莫維維,韋建圩,梁嘉玲,劉 易,謝偉東,任 哲
(1.廣西大學 林學院,廣西 南寧 530004;2.河池市金城江區(qū)林業(yè)局,廣西 河池 547099)
生態(tài)化學計量學是研究生物有機體化學元素組成和生態(tài)系統(tǒng)能量平衡的科學[1],通過結合生態(tài)學和化學計量學的基本原理,闡明生物系統(tǒng)能量平衡和多重化學元素(通常是C、N、P、O、S)平衡之間的關系[2],并對判斷植物器官的養(yǎng)分利用效率、生長速率、碳氮磷限制性等具有重要的指導作用[3]。植物葉片中N 與P 的相對濃度,即ω(N)∶ω(P),通常被作為反映營養(yǎng)物可用性變化和植物對環(huán)境適應性的指標[4],植物葉片N、P 含量特征與環(huán)境中的生物因子和非生物因子密切相關[5]。葉片中的ω(C)∶ω(N)、ω(C)∶ω(P)反映了植物對氮磷元素的吸收利用能力[6]。因此,ω(N)∶ω(P)是反映植物氮磷限制特征的關鍵指標[7]。植物葉片N、P 化學計量特征被廣泛用于個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、景觀和區(qū)域各個層次的生態(tài)化學計量學研究。根據(jù)生物地球化學生態(tài)位假說:每個物種都應該有一個最優(yōu)的元素組成、化學計量和分配;植物元素組成包括主要生物元素(C、N、P、K、Ca、Mg、S)的濃度和比例,代表了物種對其生境最佳適應性及其特定性[8]。國內(nèi)外學者對不同生態(tài)系統(tǒng)類型的植被和土壤的生態(tài)化學計量特征等已經(jīng)開展了大量研究工作,主要是從季節(jié)、氣候、植被、放牧強度、凋落物、養(yǎng)分添加等方面,闡述森林、草原、高原等不同生態(tài)系統(tǒng)中的不同植被類型、植物器官、土地利用類型、恢復措施、種群動態(tài)變化等的養(yǎng)分供求平衡及養(yǎng)分應用間的關系[9-12],積累了豐富的資料和研究成果。植物葉片與土壤元素含量之間存在廣泛的計量耦合關系[13]。關于喀斯特地區(qū)化學計量方面的研究結果表明,喀斯特不同地區(qū)、不同土地利用類型、不同類型土壤的養(yǎng)分含量存在差異[14],降水、溫度、巖石裸露率和土地覆蓋率是影響喀斯特石漠化生態(tài)系統(tǒng)土壤養(yǎng)分含量及其化學計量比的最主要因素[15],不同季節(jié)的降水變化和水分添加會導致喀斯特地區(qū)土壤和植物中的元素化學計量發(fā)生變化[10]。對果類經(jīng)濟林而言,養(yǎng)分的平衡是影響其生長發(fā)育、產(chǎn)量及果實品質(zhì)的主要因素,科學的施肥配比及合理的施肥方式能夠使樹體營養(yǎng)元素含量保持在適當?shù)乃絒16],可促進樹體生長及產(chǎn)量形成[17]、提高果實品質(zhì)[18-19]。目前,有關喀斯特地區(qū)經(jīng)濟林植物葉片與土壤之間養(yǎng)分平衡的化學計量研究鮮見報道。
近年來,生態(tài)化學計量學的發(fā)展和完善為植物體與土壤之間養(yǎng)分相關性的研究提供了新的思路和研究手段。植物根系的生長發(fā)育和吸收能力受土壤理化性狀的影響較大,良好的土壤理化性狀對果實產(chǎn)量和品質(zhì)有積極影響[20],土壤肥力狀況是喀斯特地區(qū)核桃人工林培育中需要考慮的重要因素之一[21]。閆道良等[22]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),葉物質(zhì)積累與葉片中的ω(C)∶ω(P)極顯著相關,P 促進山核桃中碳物質(zhì)的積累,即P 對植株的生長發(fā)育乃至結實起著極其重要的促進作用。李晨茜等[23]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),增加山核桃林地土壤的有機質(zhì)含量,對于提升山核桃P 含量有促進作用。閆道良等[24]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),山核桃葉片對N、P 的吸收與土壤中的ω(N)∶ω(P)存在等速關系。
