常绿阔叶林藤本植物叶片N、P、K生态化学计量学特征.pdf

南方农业学报J O U R N A LO FS O U T H E R NA G R I C U L T U R E I S S N2 0 9 5 一l1 9 1 C O D E NN N X A A B h t t p w w w n f n y x b c n D O I 1 0 3 9 6 9 j is s n 2 0 9 5 1 1 9 1 2 0 1 3 5 8 1 5 常绿阔叶林藤本植物叶片N P K 生态化学计量学特征 王家妍 蓝嘉川 龙涛 谢益君 陆晓明 雷丽群 朱宏光 温远光 广西大学林学院 南宁5 3 0 0 0 4 摘要 目的 研究广西大明山国家级自然保护区常绿阔叶林中3 0 种藤本植物叶片N P K 生态化学计量学特征 为丰富群落生态化学计量学提供基础数据 方法 在大明山天坪站保存完好的常绿阔叶林中设置2 0m x 2 0in 标准样 地8 0 块 共3 2 h a 在每个标准样地左下角设置5 r e x 5 in 的小样方 对藤本植物多样性进行调查 根据重要值 采集3 0 种 藤本植物叶片 进行叶片N P K 含量测定 结果 叶片N P K 变化范围分别为3 5 2 5 4 7 1 o 2 1 3 3 6 o 4 8 4 2 3g k g 各个化学计量因子之问存在一定的线性关系 草质藤本叶片N K 含量均大于木质藤本 P 含量差异不显著 结论 大明 山常绿阔叶林中多数藤本植物是受N 或P 或N P 的影响 约3 0 的种类受到N 元素限制 而受到P 元素限制的植物相对 少 草质藤本叶片比木质藤本有更强的N K 元素存储能力 关键词 藤本植物 N P K 生态化学计量学 大明山 中图分类号 7 1 8 3文献标志码 A文章编号 2 0 9 5 一1 1 9 1 2 0 1 3 0 5 0 8 1 5 0 4 E c o l o g ic a ls t o ic h io m e t r yc h a r a c t e r is t ic so fn it r o g e n p h o s p h o r u s a n dp o t a s s iu m l ia ml e a fo fe v e r g r e e nb r o a d l e a fforesttassiuminl ia n al e a O le vr e e nb r o a d l e a Ir e s t W A N GJ ia y a n L A NJ ia c h u a n L O N GT a o X I EY i j u n L UX ia o m in g L E IL i q u n Z H U H o n g g u a n g W E NY u a n g u a n g F o r e s t r yC o l l e g eo f G u a n g x iU n iv e r s it y N a n n in g5 3 0 0 0 4 C h in a A b s t r a c t O b j e c t iv e N P Ke c o l o g ic a ls t o ic h io m e t r yc h a r a c t e r is t ic so f3 0k in d so fl ia n al e a v e sine v e r g r e e nb r o a d l e a f f o r e s to fD a r n in gM o u n t a inn a t io n a ln a t u r er e s e r v eo fG u a n g x iw e r es t u d ie dt oe n r ic hb a s icd a t af o rc o m m u n it ye c o l o g ic a ls t o i c h io m e t r y M e t h o d E ig h t yb l o c k so f2 0m 2 0m s t a n d a r ds a m p l ew it ht h et o t a la r e ao f3 2h ainT ia n p in gs t a t io nw e l l D r e s e r v e de v e r g r e e nb r o a d l e a v e df o r e s tw e r ec h o s e n a n dt h e na5m 5m p l o tf r o