馮慧芳 佘漢基 黃威龍
摘要:以廣東省佛山市高明區(qū)云勇生態(tài)林養(yǎng)護(hù)中心的一個(gè)針闊混交林為研究對(duì)象,對(duì)其葉片光合和養(yǎng)分特性進(jìn)行了研究,以期為闊混交林的合理經(jīng)營(yíng)提供依據(jù)。結(jié)果表明:針闊混交林光合特性較弱,固碳釋氧能力一般,但蒸騰作用較強(qiáng);針闊混交林的葉片養(yǎng)分含量不高,表明樹木吸收的營(yíng)養(yǎng)元素較少,可能與土壤中所含養(yǎng)分含量較低有關(guān)。
關(guān)鍵詞:人工林;葉片光合特性;葉片養(yǎng)分
中圖分類號(hào):S688
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1674-9944(2018)6-0156-03
1引言
葉片是植物養(yǎng)分最集中及對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素豐缺最敏感的部分,綜合反映植物生長(zhǎng)發(fā)育的狀況、對(duì)需求養(yǎng)分吸收的能力、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)程度以及土壤養(yǎng)分的有效性。光合作用反映了植物同化物質(zhì)的能力,植物對(duì)光照的利用效率與植物本身的外部形態(tài)特征、生長(zhǎng)狀態(tài)及生態(tài)環(huán)境密切相關(guān),其參數(shù)可用來研究環(huán)境對(duì)植物的影響。因此對(duì)葉片養(yǎng)分和光合參數(shù)的探討,能夠分析植物生長(zhǎng)現(xiàn)狀,了解植物與環(huán)境的關(guān)系,為林分管理提供重要依據(jù)。
前人對(duì)樹種葉片養(yǎng)分和光合特性的研究集中在華南地區(qū)常綠闊葉林。本文以廣東省佛山市云勇生態(tài)林養(yǎng)護(hù)中心的一個(gè)針闊混交林作為研究對(duì)象,分析其樹種葉片養(yǎng)分和光合特征,以期為生態(tài)公益林的針闊混交林的管理提供參考。
2材料與方法
2.1試驗(yàn)地狀況
試驗(yàn)地位于廣東省佛山市高明區(qū)云勇生態(tài)林養(yǎng)護(hù)中心(112°40'E,22°43'N),屬亞熱帶季風(fēng)氣候,年平均氣溫22.5℃,1月(最冷月),平均13.9℃,7月(最熱月),平均29.2℃;年均降雨量2000mm左右,集中于夏季;年平均相對(duì)濕度80%。地勢(shì)屬丘陵地帶,土壤母巖為花崗巖,土壤為酸性赤紅壤(pH值<5),土層厚(達(dá)1m以上)而肥沃。
2005年起,為了營(yíng)造生態(tài)公益林,對(duì)原杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook)林進(jìn)行皆伐改造,引入不同類型鄉(xiāng)土樹種造林。在打吊坑林地栽種黎蒴(Castanopsis fissa)、荷木(Schima superba)和米老排(Mytilaria laosensis Hamamelidaceae)。林分的海拔、坡向、坡度和郁閉度分別為434m、NW56°、40°和0.8。樹木的生長(zhǎng)情況見表1。
2.2光合作用的測(cè)定
測(cè)定時(shí)間為天氣晴朗的上午9:00--11:30,每一種樹種選取5株生長(zhǎng)一致無病蟲害的個(gè)體,每株個(gè)體選取的5枚成熟葉測(cè)定光合作用參數(shù)。光合作用參數(shù)采用11-6400便攜式光合系統(tǒng)分析儀測(cè)定,使用標(biāo)準(zhǔn)葉室(2cm×3cm),在開放氣路下測(cè)定植物凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)。使用紅藍(lán)光源,光強(qiáng)1200μ/mol·m-2·S-2,CO2濃度為400μmol·mol-1,流速500μmol·S-1。
2.3葉片養(yǎng)分的測(cè)定
每種樹種選取10株生長(zhǎng)良好、具代表性的植株,在不同植株上隨機(jī)采摘30枚完整、具代表性的成熟葉片,放人密封袋,帶回實(shí)驗(yàn)室,用去離子水潤(rùn)濕紗布并擦拭干凈。將葉片分類放在信封中放入烘箱,在105℃下殺青20min,于80℃下烘干至干重。隨后將烘干的葉子磨成粉末,分析測(cè)定其N、P、K、Ca和Mg含量。N采用濃H2SO4混合催化法進(jìn)行消煮;半微量凱氏定N法測(cè)定;P采用鉬銻抗比色法測(cè)定;K用火焰光度法測(cè)定;Ca、Mg用ICP等離子體光譜儀測(cè)定,每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次。