為了兼顧生態(tài)效益和經(jīng)濟效益,桂西北地區(qū)結合扶貧產(chǎn)業(yè)大面積引種漾濞泡核桃Juglans sigillata,進行喀斯特山區(qū)石漠化生態(tài)治理。由于特殊的二元結構水文系統(tǒng)和石灰?guī)r巖溶地質(zhì)構造,喀斯特山地包括復雜的峰林、峰叢、漏斗和洼地等地貌形態(tài)[25],地表水虧缺而地下水埋深,土壤瘠薄而富鈣,土被不連續(xù),水土流失嚴重,導致土壤養(yǎng)分高度異質(zhì)性[26],給漾濞泡核桃生產(chǎn)管理和產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了極大的困擾。對于桂西北喀斯特地區(qū)多年生漾濞泡核桃林來說,其植物體與土壤之間的養(yǎng)分相關性尚未明確。本研究中對桂西北喀斯特地區(qū)的不同類型土壤和漾濞泡核桃葉片的養(yǎng)分含量特征及生態(tài)化學計量比進行了研究,分析喀斯特地區(qū)不同類型土壤與漾濞泡核桃的養(yǎng)分供需關系及其養(yǎng)分限制狀況,旨在為漾濞泡核桃的科學管理和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。
研究樣地位于廣西西北的河池市(107°33′~108°13′E,24°22′~24°55′N),海拔111 ~1 683 m,為典型的喀斯特地貌分布區(qū),其喀斯特地貌面積占河池市總面積的67.74%,占廣西喀斯特地貌總面積的24.34%。河池市屬于典型的亞熱帶季風氣候,年日照為1 447 ~1 600 h,年平均氣溫為16.9 ~21.5 ℃,年平均降雨量為1 200 ~1 600 mm。土壤類型主要為紅色石灰土、黃色石灰土、黑色石灰土3 種。
在位于河池市行政區(qū)域不同方位的6個縣各選擇5個7 ~8年生的漾濞泡核桃樣地。其中:紅色石灰土樣地位于金城江區(qū)、都安縣、宜州區(qū);黃色石灰土樣地位于金城江區(qū)、鳳山縣、巴馬縣;黑色石灰土樣地位于宜州區(qū)、環(huán)江縣、天峨縣。
2.2.1 核桃葉片樣品
于2020年5月漾濞泡核桃生長旺盛期,在樣地內(nèi)上、中、下坡位各設置1個20 m×30 m 的樣方,按對角線五點采樣法在每個樣方內(nèi)分別選取5株生長一致的健康核桃植株,在樹冠中部東、南、西、北4個方向各采集5 片當年生成熟健康完整葉片(枝條頂端向下第4 ~6 片葉),將每個樣地的核桃葉片混合為1個樣品。帶回實驗室,放入烘箱中,在70 ℃條件下烘干至恒質(zhì)量,取出粉碎,過100 目篩,備用。
2.2.2 土壤樣品
在采集核桃葉片樣品的植株周圍,沿樹冠滴水線按東、南、西、北4個方向用土鉆鉆取深度0 ~40 cm 的土壤樣品,在土層較淺的石山樣地采樣時視土壤深度而定。將土壤樣品自然風干、去雜、研磨、過100 目篩,再將同一樣地的土壤樣品各取等量混合均勻,用四分法縮分100 g 左右的待測樣品,備用。
全碳含量采用重鉻酸鉀水合加熱法測定,全氮含量采用H2SO4-H2O2消煮法測定,全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮、鉬銻抗比色紫外分光光度法測定[27]。
使用Excel 和SPSS 軟件對數(shù)據(jù)進行處理和分析。
