氮磷重吸收是林木应对养分限制和提高养分利用效率而采取的重要养分利用策略.林木氮磷重吸收特征随其生长发育的变化规律和机制研究尚不充分.本文以中亚热带不同林龄(6、18、26和34年生)的木荷(Schima superba)人工林为研究对象,测定了木荷新鲜叶和衰老叶的氮(N)、磷(P)含量及其重吸收效率,并结合土壤全氮、全磷、铵态氮、硝态氮和速效磷含量,探究不同林龄木荷叶片养分重吸收特征及其调控机制.结果发现:土壤氮磷含量随林龄增长发生显著变化,6年生木荷林土壤全磷含量显著高于26和34年生木荷;26年生木荷林土壤全氮含量显著高于6、18和34年生木荷林土壤.34年生木荷新鲜叶全氮含量显著高于6、18和26年生木荷(P＜0.05),不同生长阶段木荷新鲜叶全磷含量、衰老叶全氮和全磷含量均无显著差异(P＞0.05).木荷叶片氮重吸收效率(RN)随林龄增加而升高(35.48％～44.52％),均值为38.25％;而磷重吸收效率(RN)随林龄增加而降低(30.99％～53.50％),均值为40.42％;6和18年生木荷叶片的相对养分重吸收效率(RN∶Rp)小于1,26和34年生木荷叶片的相对养分重吸收效率大于1;4个林龄木荷叶片全磷含量均小于1 g·kg-1且全氮含量均小于20 g·kg-1,新鲜叶氮磷比随林龄显著增加(17.62～24.40)且大于16,表明该地区木荷生长受到磷限制.RN与土壤铵态氮、硝态氮以及氮磷比(STN∶STP)呈正相关;Rp与土壤速效磷呈正相关,与土壤铵态氮呈显著负相关(R2=0.332,P＜0.05),RN∶Rp与土壤氮磷比呈显著正相关(R2=0.306,P＜0.05).研究结果表明,随着木荷生长发育,叶片氮重吸收效率增加,以满足生长发育的氮需求;但叶片磷重吸收效率降低,导致磷限制增强.可见,叶片磷重吸收可能不是其适应磷限制的主导机制,未来可深入研究木荷应对磷限制的其他途径,并进一步明确磷重吸收和土壤铵态氮含量变化的作用机制.

为探明科尔沁沙地杨树造林后碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量变化规律,阐明林分发育对植物-土壤间元素循环的影响,以杨树幼树和成年树为对象,分析杨树不同器官(叶、茎、根)、枯落叶和土壤C、N、P含量及其比值,计算N、P重吸收效率,研究植物与土壤间C、N、P的相关性.结果表明:杨树幼树N和P含量表现为叶＞根＞枝,而成年树为叶和枝＞根;幼树叶和枝C∶N、C∶P和N∶P、根N和P含量高于成年树,而枝N含量、叶和枝P含量、根C∶N和C∶P低于成年树.幼树枯落叶N和P含量低于成年树,而C∶N和C∶P高于成年树.幼树N重吸收效率更高,而成年树P重吸收效率更高.杨树造林后0～40cm 土层土壤C和N含量升高,P含量下降.杨树枝和根N、P含量分别与土壤N、P含量呈正相关.因而,杨树幼树将更多N、P供给到根系,减少枯落叶N、P损失,促进植物体快速生长;而成年树则将更多N、P供给到枝叶,增加枯落叶N、P归还土壤,促进植物-土壤间养分循环.科尔沁沙地杨树幼树生长主要受N限制,而成年树主要受P限制.

养分重吸收是植物重要的营养保存机制和养分循环的重要组成部分,温度变化会影响植物养分吸收.为了探讨若尔盖高原沼泽湿地植物木里薹(Carex muliensis)草养分重吸收特征对气候变暖的响应,本研究通过野外模拟增温实验,测定木里薹草成熟叶片和衰老叶片的氮(N)、磷(P)含量并分析其重吸收效率差异.结果表明:木里薹草叶片N、P含量均值分别为11.44和1.19mg·g-1,N重吸收效率(NRE)、P重吸收效率(PRE)均值分别为61.8％和69.0％,增温显著降低了成熟叶片氮含量,显著提高了衰老叶片磷含量(P＜0.01),对成熟叶片磷含量和衰老叶片氮含量没有显著影响;增温显著降低了成熟叶片和衰老叶片N∶P(P＜0.01)及NRE(P＜0.05)和PRE(P＜0.01);木里薹草叶片氮磷重吸收效率与成熟叶片氮磷含量呈显著正相关,与衰老叶片氮磷含量呈显著负相关;木里薹草生长受P限制,而增温可能导致限制情况发生变化,木里薹草叶片养分重吸收还可能受到化学计量调控.研究结果将有助于了解和预测若尔盖高原养分循环对未来气候变化的响应,并为气候变暖下高寒草本沼泽植物养分重吸收效率变化的预测提供数据支持和实验证据.

