝态氮、速效磷3种速效养分含量均高于其他4种林分类型。阔叶林与针阔混交林地表凋落物的氮含量均显著高于针叶林及针叶混交林,阔叶林地表凋落物氮含量是针叶林的1.23倍,而磷含量则相反,针叶林凋落物磷含量是阔叶林的1.26倍。通过青海高寒区5种林分地表凋落物的化学计量特征比较,可以得出,该地区阔叶林与针阔混交林的凋落物在分解过程中主要受磷元素限制,而针叶林与针叶混交林则受氮、磷两种元素共同限制。     

紫胶生产对土壤及寄主植物营养元素含量和分布的影响

土壤、植物中的营养元素含量特征是生态系统养分循环的重要内容之一,为探讨人工紫胶林中紫胶生产对土壤及寄主植物中营养元素含量和分布的影响,本研究调查了不同强度紫胶生产样地中植物根、茎、叶、枝条各部位以及土壤不同深度的氮、磷、钾营养元素含量。结果显示:不同强度的紫胶生产会显著影响植物氮的含量,但是对磷和钾没有显著的影响。低强度紫胶生产样地的植物含氮量显著高于高强度紫胶生产和无生样地植物的含氮量。不同强度的紫胶生产对土壤中全氮、速效磷的含量无显著影响,但是对全磷、全钾和速效钾有显著影响,高强度紫胶生产样地土壤中全磷和全钾的含量都显著低于无生产样地。本研究揭示了紫胶林生态系统中低强度的紫胶生产会提高植物中氮元素的含量,同时紫胶生产会降低土壤中磷和钾的含量,对紫胶生产的持续经营有一定指导意义。     

退化红壤丘陵区森林凋落物初始化学组成与分解速率的关系

通过小盆+凋落袋控制试验,研究了我国南方退化红壤丘陵区8种森林凋落物和4种混合凋落物初始化学组成与分解速率的关系.结果表明:阔叶凋落物中的氮、磷、钾、镁含量显著高于针叶凋落物,木质素、碳含量显著低于针叶凋落物;凋落物分解速率与凋落物初始氮、磷、钾、镁含量呈显著正相关,与凋落物初始碳、木质素含量以及木质素/氮、木质素/磷和碳/磷值呈显著负相关;木质素含量解释了凋落物分解速率变异的54.3%,是影响分解速率的最关键因子,凋落物碳、氮、磷含量也与分解速率密切相关,它们与木质素含量一起可解释分解速率变异的81.4%.在退化红壤丘陵区植被恢复过程中,低木质素含量、高氮磷含量的阔叶物种的引入有利于加速凋落物的分解速率和土壤肥力的恢复进程.     

濒危植物大别山五针松枝叶NPK化学计量特征季节动态

为了解我国特有珍稀濒危植物大别山五针松(Pinus dabeshanensis)枝和叶的养分状况及其季节变化特征,连续12个月对其开展野外取样和室内分析,探讨了枝叶N、P、K含量及其化学计量比的动态变化及其在器官间的差异性。结果表明,器官和月份对大别山五针松化学计量特征有显著影响,其中器官的影响最大。枝和叶化学计量特征的季节变化不规律,N∶K变异系数最大(枝叶分别为26.75%和28.00%),其余均属弱变异(变异系数<25%)。叶N、P、K平均含量(10.40、1.43及5.15 mg·g-1)显著高于枝(6.56、1.26及4.80 mg·g-1),叶N∶P(7.27)也显著高于枝(5.18),但枝和叶N∶P均远低于14,呈严重N限制。枝和叶N∶P、N∶K及P∶K分别受制于N、K和K(即相关系数最大)。枝和叶N、P和K之间(枝N-K除外)具有显著的相关性和异速生长关系,其中叶N分配速率高于枝而P分配速率低于枝。降水和温度对枝叶化学计量特征有不同影响。降水量具有明显的时间尺度效应,短时间尺度降水多影响叶而长时间尺度多影响枝。在各时间尺度下,温度均与叶P含量呈显著负相关而与枝K含量呈显著正相关。综合来看,大别山五针松枝、叶间化学计量特征差异显著,且具有明显的季节变异,在一定程度上受降水和温度的影响。     

中国东部主要松林营养元素循环的比较研究

 中国的松林主要分布在亚热带和温带地区,在亚热带和温带地区东部主要是马尾松林、华山松林、油松林、红松林和樟子松林。松林由于树种、起源和年龄的差别,其生物量的变化幅度较大,在65～200t·hm-2之间(东北地区的原始红松林最高生物量可达360t·hm-2),松林的生物量表现出区域分异的特点。即从南到北随着纬度的增加,林分的生物量有逐渐降低的趋势。松树针叶中5种主要营养元素含量表现为[N]>[K]≥[Ca]>[Mg]≥[P],而且营养元素表现出因种而异,N的含量为华山松≥马尾松>油松≥红松>樟子松,而P和K在油松和红松针叶中含量较高;Ca的含量表现出较大的波动,与其母岩关系密切。松林主要营养元素(N、P、K、Ca、Mg)的积累量中N一般占25％～40％,松林营养元素循环速率受生境,树种、年龄的影响,但总的来说,亚热带地区松林营养元素的循环速率高于温带地区松林。     