漾濞泡核桃樣地不同類型土壤的養(yǎng)分含量及其化學計量比的平均值見表1。由表1 可知:按照土壤中C 的平均質(zhì)量分數(shù)ω(C)由高到低排序,各類型土壤依次為紅色石灰土、黃色石灰土、黑色石灰土,但各類型土壤ω(C)無顯著差異(P>0.05),依次為25.70、23.42、20.84 g/kg;按照土壤中N 的平均質(zhì)量分數(shù)ω(N)由高到低排序,各類型土壤依次為紅色石灰土、黃色石灰土、黑色石灰土,但各類型土壤ω(N)無顯著差異(P>0.05),依次為1.85、1.70、1.51 g/kg;按照土壤中P 的平均質(zhì)量分數(shù)ω(P)由高到低排序,各類型土壤依次為紅色石灰土、黑色石灰土、黃色石灰土,土壤ω(P)依次為0.70、0.62、0.50 g/kg,紅色石灰土與黃色石灰土的ω(P)的差異顯著(P<0.05)。
表1 漾濞泡核桃不同類型土壤樣地的土壤養(yǎng)分含量及其化學計量比?Table 1 Soil nutrient content and stoichiometric ratios of J.sigillata in different soil types
紅色石灰土、黃色石灰土、黑色石灰土的ω(C)∶ω(N)分別為15.98、13.24、14.15,ω(C)∶ω(P)分 別 為38.86、41.11、35.22,ω(N)∶ω(P)分別為2.82、3.27、2.46,3 種土壤類型間的ω(C)∶ω(N)、ω(C)∶ω(P)、ω(N)∶ω(P)均無顯著差異(P>0.05)。
不同類型土壤樣地漾濞泡核桃葉片的養(yǎng)分含量及其化學計量比見表2。由表2 可知:按照漾濞泡核桃葉片ω(C)由高到低排序,各類型土壤依次為紅色石灰土、黑色石灰土、黃色石灰土,葉片ω(C)依次為468.38、453.36、447.43 g/kg;按照漾濞泡核桃葉片ω(N)由高到低排序,各類型土壤依次為黑色石灰土、黃色石灰土、紅色石灰土,葉片ω(N)依次為31.31、30.54、27.03 g/kg;按照漾濞泡核桃葉片ω(P)由高到低排序,各類型土壤依次為黑色石灰土、紅色石灰土、黃色石灰土,葉片ω(P)依次為1.51、1.42、1.30 g/kg;漾濞泡核桃葉片ω(C)、ω(N)、ω(P)在3 種土壤類型樣地間均無顯著差異(P>0.05)。
表2 不同類型土壤樣地漾濞泡核桃葉片的養(yǎng)分含量及其化學計量比?Table 2 Nutrient content and stoichiometric ratios of J.sigillata leaf in different soil types
紅色石灰土、黃色石灰土、黑色石灰土樣地的漾濞泡核桃葉片ω(C)∶ω(N)分別為17.76、15.12、14.53,差異不顯著(P>0.05);葉片ω(C)∶ω(P)分別為343.91、344.00、308.08, 差異不顯著(P>0.05);葉片ω(N)∶ω(P)分別為19.72、23.24、21.00,黃色石灰土樣地與紅色石灰土樣地的漾濞泡核桃葉片ω(N)∶ω(P)具有顯著差異(P<0.05)。
漾濞泡核桃紅色石灰土樣地的土壤與葉片中養(yǎng)分含量及其化學計量比的相關性見表3。由表3 可知:在紅色石灰土樣地,土壤ω(C)與葉片ω(C)、ω(P)均極顯著正相關(P<0.01),與葉片ω(C)∶ω(P)、ω(N)∶ω(P)極顯著負相關(P<0.01);土壤ω(N)與葉片ω(C)、ω(C)∶ω(P)極顯著負相關(P<0.01),與葉片ω(P)極顯著正相關(P<0.01),與葉片ω(N)∶ω(P)顯著負相關(P<0.05);土壤ω(P)與葉片ω(C)∶ω(N)極顯著正相關(P<0.01),與葉片ω(N)極顯著負相關(P<0.01);土壤ω(C)∶ω(N)與葉片ω(P)極顯著負相關(P<0.01),與葉片ω(C)顯著正相關(P<0.05),與葉片ω(C)∶ω(P)極顯著正相關(P<0.01);土壤ω(C)∶ω(P)與葉片ω(C)∶ω(P)極顯著負相關(P<0.01);土壤ω(N)∶ω(P)與葉片ω(P)顯著正相關(P<0.05),與葉片ω(C)∶ω(N)顯著負相關(P<0.05)。