me v e r ys t a n d a r ds a m p l el e f tb o t t o mw a ss e tt o o b s e r v et h ed iv e r s it yo fl ia n a L e a v e so f3 0l ia n a sw e r ec o l l e c t e df o rd e t e r m in in gt h ec o n t e n to fN P Kint h el a bb a s e do nt h e im p o r t a n t v a l u e R e s u l t T h er e s u l t ss h o w e d t h a t c o n t e n t s o f N P a n d K in l e a v e s w e r e 3 5 2 5 4 7 1 抟g 0 2 1 3 3 6 9 k g a n d 0 4 8 4 2 3 班g r e s p e c t iv e l y T h es t o ic h io m e t r icf a c t o r sh a dc e r t a inl in e a rr e l a t io n s h ip N Kc o n t e n to fg r a s sm a s sv in el e a fw a sh ig h e r t h a nt h a to f w o o d yv in e s a n dPc o n t e n tinl e a fw a sn o ts ig n if ic a n td if f e r e n t ha m o n gd if f e r e n tl ia n a C o n c l u s io n M o s tl ia n a sw e r e in n u e n c e db yN Po rN Pw it ha b o u t3 0 o ft h es p e c ie sb yNe l e m e n t h o w e v e r f e wp l a n t sw e r ea f f e c t e db yPe l e m e n t G r a s s m a s sv in el e a v e sg a t h e r e dm o r eN Ke l e m e n tt h a nw o o d yv in e s K e yw o r d s l ia n a N P K e c o l o g ic a ls t o ic h io m e t r y D a m in gM o u n t a in 0 引言 研究意义 大明山自然保护区地理位置独特 地 层古老 生态环境复杂多样 生物多样性丰富 目前已 知维管束植物2 3 4 科9 1 8 属2 3 7 4 种 温远光等 1 9 8 8 叶铎等 2 0 0 9 地带性植被为季风常绿阔叶林 是 1 9 9 2 年脚评估认定的中国4 0 处具有全球意义的 保护区之一 朱宏光等 2 0 1 1 研究大明山藤本植物 化学计量学特征 可为丰富群落生态化学计量学提供 基础数据 前人研究进展 生态化学计量学是研究生 态系统能量平衡和元素平衡的一种理论 近年来倍受 收稿E l 期 2 0 1 3 0 1 2 9 基金项目 国家自然科学基金项目 3 0 8 6 0 0 5 9 作者简介 4 为通讯作者 温远光 1 9 5 7 博士 教授 主要从事森林生态及森林培育研究工作 E m a il w e n y g 2 6 3 n e t 王家妍 1 9 8 8 研究方向为森林生态学 E m a il j y w a n 9 3 1 5 1 6 3 c o m 8 1 6 南方农业学报 国内外学者的关注 学者们从多角度来研究植物叶片 的生态化学计量学特性 如气候 年龄 群落 演替 H a n 等 2 0 0 5 任书杰等 2 0 0 7 对我国多种植物叶片 的N P 生态化学计量学进行了研究 指出中国区域的 植被生长受到P 限制 张继光等 2 0 0 9 张业等 2 0 1 2 研究表明 植物叶片中N 和P 存在显著正相关 宋彦涛 等 2 0 1 2 对8 0 种松嫩地区的草本植物研究结果表明 一年生植物叶片N P 质量浓度和变异系数高于其他 生活型 豆科植物叶片N 的质量浓度 面积浓度和N P 比高于其他功能群 本研究切人点 目前 对于群落 中的乔木 灌木 草本植物叶片的N P K 化学计量学 特性研究较多 而对层间植物 藤本植物 