平潭4種主要防護(hù)林碳氮磷化學(xué)計(jì)量特征與碳氮儲(chǔ)量研究

鐘春柳 黃義雄 張 巧 文華英

（1.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福建福州350007；2.福建省亞熱帶資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建福州350007）

平潭4種主要防護(hù)林碳氮磷化學(xué)計(jì)量特征與碳氮儲(chǔ)量研究

鐘春柳1黃義雄2張 巧1文華英1

（1.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福建福州350007；2.福建省亞熱帶資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建福州350007）

對福建平潭島4種主要防護(hù)林的植被、土壤碳氮磷含量、化學(xué)計(jì)量特征和碳氮儲(chǔ)量進(jìn)行分析。結(jié)果表明：4種主要防護(hù)林碳儲(chǔ)量為黑松（189.20 t/hm2）＞臺(tái)灣相思（162.02 t/hm2）＞濕地松（145.27 t/hm2）＞木麻黃（74.41 t/hm2），氮儲(chǔ)量臺(tái)灣相思（13.13 t/hm2）＞黑松（9.90 t/hm2）＞木麻黃（5.05 t/hm2）＞濕地松（2.89 t/hm2），其中碳氮儲(chǔ)量呈現(xiàn)主干＞根＞枝＞葉的分布規(guī)律，樹干是喬木層最主要的碳、氮庫，分別占喬木層碳、氮儲(chǔ)量的38.20%～57.39%和25.77%～51.00%；隨著土壤厚度的加深，土壤碳、氮儲(chǔ)量減少。土壤和植被碳氮儲(chǔ)量之間均有極顯著的正相關(guān)（P＜0.01）；土壤碳、氮儲(chǔ)量與土壤N/P和C/P均具有極顯著的線性正相關(guān)（P＜0.01）；植株碳儲(chǔ)量與植株C/N、C/P，植株氮儲(chǔ)量與植株N/P、C/P有極顯著的線性正相關(guān)（P＜0.01）。碳氮磷化學(xué)計(jì)量特征對估測碳氮儲(chǔ)量具有一定的指示意義，土壤C、N、P含量平均值分別為11.82、0.98、0.21 mg/g，C/N、N/P、C/P平均值分別為10.78、4.21和50.66，平潭島防護(hù)林普遍受氮、磷共同限制。

防護(hù)林；碳儲(chǔ)量；氮儲(chǔ)量；化學(xué)計(jì)量特征；平潭島

生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)［1］是研究生態(tài)過程和生態(tài)作用中化學(xué)元素（主要是碳、氮、磷）比例關(guān)系及其隨環(huán)境因子的變化規(guī)律，是近年來熱門的研究領(lǐng)域。目前研究主要集中在葉片養(yǎng)分限制、生態(tài)系統(tǒng)演替與退化和大尺度的不同植被、土壤化學(xué)計(jì)量特征以及其影響因子等方面［2-5］。同時(shí)碳氮磷的生態(tài)化學(xué)計(jì)量比已成為地球化學(xué)循環(huán)、全球變化、植物生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的研究焦點(diǎn)［6］。植物群落的不同與變化會(huì)影響碳氮磷的分布格局［7］，這種分布格局以及碳氮磷比的動(dòng)態(tài)平衡直接影響碳氮的輸入輸出量，使得碳氮儲(chǔ)量與碳氮磷元素平衡關(guān)系密切。目前有研究者通過土壤碳氮比來估算土壤的碳氮儲(chǔ)量［8］，但由于土壤碳氮比的控制因素、空間變化的差異，碳氮儲(chǔ)量與碳氮磷元素平衡關(guān)系的不確定性，使得碳氮儲(chǔ)量估算值存在很大的不確定性。