不同配比施肥对马尾松幼苗生长特征的影响

为获得马尾松幼苗最佳施肥配方,该文以1年生马尾松幼苗为试验材料,采用L₁₆（4³）正交设计,并通过测定幼苗苗高、地径、生物量、叶绿素含量、叶片N、P、K含量,探讨不同N、P、K配比施肥对马尾松幼苗生长特征影响。结果表明：（1）不同配比施肥处理间马尾松幼苗苗高、地径、生物量、质量指数、叶绿素和养分含量存在显著差异,其中,处理12生物量、质量指数、叶绿素a和总叶绿素含量、隶属值最高。（2）施N对幼苗生长及生理指标均有极显著影响;施K对苗高、地径、地上生物量、总生物量有显著影响,对叶绿素和针叶养分有极显著影响;施P对叶绿素a、叶绿素b、针叶N和P含量有极显著影响,对苗高、地下生物量、总叶绿素含量有显著影响。（3）施N对苗高、地径、地上生物量、总生物量、质量指数、叶绿素a含量、总叶绿素含量和针叶N含量的影响最大,K次之,P最小。各因素对地下生物量和针叶P含量的影响均表现为N>P>K。（4）N3水平利于幼苗苗高地径的生长及生物量的积累,N4水平利于叶绿素a和总叶绿素含量及针叶N、P含量的积累,P4水平利于生物量、叶绿素含量和养分P含量的积累...     

西南喀斯特典型石漠化生态系统土壤养分生态化学计量特征及其影响因素

喀斯特石漠化生态系统土壤养分元素生态化学计量特征及其对环境变异的生态响应是喀斯特退化森林生态系统恢复重建必需明确的关键科学问题。为探明喀斯特石漠化土壤C、N、P、K养分元素生态化学计量特征,探讨其对环境因子的响应,对西南喀斯特3个典型石漠化调查点(贵州毕节鸭池、清镇红枫湖和关岭-贞丰花江) 90个样方土壤及环境因子调查取样,研究了其土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)及全钾(K)的化学计量特征及其影响因素。结果表明:西南喀斯特典型石漠化生态系统土壤C、N、P、K平均含量分别为45.61、2.54、0.79 g/kg和3.33 g/kg,计量比C∶N、C∶P、C∶K、N∶P、N∶K、P∶K平均值分别为19.56、65.07、23.65、3.45、1.32和0.39。4个土壤养分元素中,K元素表现明显高于其他元素的波动性。土壤养分含量及化学计量比在不同调查点、石漠化等级及植被覆盖率环境均有显著差异。无石漠化环境土壤养分C、N、P含量显著大于潜在、轻度、中度和强度石漠化,而强度石漠化环境土壤养分K含量却显著高于其他等级石漠化。土壤养分含量之间及其与化学计量比之间多具有显著的非线性相关关系。降水、温度、岩石裸露率和土地覆被是西南喀斯特石漠化生态系统土壤养分及其化学计量比最主要的影响因素。研究结果对丰富土壤生态化学计量学科学理论和我国西南喀斯特石漠化退化植被科学恢复具有重要意义。     

The effect of crown position and date of sampling on biomass,nutrient concentrations and contents of needles and shoots in European larch

 The nutrient concentrations and contents of needles and shoots of 22-year-old European larch (Larix decidua Mill.) were evaluated with respect to crown position, age of tissues and sampling date during a complete growing season. Concentrations of N, P, K, Ca, Mg and Zn in the needles and of N, P and K in the shoots differed significantly among the dates of sampling. The concentrations of N and Mn in the needles and all nutrients in the shoots (except Mg) also differed significantly with crown position. Maximum needle biomass was observed in the middle crown position (55% of the total) and maximum shoot biomass, in the lower crown position (52% of the total). Maximum needle and shoot nutrient contents were observed in the middle position of the living crown for long shoot, short shoot-1, short shoot-2, short shoot-3 and, short shoot-4 age classes while highest contents for short shoot-5 and short shoot-6 age classes were observed in the lower crown position. Biases up to 42% for Mg in the needles and 200% for K in the shoots were obtained when only long shoot tissues are used for content evaluation. For needles and shoots, Mg and K are more difficult nutrients to evaluate. A sampling methodology is proposed for evaluating nutrient contents of the living crown. Accepted: 10 August 1995     

