李 櫟， 王光軍，3， 周國(guó)新， 杜 昕， 何 丹

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)， 湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.南方林業(yè)生態(tài)應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室， 湖南 長(zhǎng)沙 410004；3.湖南會(huì)同杉木林國(guó)家重點(diǎn)野外科學(xué)觀測(cè)研究站， 湖南 會(huì)同 418307)

楨楠葉片中C∶N∶P化學(xué)計(jì)量比的季節(jié)變化

李 櫟1，2， 王光軍1，2，3， 周國(guó)新1，2， 杜 昕1，2， 何 丹1，2

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)， 湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.南方林業(yè)生態(tài)應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室， 湖南 長(zhǎng)沙 410004；3.湖南會(huì)同杉木林國(guó)家重點(diǎn)野外科學(xué)觀測(cè)研究站， 湖南 會(huì)同 418307)

以會(huì)同縣楨楠人工幼林為研究對(duì)象，對(duì)楨楠葉片有機(jī)C、全N、全P含量及其化學(xué)計(jì)量季節(jié)動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明：不同季節(jié)的楨楠葉片養(yǎng)分含量及其化學(xué)計(jì)量特征均有明顯不同；葉片有機(jī) C的變幅較大，全N和全P的含量變幅較??；4月葉片的有機(jī)C含量最高，7月全N和全P的含量均為最高。不同季節(jié)的葉片C、N、P化學(xué)計(jì)量特征具有顯著性差異，大致表現(xiàn)為春季與夏、秋、冬季的差異均顯著。

楨楠人工幼林； 化學(xué)計(jì)量特征； 季節(jié)變化

生態(tài)系統(tǒng)中的C、N、P是生物化學(xué)循環(huán)中最重要的元素。生態(tài)系統(tǒng)中碳、氮、磷等元素的循環(huán)是全球變化研究的熱點(diǎn)之一，它們的循環(huán)過(guò)程是相互耦合的[1-3]，其循環(huán)的改變將對(duì)生態(tài)系統(tǒng)C循環(huán)過(guò)程產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響[4，5]。因此，生態(tài)系統(tǒng)中C、N、P等元素的生態(tài)化學(xué)計(jì)量成為全球變化研究的熱點(diǎn)之一。葉片是植物體生理代謝最活躍的部位，其養(yǎng)分含量高，生理活動(dòng)旺盛。葉片可以提供樹木生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分，其養(yǎng)分含量可反映林分養(yǎng)分狀況，是人工林養(yǎng)分管理的重要依據(jù)。研究葉片養(yǎng)分含量是了解植物生長(zhǎng)發(fā)育狀況的有效方法。研究植物的化學(xué)成分及其季節(jié)變化對(duì)揭示其營(yíng)養(yǎng)需求有重要意義[6]。2013年國(guó)家林業(yè)局做出了國(guó)家木材戰(zhàn)略儲(chǔ)備生產(chǎn)基地規(guī)劃。這是促進(jìn)綠色增長(zhǎng)和實(shí)現(xiàn)科學(xué)發(fā)展的重要舉措。楨楠(Phoebezhennan)為樟科常綠大喬木，是國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)樹種[7]，也是戰(zhàn)略儲(chǔ)備基地的重要選擇樹種。本研究以湖南省會(huì)同縣巖頭鄉(xiāng)楨楠木材戰(zhàn)略儲(chǔ)備生產(chǎn)基地為研究區(qū)域，研究了楨楠人工幼林葉片C、N、P化學(xué)計(jì)量學(xué)特征在生長(zhǎng)季節(jié)中的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)針對(duì)性指導(dǎo)楨楠人工林種植具有重要意義，為楨楠人工林的有效利用和管理及未來(lái)的相關(guān)研究提供參考。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于湖南省會(huì)同縣巖頭鄉(xiāng)巖頭村，其地理位置為26°49′43.12″N，109°46′09.84″E，地貌屬湘西低山丘陵地貌，海拔300～500 m，坡度為15～25°。該區(qū)屬典型的紅壤丘陵區(qū)，其氣候?qū)俚湫偷膩啛釒駶?rùn)性氣候，年均氣溫16.8 ℃，年平均降雨量1 100～1 400 mm，雨量充沛，降雨主要集中在4—7月，無(wú)霜期為270～300天，年均日照時(shí)數(shù)1 677.1 h；土壤主要是第四紀(jì)更新世的沖擊性網(wǎng)紋紅土和砂礫土。土壤的基本理化性質(zhì)見表1。