濕地松（Pinus elliottii）、臺(tái)灣相思（Acacia confusa）、黑松（Pinus thunbergii）、木麻黃（Casuarina equisetifolia）作為福建沿海防護(hù)林的4個(gè)主要造林樹種，在防風(fēng)固沙、保護(hù)土壤、固氮釋氧各方面發(fā)揮重要作用。近幾年也面臨著更新困難、老化、退化等問題。本研究從生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)的角度探討4種防護(hù)林碳氮磷的分布格局，通過主要防護(hù)樹種C、N、P含量及其計(jì)量比分析沿海防護(hù)林林地土壤的養(yǎng)分特征。同時(shí)研究碳氮儲(chǔ)量與碳氮磷元素化學(xué)計(jì)量比的關(guān)系，據(jù)此可預(yù)測防護(hù)林生態(tài)系統(tǒng)的平衡趨勢、養(yǎng)分診斷，有助于估算碳氮儲(chǔ)量，推動(dòng)防護(hù)林的可持續(xù)發(fā)展。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究地位于福建省東部平潭島，地處北緯25°15′～25°45′，東經(jīng)119°32′～120°10′，屬于南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。全年溫暖濕潤，年平均降雨量1 400～2 160 mm，雨量充沛。光照充分，夏無酷暑，冬罕遇霜雪，年均溫19.0～19.6℃。季節(jié)性明顯，夏季以偏南風(fēng)為主，春、秋、冬季節(jié)多為東北風(fēng)。臺(tái)風(fēng)活動(dòng)頻繁，年均3～5次。土地類型以沙壤和紅壤為主，肥力低。臺(tái)風(fēng)來時(shí)，塵沙飛揚(yáng)，并伴有狂風(fēng)暴雨，是平潭島最大的自然災(zāi)害之一，因此該地廣植防護(hù)林，防護(hù)林樹種以木麻黃、黑松、臺(tái)灣相思、濕地松為主。

1.2 樣地調(diào)查與樣品采集

在研究地選取4個(gè)典型的木麻黃、黑松、臺(tái)灣相思、濕地松純林帶，每個(gè)樹種純林帶設(shè)置3個(gè)10 m×10 m的標(biāo)準(zhǔn)地，進(jìn)行群落調(diào)查，基本情況見表1。

表1 平潭島4種防護(hù)林樹種林分特征Tab. Stand characteristic of fourmain coastal shelterbelts in Pingtan island

在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)小樣方周圍選取大小、長勢等相似的5株標(biāo)準(zhǔn)植株，每株選取中上部健康的干、葉、小枝進(jìn)行主干、葉、小枝采取，帶回80℃烘干，粉碎機(jī)粉碎過0.149 mm篩，用于C、N、P測定。在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)設(shè)置1.0m×1.0m的小樣方清除凋落物，再用環(huán)刀按表層（0～20 cm）、亞表層（20～40 cm）、深土層（40～60 cm）進(jìn)行土壤采樣，裝于鋁盒用于土壤容重測定，另取500 g采用相同土層混合均勻，四分法取部分裝入自封袋帶回。將土壤樣品自然風(fēng)干，剔除礫石、根系，過2 mm篩用于pH值測定；過0.14 9 mm篩，用于土壤C、N、P分析。

1.3 樣品C、N、P分析

土壤、葉、枝、主干和根的全磷含量采用H2SO4-HClO4消煮，連續(xù)流動(dòng)分析儀（SKALAR，荷蘭）測定；采用碳氮元素分析儀（Vario MAX，德國）測定土壤全碳、氮含量；植物的全碳、氮含量使用CHNOS元素分析儀（Elemental Analyzer Vario ELⅢ）測定；土壤pH采用電位法測定，土壤容重采用105℃烘干環(huán)刀法測得。每個(gè)樣品3次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel2007和OriginPro 8進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計(jì)、繪圖，利用SPSS 17.0相關(guān)性分析（bivariate correlations）和線性回歸分析（linear reg -ression）分析土壤、植株C、N、P化學(xué)計(jì)量與碳氮儲(chǔ)量的關(guān)系。

土壤碳氮儲(chǔ)量計(jì)算公式：

式中：土壤碳氮儲(chǔ)量單位為t/hm2；Di為土層厚度，cm；ρ為土壤容重，g/cm3；Ci為各土層碳或氮含量，%。

植被碳氮儲(chǔ)量計(jì)算公式：

植被碳氮儲(chǔ)量=生物量×平均碳或氮含量［10］

碳氮儲(chǔ)量單位為t/hm2，本試驗(yàn)所研究的植被基本為純林較少草本灌木，因此植被碳氮儲(chǔ)量只包括喬木層，不包括灌木層、草本層、凋落物層。生物量采取劉驕等［11］在平潭島對應(yīng)試驗(yàn)地的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 4種主要防護(hù)林碳氮磷化學(xué)計(jì)量特征分析

2.1.1 各器官碳氮磷含量及化學(xué)計(jì)量分布格局沿海防護(hù)林主要樹種木麻黃、黑松、臺(tái)灣相思、濕地松不同器官的碳氮磷化學(xué)含量及其比值見表2。

表2 4種主要防護(hù)林不同器官碳氮磷化學(xué)計(jì)量特征Tab.2 The stoichiometric characteristics of carbon（C），nitrogen（N），phosphorus（P）in different organs of fourmain coastal shelterbelts