的研究十分 缺乏 拟解决的关键问题 对大明山国家级自然保护 区常绿阔叶林中的3 0 种藤本植物叶片N P K 生态化学 计量学特性开展研究 探讨它们的分布范围 相关 生和 差异 为丰富群落生态化学计量学提供基础数据 1 材料与方法 1 1 自然环境概况 广西大明山国家级自然保护区位于广西中南部 N2 3 1 0 2 3 3 8 E1 0 8 0 1 8 1 0 8 4 5 总面积6 4 9 万 h a 属南亚热带季风气候区 据大明山天坪气象站观 测记录 年均温1 5 1 最冷月 1 月 平均气温5 8 最热月 7 月 平均气温2 1 9 C 极端高温2 8 6 C 极端 低温一6 0 C 曰均温 10 C 的积温5 0 4 7 7 C 年均降水 量为2 6 3 0 3m m 土壤类型为黄壤和山地黄壤 朱宏光 等 2 0 1 1 1 2 试验方法 2 0 1 2 年1 0 月 在大明山天坪站保存完好的常绿阔 叶林中设置2 0m x 2 0m 标准样地8 0 块 共3 2h a 在每 个标准样地左下角设置5m x 5m 的小样方 对藤本植 物多样性进行调查 根据重要值 采集3 0 种藤本植物 叶片 用枝剪剪下完整的 健康未被破坏的叶片 去除 叶柄 为了消除因取样坡位和部位不同对养分分析 测定结果的人为影响 取样时不同坡位和方向树叶样 品进行混合 带回实验室测定 叶片样品带回实验室后 放人烘箱经1 0 5 0 C3 0 m in 杀青 然后8 0 连续烘4 8h 至恒重 粉碎后过2m m 筛保存待测 样品采用H S O 圹H C l 0 消煮后 N 含量用 凯式定氮仪测定 P 含量用铝锑抗比色法测定 K 含量 用火焰光度计法测定 1 3 统计分析 采用S P S S1 9 0 软件分析包进行单因素方差分析 和P e a r s o n 相关性分析 2 结果与分析 2 13 0 种藤本植物叶片N P K 生态化学计量学总体 特征 采集的3 0 种藤本植物叶片样品中 N P K 元素含 量变化范围都比较大 表1 N 含量变化范围3 5 2 5 4 7l g k g 平均值为1 9 7 5 1 9 4g k g P 含量变化范围0 2 1 3 3 6g k g 平均值为1 6 5 0 1 5g k g K 含量变化范围 0 4 8 4 2 3g k g 平均值为1 5 1 0 1 5g k g N P 值变化范 围5 1 6 2 0 3 4 平均值为1 2 3 3 0 6 9 N K 变化范围 2 2 7 6 5 9 9 平均值为1 5 8 5 2 4 3 P K 变化范围0 1 4 3 8 6 平均值为1 3 4 0 1 7 2 2 叶片化学计量因子闻的相关分析 相关分析结果表明 表2 叶片N 与P N K P K 存 在 及显著正相关 L N 3 6 6 4 7 9 5 5 6 7 6 L P L N I1 1 0 2 6 0 5 1 0 6 8 L N K P 0 0 1 与叶片K N P 相关不显著 叶片 P 与P K 存在极显著正相关 L P 0 9 3 2 4 0 5 3 8 4 L P K P 0 0 1 与叶片K 和N P 相关不显著 叶片K 与N K 存 在显著负相关 L K I 9 1 0 3 0 0 2 5 5 1 L N K P 0 0 5 与 P K 存在极显著负相关 L K 2 2 2 4 2 0 4 6 0 7 L P K P 0 0 1 2 3 不同类型藤本植物叶片生态化学计量学特征 单因素方差结果分析显示 不同类型藤木植物叶 片N 含量差异极显著 P 0 0 5 K 含量差异极显 著 P 0 0 5 不 同生活型藤本植物叶片N P 和K N P N K P K 差异均 不显著 P 0 0 5 3 讨论 大明山常绿阔叶林3 0 种藤本植物叶片N 和P 含量 平均值分别为1 9 7 5 1 6 5 眺g t L H a n 等 2 0 0 5 对我国 7 5 3 种植物测定的叶N 平均值 2 0 2 班g 略小 也小于 全球平均水平 2 0 1g m g R e ic ha n dO l e k s y n 2 0 0 4 叶片P 含量大于全国植物叶P 平均值 1 4 6 9 k g 略小于 全球平均水平 1 7 7g g N P 在决定群落结构和功能上是个关键性的指 标 可以用N P 比判断树木生长的限制性营养元素 G t is e w e l l 2 0 0 4 在综述了大量的研究结果后得出 N P 2 0 f 对 植物受到 P 元素限制 N P 在两者之间时 则植物受N 或P 或N P 