摘要:[目的]選取亞熱帶地區(qū)10年生杉木人工林,探究其葉片性狀對土壤P添加的響應(yīng)以及葉片磷組分隨P添加的分配模式變化,為提高杉木人工林生產(chǎn)力提供一定的科學(xué)依據(jù)。[方法]選定3塊樣地,在每塊樣地設(shè)置6個處理,每個處理隨機(jī)施P量分別為0(CK)、60(P1)、120(P2)、180(P3)、240(P4)、300(P5)kg·hm-2·a-1,進(jìn)行為期3年的模擬P沉降控制實驗。研究了比葉面積(SLA)、葉干物質(zhì)含量(LD-MC)、葉氮(N)、葉磷(P)、N/P、葉片最大凈光合速率(Amax)、光合氮磷利用效率(PNUE、PPUE)和核酸磷(nucleic acids)、脂質(zhì)磷(phospholipids)、代謝磷(metabolic)、殘渣磷(residual)、無機(jī)磷(Pi)的響應(yīng)及其相關(guān)性。[結(jié)果]與CK相比較,P2、P3處理下SLA增加了37.9%、25.7%,LDMC減少了9.4%、12.5%;不同梯度土壤P添加下葉N含量無顯著差異,但葉P含量比CK增加29.4%~49.4%,N/P相對CK減少18.2%~27.3%;P3處理下PNUE、PPUE和Amax均達(dá)到最大值,相對CK分別增加174.9%、116.4%、125 9%;除P2、P3處理外,葉片磷組分更傾向于增加核酸磷比例,P3處理主要偏向于增加代謝磷分配,而且代謝磷和PNUE呈現(xiàn)正相關(guān)也表明其是葉片凈光合速率提高的重要因素。[結(jié)論]P3處理下的Amax最高,顯著提高了PNUE和PPUE,可以有效緩解杉木的P限制狀況,促進(jìn)了杉木的生長發(fā)育。
關(guān)鍵詞:杉木;土壤磷添加;功能性狀;葉片磷組分;相關(guān)性
中圖分類號:S791.27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1001-1498(2024)04-0024-09
土壤養(yǎng)分,對植物的生長發(fā)育具有極其重要的作用,特別是氮(N)和磷(P)作為植物的基本營養(yǎng)元素,對葉片代謝能力有強(qiáng)烈的控制作用。許多土壤中N或P對植物的供給十分有限,大多數(shù)原生生態(tài)系統(tǒng)會受到明顯的N或P限制。與N相比,P作為僅次于N的限制植物生長的第二大營養(yǎng)元素,對植物生長限制作用的相關(guān)研究相對較少。一般認(rèn)為,溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力主要受N有效性限制,而熱帶和亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力則主要受P有效性限制。在亞熱帶地區(qū),由于過高的N沉降導(dǎo)致土壤酸化和養(yǎng)分失調(diào),從而減少了土壤P素的有效性。在低P條件下,許多植物已經(jīng)進(jìn)化出相應(yīng)的P利用策略,以提高P的獲取和利用效率,包括增加單位葉面積質(zhì)量(LMA)、提高光合磷利用效率(PPUE)等。
葉片磷組分的分配已經(jīng)成為探索植物對缺P環(huán)境適應(yīng)性的重要手段。P在植物體內(nèi)的組分分配是植物面對低P限制時的重要機(jī)制。在相關(guān)研究中,葉片磷組分一般分為核酸磷(nucleic acids)、脂質(zhì)磷(phospholipids)、代謝磷(metabolic)、殘渣磷(residual)4個,本研究還測量了無機(jī)磷(Pi)含量,以計算真正代謝磷含量。研究認(rèn)為,缺P條件下,植物會減少非代謝磷組分比例,以此緩解植物光合作用對葉P的總體需求;也有研究發(fā)現(xiàn)在缺磷土壤中,植物通過合成不含P的脂質(zhì)以減少對磷脂中P的投入,來維持葉片代謝磷濃度。對于低P條件下,植物光合碳同化率與葉片磷組分的關(guān)系已有一定研究,但不同P梯度養(yǎng)分添加下,葉片磷組分對于土壤養(yǎng)分有效性變化的響應(yīng)研究相對較少。所以探究養(yǎng)分添加對葉片磷組分積累和吸收的影響,以及其與植物光合作用之間的關(guān)系,對提高關(guān)于亞熱帶陸地生態(tài)系統(tǒng)P限制狀況的認(rèn)識有重要意義。