兰竹荔枝叶片营养元素适宜含量的研究

本研究旨在探讨福建荔枝最重要品种兰竹的叶片营养元素适宜含量。统计分析表明,不同地点、年份对同一品种叶片元素含量存在明显的差异;荔枝叶片含氮量变异系数最小,并按磷、镁、钙、钾依次增大。本研究初步提出的丰产兰竹荔枝秋梢叶片营养元素适宜含量为:氮1.5—2.2％,磷0.12—0.18％,钾0.7—1.4％,钙0.3—0.8％,及镁0.18一0.88％;其叶片氮、磷、钾、钙、镁的适宜比例是1:0.08:0.57:0.30:0.12。上列指标可供荔枝营养诊断指导施肥之参考。     

Growth and Nutrient Retranslocation in Needles of Radiata Pine in Relation to Nitrogen Supply

The effects of N application on tree growth and the retranslocationof N, P, and K from young needles to new growth were examinedin young radiata pine (Pinus radiata D. Don) trees. Nitrogen fertilization increased the number and size of needles,rates of shoot production, stem volume growth and tree biomass.Foliar N and P contents (µg per needle) fluctuated ina cyclic fashion with prominent phases of accumulation, retranslocationand replenishment. The patterns of these fluctuations in controland N-fertilized trees were similar, although the fluxes ofN, P and K in and out of needles were increased by N fertilization.Greater translocation (g per tree) of N and K from needles ofN fertilized trees occurred because fertilization increasedthe needle weight and the proportion of N and K retranslocatedfrom individual needles. Nitrogen fertilization increased theretranslocation of P largely as a result of higher needle mass.Trees supplied with more than adequate amounts of P in the soilretranslocated up to 58 per cent of the initial pool of P fromyoung needles. The periods of high retranslocation coincidedwith periods of high concentrations of soil mineral N and withshoot production. Conversely, the periods of rapid replenishmentof N and P into the needles coincided with the time of slowshoot growth and low concentration of soil mineral N. The growthrate of trees, rather than the availability of nutrients inthe soil was the main factor controlling retranslocation. For radiata pine, retranslocation from needles is not a mechanismspecific for coping with low soil fertility. It seems to bea mechanism which enhances the nutrient supply to apical growingpoints, especially during periods of flushing. Pinus radiata, nitrogen supply, shoot growth, nutrient fluctuations and retranslocation, nutrient use and adaptation     

缙云山常绿阔叶林四川大头茶果实中矿质营养元素含量及季节动态

本文测定了缙云山常绿阔叶林中四川大头茶果实中Ｎ,Ｐ,Ｋ,Ｃａ,Ｍｇ,Ｃｕ,Ｚｎ,Ｆｅ,Ｍｎ９种矿质营养元素的含量,研究了这些元素的季节吸收特点与繁殖分配,并探讨了这些元素与某些土壤化学因素之间的关系,结果表明：四川大头茶果实在生长期内矿质营养元素含量随季节而变化,各元素平均含量顺序为：Ｎ＞Ｋ＞Ｃａ＞Ｍｇ＞Ｐ＞Ｍｎ＞Ｆｅ＞Ｚｎ＞Ｃｕ。土壤中化学因子与四川大头茶果实中常量元素含量之间的关系密切,果实中Ｎ含量受土壤中Ｎ,Ｐ,Ｋ含量的综合影响,土壤有机质最终会影响到果实中Ｎ,Ｐ,Ｋ,Ｃａ的吸收,矿质元素的果实繁殖分配量与果实净生物生产量分配之间不存在特定的比例关系。果实元素分配所占比例的大小顺序为Ｐ＞Ｎ＞Ｋ＞Ｃａ＞Ｆｅ＞Ｍｇ＞Ｍｎ＞Ｚｎ＞Ｃｕ。     

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.     

Relationships Between Tree and Soil Properties in Picea abies and Pinus sylvestris Forests in Sweden

The exchange of elements between plants and the soil in which they are growing creates reciprocal control of their element composition. Within plants, the growth rate hypothesis from ecological stoichiometry implies a strong coupling between C, N, and P. No similar theory exists for predicting relationships between elements in the soil or relationships between plants and the soil. We used a data set of element concentrations in needles and humus of Scots pine (Pinus sylvestris) and Norway spruce (Picea abies) forests in Sweden to investigate the extent to which relationships between elements (C, N, P, S, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Al) can be observed within and between plants and soils. We found element composition to be more strongly controlled in needles than in humus. Elements that are covalently bound were also more strongly controlled, with no apparent differences between macro- and micronutrients. With the exception of N/C, there were surprisingly few relationships between elements in needles and humus. We found no major differences between the two tree species studied, but investigations of additional forest types are needed for firm conclusions. More control over element composition was exercised with respect to N than C, particularly in needles, so it might be advantageous to express nutrient concentrations relative to N rather than on a dry weight or carbon basis. Variations in many ecosystem variables appeared to lack ecological significance and thus an important task is to identify the meaningful predictors.