漾濞泡核桃黃色石灰土樣地的土壤與葉片中養(yǎng)分含量及其化學計量比的相關性見表3。由表3 可知:在黃色石灰土樣地,土壤ω(C)與葉片ω(C)、ω(C)∶ω(P)極顯著正相關(P<0.01),與葉片ω(N)∶ω(P)極顯著負相關(P<0.01);土壤ω(N)與葉片ω(C)、ω(P)極顯著正相關(P<0.01),與葉片ω(N)顯著負相關(P<0.05),與葉片ω(C)∶ω(N)顯著正相關(P<0.05);土壤ω(P)與葉片ω(C)、ω(N)、ω(P)極顯著正相關(P<0.01),與葉片ω(N)∶ω(P)顯著正相關(P<0.05);土壤ω(C)∶ω(N)與葉片ω(C)、ω(C)∶ω(P)極顯著負相關(P<0.01);土壤ω(C)∶ω(P)與葉片ω(C)、ω(C)∶ω(P)極顯著正相關(P<0.01);土壤ω(N)∶ω(P)與葉片ω(C)、ω(C)∶ω(P)極顯著正相關(P<0.01),與ω(P)顯著正相關(P<0.05)。
漾濞泡核桃黑色石灰土樣地的土壤與葉片中養(yǎng)分含量及其化學計量比的相關性見表3。由表3 可知:在黑色石灰土樣地,土壤ω(C)與葉片ω(C)∶ω(P)、ω(N)∶ω(P)顯著負相關(P<0.05),與葉片ω(N)、ω(P)極顯著正相關(P<0.01);土壤ω(N)與葉片ω(C)極顯著負相關(P<0.01),與葉片ω(C)∶ω(N)、ω(C)∶ω(P)顯著負相關(P<0.05);土壤ω(P)與葉片ω(C)極顯著負相關(P<0.01),與葉片ω(N)顯著負相關(P<0.05);土壤ω(C)∶ω(N)與葉片ω(C)、ω(N)極顯著正相關(P<0.01);土壤ω(C)∶ω(P)與葉片ω(C)、ω(P)顯著正相關(P<0.05),與葉片ω(N)極顯著正相關(P<0.01);土壤ω(N)∶ω(P)與葉片ω(C)∶ω(N)、ω(C)∶ω(P)、ω(N)∶ω(P)極顯著負相關(P<0.01),與葉片ω(N)顯著正相關(P<0.05),與葉片ω(P)極顯著正相關(P<0.01)。
表3 漾濞泡核桃不同類型土壤樣地的土壤與葉片中養(yǎng)分含量及其化學計量比的相關性?Table 3 Correlation between different types of soil and nutrient content and stoichiometric ratio of J.sigillata leaves
桂西北喀斯特地區(qū)漾濞泡核桃林地3 種類型土壤的P 有效性低,其中,黃色石灰土的P 含量最低,P 元素最缺乏。因此,在3 種類型土壤樣地,漾濞泡核桃的生長均受到P 的限制,尤其是黃色石灰土樣地。在桂西北喀斯特地區(qū),對漾濞泡核桃林進行管理時,適當增加P 肥的施用比例可提高漾濞泡核桃的養(yǎng)分利用效率,促進植株的生長發(fā)育,提高果實產(chǎn)量和品質(zhì),尤其是在P 元素缺乏較嚴重的黃色石灰土地區(qū)。
本研究中,桂西北喀斯特地區(qū)漾濞泡核桃林地的3 種類型土壤(紅色石灰土、黃色石灰土、黑色石灰土)的C、N、P 質(zhì)量分數(shù)分別為20.84 ~25.70、1.51 ~1.85、0.50 ~0.70 g/kg,均高于喀斯特地區(qū)4 種灌木型果園土壤的C、N、P 質(zhì)量分數(shù),其分別為13.53 ~23.16、1.03 ~1.53、0.24 ~0.27 g/kg[28],均低于喀斯特地區(qū)4 種典型土地利用方式0 ~10 cm 土層土壤C、N、P 的平均質(zhì)量分數(shù),其分別為37.42、3.43 和1.11 g/kg[29]。