表1 土壤基本理化性質(zhì)Tab.1 Thebasicphysicalandchemicalpropertiesofsoil坡位含水率(%)容重(g/m3)pH值全C(g/kg)全N(g/kg)全P(g/kg)上坡22.221.114.6312.700.740.46中坡29.721.024.8617.120.960.58下坡28.441.044.6617.000.900.59

試驗(yàn)地選擇在楨楠木材戰(zhàn)略儲(chǔ)備生產(chǎn)基地，屬桉樹、杉木人工林未成林改造地。試驗(yàn)林造林前采取穴狀整地，穴的規(guī)格為80 cm×80 cm×60 cm；造林密度為3 m×2 m，苗木為1年生楨楠幼苗，高度為10～15 cm；造林后撫育2次/年，分別于5月底至6月上旬和10月中旬進(jìn)行。林地伴生植被主要由杉木(Cunninghamialanceolata)、桉樹(Eucalyptusrobusta)、化香(Platycaryastrobilacea)等喬木與五節(jié)芒(Miscanthusfloridulus)、鐵芒箕(Dicranopterisdichotoma)、木荊(HibiscussyriacusLinn)、地念(Melastomadodecandrum)、鐵線蕨(Adiantumcapillus-venerisL)等灌草組成。

2 研究方法

2.1 樣品采集

于楨楠人工幼林中選擇6株長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)良的標(biāo)準(zhǔn)木，每株標(biāo)準(zhǔn)木取3份成熟葉片，各取300 g葉片，并將其裝袋，置于80 ℃烘箱中烘至恒重，用粉碎機(jī)粉碎后過(guò)0.15 mm的篩裝入自封袋用于測(cè)定植物葉片C、N、P含量。2013年4月17日至2014年1月20日，每隔3個(gè)月采樣1次，共采集72份樣品。

2.2 樣品測(cè)定

植物總有機(jī)碳用重鉻酸鉀水合加熱法測(cè)定；全N用凱氏半微量定氮法測(cè)定；全磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定[8]。測(cè)定結(jié)果以單位質(zhì)量的養(yǎng)分含量表示。

2.3 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用Excel 2010和 SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以平均值及標(biāo)準(zhǔn)誤差表示；采用One-Way ANOVA，分別對(duì)不同季節(jié)楨楠葉片的C、N、P含量以及C∶N、C∶P、N∶P、C∶N∶P等進(jìn)行差異性檢驗(yàn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同季節(jié)楨楠葉片C、N、P的含量

不同季節(jié)楨楠葉片有機(jī)C、全N、全P含量見表2。表2結(jié)果顯示：葉片的有機(jī)C含量在493.26～531.02 g/kg之間，平均值為508.60 g/kg，C含量表現(xiàn)為4月>7月>10月>1月，4月的葉片有機(jī)C含量與7月、10月、1月的差異均顯著；葉片全N含量在6.83～7.24 g/kg之間，平均值為6.99 g/kg ，全N含量表現(xiàn)為7月>1月>10月>4月，4月和10月的葉片全N含量均與7月的差異顯著；葉片的全P含量在2.54～2.95 g/kg之間，平均值為2.70 g/kg，全P含量表現(xiàn)為7月>10月>1月>4月，4月、10月和1月的葉片全P含量均與7月的差異顯著?？偟膩?lái)說(shuō)，葉片有機(jī) C含量變幅較大，且4月的顯著高于其他季節(jié)的；葉片全N和全P含量的變幅相對(duì)較小。

表2 不同季節(jié)楨楠葉片有機(jī)C、全N、全P含量Tab.2 Contentsofleaforganiccarbon,totalnitrogenandphosphorusofPhoebezhennanindifferentseasons月份楨楠葉片不同元素質(zhì)量濃度(g/kg)CNP4531.02±5.30a6.83±0.09a2.54±0.09a7508.92±5.81b7.24±0.26b2.95±0.09b10501.19±3.66bc6.90±0.07a2.67±0.07a1493.26±8.67c7.00±0.05ab2.63±0.10a 注:小寫字母相同表示差異不顯著(p>0.05)。下表3同。

3.2 不同季節(jié)楨楠葉片C、N、P化學(xué)計(jì)量特征

單因素方差分析結(jié)果(表3)表明：不同季節(jié)楨楠葉片的C、N、P化學(xué)計(jì)量特征具有顯著性差異，大致表現(xiàn)為春季與夏、秋、冬季的差異均顯著。葉片C∶N的變化范圍在70.64～77.21之間，平均值為18.69，4月葉片的C∶N與其他月份的均有顯著性差異；C∶P的變化范圍為170.79～188.99，平均值為29.38，10月葉片的C∶P與1月的差異不顯著，但10月和1月葉片C∶P與4月和7月的差異均顯著；N∶P的變化范圍為2.38～2.67，平均值為1.71，7月的葉片N∶P與4月和1月的差異均顯著。C∶N和C∶P的比值主要受有機(jī)C含量的控制，而與全N含量和全P含量關(guān)系不明顯，是因?yàn)槿玁和全P的含量受季節(jié)影響變化較小。