影 响 用G t is e w e l l 2 0 0 4 的研究作参考 大明山3 0 种藤 本植物中扶芳藤等1 1 种植物叶片N P 2 0 表明大明山常绿阔叶林中多数藤本 王家妍等 常绿阔叶林藤本植物叶片N P K 生态化学计量学特征 8 1 7 表1大明山常绿阔叶林3 0 种藤本植物叶片N P K 含量比较 T a b 1 N P Kc o n t e n tinl ia n al e a ff r o m3 0s p e c ie sinD a r n in gM o u n t a in 种名 学名生长型生活型 NP 2 0 sK 2 0 N PN K P K 表2 藤本植物叶片N P K 含量P e a r s o n 相关系数分析 n 3 0 T a b 2P e a r s o nc o r r e l a t io nc o e f f ic ie n ta n a l y s iso fN P Kc o n 差异不显著 t e n tinl ia n al e a f n 3 0 P 0 0 1 P 0 0 5 植物是受N 或P 或N P 的影响 约3 0 的种类受到N 元素 限制 而受到P 元素限制的植物极少 植物元素之间通常具有相关性 高相关代表了该 区域各种植物以相对固定的格局吸收养分 显著负相 关的元素表明它们可能在吸收过程中存在拮抗作用 显著正相关则表示它们之间存在协调作用 李志辉 等 2 0 0 0 本研究中 3 0 种藤本植物叶片中N 和P 存在 极显著正相关 说明植物中的这两种元素之间存在协 调作用 草质藤本叶片N K 含量均大于木质藤本 P 含量 差异不显著 说明草质藤本比木质藤本的叶片更能储 存N K 元素 不同生活型的藤本植物叶片N P 和叶片 K N P N K P K 差异均不显著 这是因为绝大多数藤 本植物为高位芽植物 同质性高 导致生活型之间的 4 结论 本研究结果表明 3 0 种大明山藤本植物中约3 0 生长受到N 限制 草质藤本比木质藤本更能积累更多 的N 和K 但P 含量在草质藤本和木质藤本中没有明显 区别 不同生活型的藤本植物叶片之间的N P K 化学 计量学特征差异不明显 参考文献 李志辉 李跃林 谢耀坚 2 0 0 0 巨尾桉人工林营养元素积累 分布和循环的研究 J 中南林学院学报 2 0 3 11 1 9 ZH YL X ieYJ 2 0 0 0 S t u d ie so nn u t r ie n ta c c u m u l a t io n d is t r ib u t io na n dc y c l einE u c a l y p t u sg r a n d isxU r o p h g l l a p l a n t a t io n s Jj J o u r n a lo fC e n t r a lS o u t hF o r e s t r yU n iv e r s it y 2 0 3 1 1 1 9 任书杰 于贵瑞 陶波 王绍强 2 0 0 7 中国东部南北样带6 5 4 种植物叶片氮和磷的化学计量学特征研究 J 环境科 学 2 8 1 2 2 6 6 5 3 5 7 3 R e nSJ Y uGR T a oB W a n gSQ 2 0 0 7 L e a fn it r o g e na n d p h o s p h o r u ss t o ic h io m e t r ya c r o s s6 5 4t e r r e s t r ia lp l a n ts p e c ie s inN S T E ClJJ C h in e s eJ o u r n a lo fE n v ir o n m e n t a lS c ie n c e 2 8 1 2 2 6 6 5 3 5 7 3 宋彦涛 周道玮 李强 王平 黄迎新 2 0 1 2 松嫩草地8 0 种草 蚝一 m 硒睨弼m册 观 舶乃钾粥劢舛扒 加船 鹆邡 舯邡 帆一 量蚴 量一 姗 抛一麟 耋 姗一泓 一呦蚴一一M姗一 一 一 塑本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本坐藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤藤业质质质质质质质质质质质质质质质质质质质质质质质质质质质质质质 一 一一一一 一一一一一一一 一 一 一一一一一一一一一一 一一一一 一一一一一一一 一一 一一 一 一一一一一 一 8 1 8 