喀斯特地區(qū)4 種灌木型果園土壤的C、N、P 含量的差異顯著,而本研究中3 種類型土壤的漾濞泡核桃林地土壤的C、N、P 含量無顯著差異。可見,喀斯特地區(qū)土壤的C、N、P 含量與林分類型、立地類型和土地利用方式有關。3 種類型土壤的漾濞泡核桃林地土壤的N、P 含量接近全國土壤N、P的平均含量(質(zhì)量分數(shù)分別為1.88、0.78 g/kg)[30],低于同區(qū)域其他森林群落0 ~20 cm 土層土壤N、P 的平均含量(質(zhì)量分數(shù)分別為4.17、0.63 g/kg)[31],本研究中不同類型土壤的N、P 含量均處于相對較低水平且差異不顯著。有研究結果表明,因受生態(tài)系統(tǒng)類型、植被類型、土地利用方式、土壤質(zhì)地及其他環(huán)境因子的影響,土壤養(yǎng)分具有空間和時間的異質(zhì)性[32]。本研究中的漾濞泡核桃林地均源于石山旱地的退耕還林,可能因核桃林地長期受高強度的人為干擾,以及桂西北喀斯特地區(qū)特殊的地質(zhì)水文構造、較差的土壤水肥涵養(yǎng)能力和高溫多雨的強烈淋溶作用,林地間的養(yǎng)分含量表現(xiàn)出一定的同質(zhì)性。
土壤中C、N、P 元素的循環(huán)過程是相互耦合和相互影響的,土壤中C、N、P 含量存在一定的比例關系,其比值是反映土壤有機質(zhì)組成及土壤養(yǎng)分有效性的關鍵指標[33]。土壤ω(C)∶ω(N)、ω(C)∶ω(P)值是衡量微生物礦化土壤有機質(zhì)釋放N、P 或從環(huán)境中吸收固持N、P 潛力的指標,同時也反映了植物根系同化積累C 的能力,ω(C)∶ω(N)、ω(C)∶ω(P)值越低,表示其土壤中N、P 的有效性越高[34-35]。漾濞泡核桃林地紅色石灰土、黃色石灰土、黑色石灰土3 種類型土壤的ω(C)∶ω(N)值分別為14.15、13.24、15.98,均低于熱帶、亞熱帶地區(qū)的紅、黃壤的ω(C)∶ω(N)值(20)[31],與全球土壤的ω(C)∶ω(N)值(13.3)[31]和中國土壤的ω(C)∶ω(N)值的平均水平(10 ~12)相近[35];紅色石灰土、黃色石灰土、黑色石灰土3 種類型土壤的ω(C)∶ω(P)值分別為35.22、41.11、38.86,均低于全球自然森林生態(tài)系統(tǒng)土壤的ω(C)∶ω(P)平均值(81.9)、中國土壤的ω(C)∶ω(P)平均值(61)[36]和長江中下游不同林齡油茶人工林土壤的ω(C)∶ω(P)值(57.5)[35]。漾濞泡核桃林地3 種類型土壤的ω(C)∶ω(N)、ω(C)∶ω(P)均較低,表明漾濞泡核桃林地3 種類型土壤的有機質(zhì)分解速率和N、P 的釋放速度較快,但N、P 含量均處于相對較低水平。一方面可能是由于桂西北喀斯特地區(qū)獨特的地質(zhì)條件和高溫多雨導致土壤中過多未被核桃吸收利用的養(yǎng)分被淋溶流失,土壤出現(xiàn)缺乏N、P 狀況;另一方面可能是由于在該生長時期核桃對P 的需求較小,施入的N、P、K(質(zhì)量比為15∶15∶15)無機肥中的P 暫時被固存在土壤中。對于核桃等經(jīng)濟林樹種而言,較低的ω(C)∶ω(P)、ω(C)∶ω(N)并不意味土壤肥力和N、P 有效性高,可能與經(jīng)營過程中較高的N、P 投入有關[35]。土壤ω(N)∶ω(P)可用作N 養(yǎng)分限制或飽和的診斷指標,指示植物生長過程中土壤營養(yǎng)成分的供應情況[37]。在本研究中,漾濞泡核桃林地3 種類型土壤的ω(N)∶ω(P)值為2.46 ~3.27,均低于全球森林土壤的ω(N)∶ω(P)值(6.60)[38]、我國土壤的ω(N)∶ω(P)值(5.2)和熱帶-亞熱帶地區(qū)土壤的ω(N)∶ω(P)值(6.4)[39]。