表3 不同季節(jié)楨楠葉片化學(xué)計(jì)量特征Tab.3 TheleafstoichiometriccharacteristicsofPhoebezhennanindifferentseasons月份楨楠葉片不同元素化學(xué)計(jì)量特征C∶NC∶PN∶P477.75±0.97a208.92±5.36a2.69±0.08a770.40±3.29b172.82±5.67b2.46±0.13b1072.64±0.62b187.80±5.24c2.59±0.05ab170.44±1.39b187.42±4.28c2.66±0.10a

4 結(jié)論與討論

植物葉片的化學(xué)元素含量與生長(zhǎng)節(jié)律和自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有密切關(guān)系[9]。植物在其主要生長(zhǎng)季節(jié)(春季、夏季、秋季)需要大量的營(yíng)養(yǎng)元素，從土壤中吸收了一部分有機(jī)C和全P。植物葉片的N、P化學(xué)計(jì)量比可以作為判斷環(huán)境對(duì)植物生長(zhǎng)養(yǎng)分供應(yīng)狀況的指標(biāo)[10]。本研究中楨楠葉片C∶N和C∶P的季節(jié)變化規(guī)律與葉片N、P含量的變化趨勢(shì)相反，表明了楨楠葉片N、P含量對(duì)葉片C∶N與C∶P的主導(dǎo)作用。該結(jié)論與楊闊[11]、張文彥[12]和牛得草[13]的結(jié)果一致。依據(jù)楨楠葉片中N、P含量及N∶P質(zhì)量比可以推斷出其植株所受營(yíng)養(yǎng)限制狀況，當(dāng)N∶P質(zhì)量比<14時(shí)，植物生長(zhǎng)主要受 N 限制[14]。本試驗(yàn)中楨楠葉片中的全N和全P含量在夏季較高，在春季和秋冬季較低，是因?yàn)榇杭臼窃谥参锏纳L(zhǎng)旺季，葉片迅速生長(zhǎng)，葉片細(xì)胞快速生長(zhǎng)，而植物根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收趕不上葉片細(xì)胞膨脹的速率，使得葉片N、P元素濃度逐漸被稀釋；在秋冬季，當(dāng)葉片生長(zhǎng)變緩或不再生長(zhǎng)后，植物葉片N、P含量又會(huì)有所增加，用于提高植物的代謝強(qiáng)度[15]。因?yàn)闃E楠在生長(zhǎng)季節(jié)從土壤中吸收了一部分有機(jī)C，所以葉片的有機(jī)C含量在4月份達(dá)到最高值。

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(文字編校：唐效蓉)

SeasonalvariationsofleafC∶N∶PstoichiometryofPhoebezhennan

LI Li1，2， WANG Guangjun1，2，3， ZHOU Guoxin1，2， DU Xin1，2， HE Dan1，2

(1.Central South University of Forestry and Technology， Changsha 410004， China；2.National Engineering Lab for Applied Technology of Forestry and Ecology in South China， Changsha 410004， China；3.Huitong Ecological Station for Chinese Fir Plantation， Huitong 418307， China)

WithPhoebezhennanplantation of Huitong as study object，the leaf organic C，total N，total P content ofPhoebezhennanand its stoichiometry seasonal variations were studied.The results indicated that there were obvious differences in nutrient contents of leaf ofPhoebezhennanand their stoichiometry in different season.The C had larger variability，while the N and P had smaller variability in leaf.C content in leaf ofPhoebezhennanwas high in April，and the N and P content were high in July.The C，N and P stoichiometry had significant difference in different seasons，roughly as follows spring was significant difference with summer，autumn and winter.

Phoebezhennanplantation；stoichiometry characteristics；seasonal variations

2014-11-19

湖南省研究生科研創(chuàng)新課題項(xiàng)目(CX2013B355)；中南林業(yè)科技大學(xué)研究生科研創(chuàng)新基金項(xiàng)目(CX2013B23)。

李 櫟(1989-)，男，湖南省長(zhǎng)沙市人，碩士研究生，主要從事森林生態(tài)學(xué)研究。

Q 946

A

1003 — 5710(2015)01 — 0034 — 03

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2015. 01. 008