2.4數(shù)據(jù)處理以及分析
數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和圖表使用由Microsoft Excle和SPSS22.0軟件系統(tǒng)完成。單個(gè)類型的指標(biāo)采取單因素多重比較(Anova)比較法。
3結(jié)果與分析
3.1光合特性
由表2可知,打吊坑針闊混交林中樹種的Pn排序?yàn)楹赡荆?.58μmol·m-2·s-1)>米老排(5.25μmol·m-2·s-1)>黎蒴(2.18μmol·m-2·s-1),荷木和米老排的Pn顯著大于黎蒴(P<0.05); Gs排序?yàn)槊桌吓牛?.10μmol·m-2·s-1)>荷木(0.09μmol·m-2·s-1)>黎蒴(0.07μmol·m-2·s-1),Ci排序?yàn)槔栎簦?45.35μmol·m-2·s-1)>米老排(315.13μmol·m-2·s-1)>荷木(295.93μmol·m-2·s-1),Tr排序?yàn)槊桌吓牛?.79μ mol·m-2·s-1)>荷木(2.53μmol·m-2·s-1)>黎蒴(1.95μmol·m-2·s-1),3種樹種之間的Gn、Tr和Ci差異顯著(P<0.05)。
3.2葉片養(yǎng)分
由表3可知,針闊混交林中樹種N含量排序?yàn)楹赡荆?1.71g·kg-1)>黎蒴(18.87g·kg-1)>米老排(16.51g·kg-1),3種樹種的N含量之間有顯著差異(P<0.05);P含量排序?yàn)槊桌吓牛?.18g·kg-1)>黎蒴(1.14g·kg-1)>荷木(1.08g·kg-1),荷木的P含量顯著小于米老排以及黎蒴的含量(P<0.05);K含量排序?yàn)楹赡荆?8.90g·kg-1)>米老排(13.36g·kg-1)>黎蒴(11.87g·kg-1),Ca含量排序?yàn)楹赡荆?.09g·kg-1)>米老排(6.89g·kg-1)>黎蒴(4.20g·kg-1),,Mg含量排序?yàn)槊桌吓牛?.94g·kg-1)>荷木(1.71g·kg-1)>黎蒴(1.54g·kg-1),3種樹種間的K和Ca和Mg含量差異顯著(P<0.05)。
4結(jié)論與討論
4.1樹種光合特性
光合作用影響植物生長(zhǎng)、產(chǎn)量及其抗逆性,而葉片是高等植物重要的光合器官,其光合能力直接影響植物的生產(chǎn)及生存能力。本研究中,針闊混交林樹種的葉片Pn、Gs和Ci均低于劉偉新測(cè)得韶關(guān)黎蒴、火力楠、樟樹和山杜英的對(duì)應(yīng)值,說明打吊坑針闊混交林總體的光合特性較弱,固碳釋氧能力一般。針闊混交林樹種的葉片Tr低于劉偉新測(cè)量結(jié)果,說明其降溫增濕效應(yīng)較強(qiáng),即通過蒸騰作用吸收周圍環(huán)境中的熱量降低空氣溫度,同時(shí)向環(huán)境中釋放水分增加空氣濕度的能力較強(qiáng),相應(yīng)的耗水量可能較大??傮w來看米老排固定CO2,和釋放O2,方面的能力強(qiáng),有利于提高周圍環(huán)境的空氣質(zhì)量,同時(shí)其蒸騰作用強(qiáng),有利于降溫增濕。
4.2樹種葉片養(yǎng)分
植物葉片是植物體生理代謝最活躍的部位,能靈敏反映植物生理狀態(tài),而植物葉片養(yǎng)分影響植物的生長(zhǎng)和光合作用,能夠反映土壤肥力狀況。本研究中,打吊坑針闊混交林樹種葉片N、P、K、Ca和Mg平均含量分別為19.03、1.13、14.71、6.39和5.19g/kg,低于Han等報(bào)道的全國(guó)尺度植被葉片的N含量均值(20.24g/kg),Oleksyn等報(bào)道的全球尺度陸生植物葉片的P含量(1.77g/kg),秦海等報(bào)道的中國(guó)660種的陸生植物葉片K含量均值(12.57g/kg)。總體來說,針闊混交林樹種的N和P含量水平不高,反映樹體對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素吸收較少,可能與土壤中所含養(yǎng)分含量較低有關(guān),其原因可能是樣地屬于酸性赤紅土,不僅土壤P有效性低導(dǎo)致植物沒有吸收足夠的P養(yǎng)分。K含量較高,可能與土壤為花崗巖發(fā)育的酸性赤紅壤,鉀長(zhǎng)石含量較高,風(fēng)化后增加了鉀的含量。此外華南地區(qū)充沛的雨水會(huì)加速土壤中K、Mg的淋溶,導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的供給不足。此外,打吊坑針闊混交林中,樹種葉片養(yǎng)分含量最高的為荷木,說明荷木在該地生長(zhǎng)發(fā)育較好,環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)。