养分重吸收是植物适应环境的重要策略.该研究以若尔盖高寒草本沼泽中的木里薹草作为研究对象,通过模拟实验,于8月、10月对绿叶和枯叶及土壤采样并测定养分含量,研究其在水位下降和自然水位下叶片养分含量、土壤养分含量和养分重吸收效率的变化规律,以及相互间的关系.使用单因素方差分析比较不同组间叶片氮(N)含量、叶片磷(P)含量、土壤速效N含量、土壤速效P含量、叶片N∶P和养分重吸收效率的差异,使用一元线性回归拟合土壤速效N、P含量和养分重吸收效率之间的关系,木里薹草叶片N含量、P含量、N∶P和养分重吸收效率的关系均采用Pearson相关分析.结果表明:水位下降后,木里薹草土壤速效N含量升高,速效P含量降低,进一步导致木里薹草绿叶N含量增加,P含量降低,枯叶N、P含量均降低,木里薹草叶片N、P重吸收效率升高,说明水位下降通过改变土壤速效养分含量影响木里薹草绿叶养分含量,改变植物养分获取能力(如根数、根长)影响枯叶养分含量,进而影响养分重吸收效率.

氮沉降对森林生态系统磷循环产生了不可忽视的影响,尤其是加剧了植物生长的磷限制,从而使得氮沉降背景下植物磷含量变化备受关注.该文综述了氮添加对森林植物磷含量的影响,认为氮添加通过促进土壤磷酸酶活性进而提高土壤有效磷含量,有利于植物的磷吸收并增加植物磷含量.同时,森林植物磷含量对氮添加的响应还受物种、生活型以及施氮时间长短等因素的影响.基于森林植物磷含量对氮添加响应的差异性,该文进一步探讨氮富集背景下森林植物磷含量变化的可能机制:1)外源氮输入通过改变土壤中有效磷含量从而对植物磷的来源产生影响;2)通过影响植物的根系分泌物、菌根共生和根系形态结构等进而影响植物的磷吸收能力;3)通过影响植物的磷养分再分配、磷养分重吸收对植物磷利用效率产生影响.综上所述,外源氮输入使植物磷含量发生改变,首要原因是土壤有效磷含量的改变,其次是植物磷吸收能力和磷利用效率的改变起调控作用.

为探讨不同树种对滨海沙地干旱贫瘠环境的适应策略,以滨海沙地主要造林树种木麻黄、湿地松、厚荚相思和尾巨桉为对象,研究了不同树种叶片功能性状及养分重吸收特征.结果表明:阔叶树种(厚荚相思和尾巨桉)的叶面积、比叶面积显著高于针叶树种(木麻黄和湿地松),而针叶树叶干物质含量、叶厚度最高.成熟叶和凋落叶的N、P含量表现为阔叶树高于针叶树,成熟叶高于凋落叶,但凋落叶N:P较高.针叶树种的N、P养分重吸收效率大于阔叶树种,P重吸收效率明显高于N,木麻黄、湿地松、厚荚相思和尾巨桉的N、P吸收效率分别为64.2％、63.1％、47.0％、16.8％和92.5％、81.6％、80.3％、l8.0％.比叶面积与叶片N、P含量呈显著正相关,与叶干物质含量,叶厚度以及N、P养分重吸收效率呈显著负相关;叶干物质含量与叶厚度及N、P养分重吸收效率呈显著正相关.就叶片功能的权衡关系而言,木麻黄和湿地松属于缓慢投资-收益型物种,具有较高的养分重吸收效率,而厚荚相思和尾巨桉属于快速投资-收益型物种,养分的重吸收效率较低.不同滨海沙地造林树种通过叶片功能性状及养分重吸收之间的相互协调实现对滨海沙地特殊生境的适应性.