南方农业学报 本植物叶片氮磷化学计量特征 J 植物生态学报 3 6 3 2 2 2 2 3 0 S o n gYT Z h o uDW L iQ W a n gP H u a n gYX 2 0 1 2 L e a f n it r o g e n a n dp h o s p h o r u ss t o ic h io m e t r yin8 0h e r b a c e o u s p l a n ts p e c ie so fS o n g n e ng r a s s l a n dinN o r t h e a s tC h in a J C h in e s eJ o u r n a lo fP l a n tE c o l o g y 3 6 3 2 2 2 2 3 0 温远光 元昌安 李信贤 和太平 赖家业 黄棉 1 9 8 8 大明山 中山植被恢复过程植物物种多样性的变化 JJ 植物生态 学报 2 2 1 3 3 4 0 W e nYG Y u a nCA L iXX H eTP L a iJY H u a n gM 1 9 8 8 D e v e l o p m e n to fs p e c ie sd iv e r s it yinv e g e t a t io nr e s t o r in gp r o c e s sinm id m o u n t a inr e g io no fD a m in gM o u n t G u a n g x i Jj A c t aP h y t o e c o l o g ic aS in ic a 2 2 1 3 3 4 0 叶铎 温远光 邓荣艳 梁红温 朱宏光 黄棉 2 0 0 9 大明山常 绿阔叶林演替序列种群生态位动态特征 J 生态学杂 志 2 8 3 4 1 7 4 2 3 Y eD W e nYG D e n gRY L ia n gHW Z h uHG H u a n gM 2 0 0 9 D y n a m icc h a n g e so fp l a n tp o p u l a t io nn ic h einS U C c e s s io ns e r ie so fe v e r g r e e nb r o a d l e a v e df o r e s t inD a m in g M o u n t a ino fG u a n g x i J C h in e s eJ o u r n a lo fE c o l o g y 2 8 3 4 1 7 4 2 3 张继光 傅声雷 温达志 张玲玲 2 0 0 9 南亚热带人工林1 6 种木本植物重要叶特征参数的相互关系 J 热带亚热带 植物学报 1 7 4 3 9 5 4 0 0 Z h a n gJG F uSL W e nDZ Z h a n gLL 2 0 0 9 R e l a t io n s h ip s o fk e yl e a ft r a it so f16w o o d yp l a n ts p e c ie sinl o ws u b t r o p i c a lC h in a J J o u r n a lo fT r o p ic a la n dS u b t r o p ic a lB o t a n y 1 7 4 3 9 5 4 0 0 张业 任一星 姚婧 李颖 杨松 侯继华 2 0 1 2 华北地区油松 林主要乔木物种叶片氮磷化学计量特征 J 安徽农业大 学学报 3 9 2 2 4 7 2 5 1 Z h a n gY R e nYX Y a oJ L iY Y a n gS H o uJH 2 0 1 2 1 七a i n it r o g e na n dp h o s p h o r o u ss t o ic h io m e t r yo ft r e e sin P i l l t l St a b u l a e f o r m isC a r rs t a n d s N o r t hC h in alJj J o u r n a lo f A n h u i A g r ic u l t u r a lU n iv e r s it y 3 9 2 2 4 7 2 51 朱宏光 李燕群 温远光 梁宏温 林建勇 农友 2 0 1 1 特大冰 冻灾害后大明山常绿阔叶林结构及物种多样性动态 J 生态学报 3 1 1 9 5 5 7 1 5 5 7 7 Z h uHG L iYQ W e nYG L i