漾濞泡核桃林地土壤ω(N)∶ω(P)較低的原因可能是土壤P 消耗量相對較低,核桃營養(yǎng)生長中對N 的消耗量大,有機質(zhì)中N 釋放較快造成淋溶損失,或施肥過程中N、P 比例不平衡。土壤中ω(C)∶ω(P)和ω(N)∶ω(P)值主要由土壤P 含量決定,土壤P 的供應主要受土壤(母質(zhì))類型、土壤風化階段和土壤風化率等因素的影響[39]?;谠摰貐^(qū)較低的土壤N、P 含量,在經(jīng)營管理中,需要明確科學的施肥配比,尤其注意增加磷肥的施入,因為P 可促進土壤養(yǎng)分生物綜合利用效率的提高,保證漾濞泡核桃林具有較高的生長率和收獲指數(shù)。
桂西北喀斯特地區(qū)紅色石灰土、黃色石灰土、黑色石灰土樣地漾濞泡核桃葉片的ω(C)分別為468.38、447.43、453.36 g/kg,與典型喀斯特林地6 種植物ω(C)均值(427.25 g/kg)[40]和全球492種陸生植物葉片ω(C)均值(464.00 g/kg)相近[41],但均低于喀斯特峰叢洼地不同森林類型喬木葉片的ω(C)均值(496.15 g/kg)[31]、亞熱帶區(qū)域油茶人工林葉片ω(C)均值(503.47 g/kg)[33],表明桂西北喀斯特地區(qū)漾濞泡核桃的碳同化率較低。葉片N含量較高,反映其光合速率較高,生長較快[36]。本研究中紅色石灰土、黃色石灰土、黑色石灰土樣地漾濞泡核桃葉片的ω(N)分別為27.03、30.54、31.31 g/kg,均高于成熟杉木葉片的ω(N)[(10.49±2.01)g/kg][3]、典型喀斯特林地6 種植物ω(N)均值(21.2 g/kg)[40]、中國陸生植物葉片ω(N)均值(20.2 g/kg)[42]以及全球1 251 種陸地植物葉片ω(N)均值(20.1 g/kg)[35],表明漾濞泡核桃的生長速率較快,可能與低緯度地區(qū)高溫多濕的氣候因素或施用肥料的N 素比例較大有關,與該地區(qū)漾濞泡核桃大多營養(yǎng)生長旺盛、不結果或結果少的事實相符。本研究中紅色石灰土、黃色石灰土、黑色石灰土樣地漾濞泡核桃葉片的ω(P)分別為1.42、1.30、1.51 g/kg,高于典型喀斯特林地6 種植物ω(P)均值(1.2 g/kg)[40],低于全球葉片ω(P)均值(1.77 g/kg)[43],黑色石灰土樣地漾濞泡核桃葉片的ω(P)高于中國陸生植物葉片的ω(P)均值(1.46 g/kg)[42],紅色石灰土樣地漾濞泡核桃葉片的ω(P)值與之相近,表明黑色石灰土樣地漾濞泡核桃對土壤中P 元素的利用效率最高,紅色石灰土樣地次之。
植物體內(nèi)ω(C)∶ω(N)和ω(C)∶ω(P)不僅可以反映植物對N、P 的利用效率,還可以在一定程度上反映環(huán)境對植物的N、P 養(yǎng)分供應狀況[44]。Koerselman 等[45]的研究結果表明:當植物葉片ω(N)∶ω(P)值大于16 時,植物生長受到P 元素的限制;當ω(N)∶ω(P)小于14 時,植物生長受到N元素的限制;當ω(N)∶ω(P)大于14 且小于16 時,植物生長受N 元素和P 元素的共同限制。雖然不同區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)類型、植物種類組成不同,其ω(N)∶ω(P)閾值也會不同,但總體來說,較低的ω(N)∶ω(P)值一般反映該植物群落更易受N 元素限制,反之較高的ω(N)∶ω(P)值則反映其更易受P元素限制[44]。本研究中,紅色石灰土、黃色石灰土、黑色石灰土樣地漾濞泡核桃葉片的ω(N)∶ω(P)均值分別為19.72、23.24、21.00,均大于16,且黃色石灰土樣地漾濞泡核桃葉片的ω(N)∶ω(P)值顯著高于紅色石灰土樣地,說明在3 種類型土壤樣地漾濞泡核桃的生長均受到P 元素的限制,尤其是黃色石灰土樣地。