以福建漳江口红树林的秋茄(Kandelia candel)、桐花树(Aegiceraa corniculatum)、白骨壤(Avicennia marina)和木榄(Bruguiear gymnorrhiza)为研究对象,对其成熟叶和衰老叶的C、N、P含量、生态化学计量比及重吸收效率进行分析,探讨不同树种养分限制格局及养分高效利用策略,结果显示:(1)成熟叶C、N、P含量范围分别为483.57-568.87、8.53-26.15、0.74-1.56 g/kg,衰老叶为441.33-512.67、2.59-8.93、0.28-0.74 g/kg,表现为成熟叶＞衰老叶;成熟叶的C∶N、C∶P、N∶P变化范围为21.11-69.39、310.96-735.87、 11.11-34.86,衰老叶为49.51-207.42、563.03-1 878.98、7.20-11.38,成熟叶C∶N、C∶P小于衰老叶(白骨壤的C:P除外),而成熟叶N∶P大于衰老叶,4种红树植物C、N、P含量和化学计量比差异均达显著水平(P＜0.05);成熟叶片C∶N∶P比范围为311∶12∶1-736∶35∶1,衰老叶为563∶11∶1-1 879∶9∶1;(2)N重吸收效率(NRE)范围为47.97％-84.64％,表现为木榄＞秋茄＞白骨壤＞桐花树;P重吸收效率(PRE)范围为18.39％-76.81％,表现为木榄＞秋茄＞桐花树＞白骨壤;4种红树植物N重吸收效率均大于P;(3)相关分析表明,NRE与成熟叶的C∶N和C∶P显著负相关(P＜0.05),PRE与成熟叶P含量极显著正相关(P＜0.01)、与成熟叶C∶P极显著负相关(P＜0.01).成熟叶片N∶P阈值(14)指示秋茄、桐花树和木榄生长受N限制,白骨壤生长受P限制,受N限制的秋茄、桐花树和木榄具有较高的NRE,而受P限制的白骨壤并不具有较高PRE.综上可知,高效的NRE是红树植物适应低N环境的重要养分利用策略,而红树植物可能采取其他适应机制来响应低P胁迫.

为揭示丘陵沟壑区刺槐的养分重吸收特征及其驱动因素,研究该区不同林龄刺槐叶片全氮和全磷的浓度,以及土壤有机碳、全氮、全磷、铵态氮、硝态氮和速效磷浓度及其化学计量,分析了叶片氮磷重吸收效率与土壤养分特性之间的关系.结果 表明:植物和土壤的养分随林龄增长发生显著变化,而土壤总磷和速效磷浓度较低.氮重吸收效率随林分生长先增加后降低,范围为48.2％ ～ 54.0％,平均为48.5％;磷重吸收效率则显著增加,范围为45.2％～49.4％,平均为46.9％.氮重吸收效率与土壤氮素和氮磷比呈负向响应,而磷重吸收效率与氮磷比呈显著正相关,与土壤速效磷呈负相关.表明土壤养分有效性的变化负向驱动养分重吸收效率.由于该生境中刺槐林的固氮效应及磷限制,叶片养分重吸收策略对土壤氮磷比响应强烈.

以樟子松纯林为对象,研究了6种密度(490、750、1110、1550、1930、2560株.hm-2)下不同器官(当年生叶、一年生叶、当年生枝、一年生枝和细根)的C、N、P化学计量特征及叶片N、P重吸收效率.结果表明:随着林分密度增加,当年生和一年生叶C含量及当年生和一年生枝P含量呈降低趋势(1550株.hm-2除外),当年生枝、一年生枝和细根C含量、各器官N含量及当年生叶、一年生叶和细根P含量呈先升高后降低趋势,在1550株?hm-2密度下最高;当年生叶、一年生叶和细根C:N、当年生叶和枝C:P以及当年生叶、当年生和一年生枝N:P呈先降低后升高趋势,一年生叶和枝C:P呈升高趋势;凋落叶C含量先增加后降低,N含量呈升高趋势,P含量先降低后升高;叶片N重吸收效率下降,P重吸收效率先升高后降低,N重吸收效率:P重吸收效率呈下降趋势.因此,随樟子松林分密度增加,N限制减弱,P限制增强.当林分密度为1550株? hm-2时,养分更多分配到叶片和细根,促进高生长,为樟子松人工林适宜经营密度.

于2019年8月研究中亚热带同质园11个树种叶片的比叶面积、氮(N)和磷(P)养分重吸收和化学计量特征,分析其养分利用策略.结果 表明:常绿阔叶树种(香叶、香樟、木荷、米槠、醉香含笑和杜英)和常绿针叶树种(杉木和马尾松)成熟叶和衰老叶的比叶面积、N和P含量普遍低于落叶阔叶树种(枫香、无患子和鹅掌楸),而成熟叶片C∶N和C∶P则表现为常绿阔叶树种和常绿针叶树种高于落叶阔叶树种.除米槠外,同质园其他树种N∶P均小于14.相对于其他树种,基于单位质量与单位面积计算的无患子N和P重吸收率均高于50％,马尾松、杉木和香樟P重吸收率也高于50％,而醉香含笑N和P重吸收率最低,仅为15％～30％.成熟叶比叶面积与N和P含量呈显著正相关,而与C∶N和C∶P呈显著负相关.在同质园中,米槠和香叶等常绿阔叶树种与马尾松等常绿针叶树种属于缓慢投资-收益型树种,其通过降低叶片比叶面积以及N、P含量,减少养分损失,从而实现较高的N、P重吸收程度与利用效率.然而,无患子等落叶阔叶树种属于快速投资-收益型树种,N和P利用效率相对较低.此外,同质园树种多受N限制,却不具有较高的N重吸收率,而唯一受P限制的米槠也不具有高P重吸收率.这些结果深入认识了中亚热带不同类型树种的N和P养分利用特点,可为区域造林实践提供科学依据.