在3 種類型土壤中,生長在紅色石灰土和黃色石灰土樣地的漾濞泡核桃葉片C 含量與土壤C含量極顯著正相關,表明在紅色石灰土和黃色石灰土樣地土壤C 含量對漾濞泡核桃葉片中C 的累積有促進作用;在黑色石灰土樣地葉片C 含量與土壤C 含量的相關性不顯著,表明在黑色石灰土樣地漾濞泡核桃葉片C 含量受土壤C 含量的影響較小。生長在黃色石灰土樣地的漾濞泡核桃葉片N 含量與土壤N 含量顯著負相關,葉片P 含量與土壤P 含量極顯著正相關,表明黃色石灰土中過高的N 含量會抑制漾濞泡核桃的N 利用,土壤P 含量對漾濞泡核桃吸收P 元素具有促進作用,可見土壤P 元素的缺乏對漾濞泡核桃的生長發(fā)育具有一定的限制作用。有研究結果表明,當植物的生長受某種元素限制時,土壤提供此元素的能力與植物葉片對該元素的吸收能力正相關[33]。在漾濞泡核桃樣地3 種類型土壤中,黃色石灰土的ω(C)∶ω(N)值最低、ω(C)∶ω(P)值最高,表明在3 種類型土壤中黃色石灰土的N 有效性最高、P 有效性最低,所以在黃色石灰土樣地核桃葉片P 含量與土壤P 含量極顯著正相關,此外植物對N、P的吸收利用相互拮抗,所以葉片和土壤的N、P 含量相關性相反。生長在紅色石灰土和黑色石灰土樣地的漾濞泡核桃葉片N 含量與土壤N 含量、葉片P 含量與土壤P 含量的相關性不顯著。一方面可能是因為這2 種土壤的物理性狀較黃色石灰土好[46],這2 種土壤中的N、P 有效性處于較為平衡狀態(tài),植物獲得的N、P 養(yǎng)分較均衡;另一方面可能是因為生長在這2 種土壤中的漾濞泡核桃植株對N、P 的吸收受到氣候因子或其他養(yǎng)分的影響。另外,也可能與養(yǎng)分限制條件下植物的特殊調(diào)節(jié)機制有關。比如,植物處于低P 脅迫時,會形成一系列的適應機制:重建根系的形態(tài)構型、促進根系分泌物(如有機酸和酸性磷酸酶)增加、形成植物-微生物共生體系等[47],從而溶解和活化土壤中難溶性無機磷酸鹽,提高土壤P 的有效性,促進植株對土壤P 的吸收利用。但本研究中未涉及根系分泌物,相關內(nèi)容有待進一步研究。
漾濞泡核桃林地3 種類型土壤中,土壤C 含量與葉片ω(N)∶ω(P)顯著或極顯著負相關,表明土壤C 含量影響漾濞泡核桃的生長,過高或過低的土壤C 含量會導致ω(N)∶ω(P)值過小或過大,可能造成漾濞泡核桃生長受N 或P 的限制。在紅色石灰土樣地,土壤ω(C)∶ω(N)與葉片ω(C)∶ω(P)極顯著正相關,土壤ω(N)∶ω(P)與葉片ω(C)∶ω(N)顯著負相關,表明紅色石灰土中有機質(zhì)的分解速度以及N、P 含量顯著影響漾濞泡核桃的生長速率。在黃色石灰土樣地,土壤ω(C)∶ω(N)與葉片ω(C)∶ω(P)極顯著負相關,表明黃色石灰土中有機質(zhì)分解和N 釋放過快,其被淋溶,致使漾濞泡核桃生長速度降低。鄧成華等[33]經(jīng)研究指出,土壤養(yǎng)分與植物葉片養(yǎng)分的化學計量呈現(xiàn)顯著正相關關系,說明土壤養(yǎng)分與植物葉片養(yǎng)分的化學計量關系存在廣泛的協(xié)同性。在黑色石灰土樣地,土壤ω(N)∶ω(P)與葉片ω(C)∶ω(N)、ω(C)∶ω(P)、ω(N)∶ω(P)極顯著負相關,說明黑色石灰土養(yǎng)分計量與漾濞泡核桃葉片養(yǎng)分化學計量之間的協(xié)同性較差。
除土壤養(yǎng)分因素外,果樹的生長發(fā)育還與其生物學特性、地形因子、氣候因子、土壤母質(zhì)母巖和理化性質(zhì)及管護措施等因素有關,下一步應對更多因素進行綜合研究,以揭示引種漾濞泡核桃在桂西北地區(qū)生長發(fā)育、開花結實及品質(zhì)的限制因素,為該地區(qū)核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論支持。