4種主要防護(hù)林全C、全N、全P含量存在差異，C＞N＞P。4種主要防護(hù)林葉、枝、主干和根全C含量平均值分別為494.96、483.60、491.12 mg/g和 476.62 mg/g，變異系數(shù)分別為4.79%、5.01%、2.07%和4.58%，其分布特點(diǎn)是葉＞主干＞枝＞根。4種主要防護(hù)林葉、枝、主干和根全N含量平均值分別是23.46、12.24、10.55mg/g和12.32mg/g，變異系數(shù)分別是68.62%、54.16%、65.59%和68.75%，表現(xiàn)為葉＞根＞枝＞主干。在樹種方面，臺(tái)灣相思各器官的N含量均高于其他樹種。4種主要防護(hù)林葉、枝、主干和根全P含量平均值分別是0.86、0.48、0.30 mg/g和0.29 mg/g，變異系數(shù)分別是0.65、0.25、0.17和0.11，其分配格局為葉＞枝＞主干＞根。樹種中濕地松各器官的全P含量均比其他樹種低。

4種主要防護(hù)林C/N平均值葉、枝、主干和根分別是28.41、49.70、64.04和50.37，變異系數(shù)分別為58.11%、54.78%、58.57%和48.44%，分布特點(diǎn)是主干＞根＞枝＞葉。N/P平均值葉、枝、主干和根分別是27.99、25.84、43.78和43.67，變異系數(shù)為14.93%、31.38%、86.69%和66.67%，主干＞根＞葉＞枝。C/P平均值葉、枝、主干和根分別是787.93、1210.95、2107.00和1 806.72，變異系數(shù)分別為53.03%、47.54%、58.37%和42.84%，主干＞根＞枝＞葉。

2.1.2 4種主要防護(hù)林土壤碳氮磷含量及化學(xué)計(jì)量分布格局 4種沿海防護(hù)林土壤的碳氮磷化學(xué)含量及其比值見表3。

表3 4種主要防護(hù)林土壤不同土層碳氮磷化學(xué)計(jì)量特征Tab.3 The stoichiometric characteristics of soil carbon（C），nitrogen（N），phosphorus（P）in different soil layer of fourmain coastal shelterbelts

4種主要防護(hù)林土壤全C、N、P含量變化范圍1.26～48.95、0.13～4.04 mg/g和0.072～0.340 mg/g，平均值分別為11.82、0.98 mg/g和0.21mg/ g。全C、N含量均表現(xiàn)為隨著土壤土層的加深含量減少，全P含量較少?zèng)]有此規(guī)律，各土層間也沒有顯著差異。在4個(gè)樹種中濕地松土壤的碳氮磷含量最少。C/N、N/P、C/P變化范圍分別是4.85～12.57、0.72～14.03和3.41～197.45，平均值10.78、4.21和50.66，變異系數(shù)23.19%、49.91%和50.44%，C/P＞C/N＞N/P。隨著土層加深C/N、N/ P比值減小，C/P只表現(xiàn)表土層（0～20 cm）＞深土層（40～60 cm）。

2.2 4種主要防護(hù)林各器官和土壤碳氮儲(chǔ)量分布格局

4種主要防護(hù)林各器官和土壤碳氮儲(chǔ)量測定結(jié)果見圖1。

4個(gè)樹種碳儲(chǔ)量平均值葉、枝、主干和根分別是5.28、14.06、32.73 t/hm2和13.09 t/hm2（圖1），表現(xiàn)為主干＞根＞枝＞葉。氮儲(chǔ)量平均值葉、枝、主干和根分別為0.15、0.26、0.53 t/hm2和0.29 t/ hm2，其中主干＞根＞枝＞葉。碳氮儲(chǔ)量呈現(xiàn)出相同的分布格局。4個(gè)樹種喬木層碳儲(chǔ)量：濕地松（134.69 t/hm2）＞黑松（62.61 t/hm2）＞臺(tái)灣相思（37.39 t/hm2）＞木麻黃（26.02 t/hm2），氮儲(chǔ)量：臺(tái)灣相思（1.67 t/hm2）＞濕地松（1.62 t/hm2）＞黑松（1.04 t/ hm2）＞木麻黃（0.62 t/hm2）。

4種主要防護(hù)林土壤碳、氮儲(chǔ)量分別是2.07～94.96 t/hm2和0.41～8.57 t/hm2，其平均值為25.85 t/hm2和2.16 t/hm2，均表現(xiàn)隨著土壤深度的增加碳、氮儲(chǔ)量減少。4個(gè)樹種土壤碳儲(chǔ)量：黑松（126.59 t/hm2）＞臺(tái)灣相思（124.63 t/hm2）＞木麻黃（48.39 t/hm2）＞濕地松（10.58 t/hm2），氮儲(chǔ)量：臺(tái)灣相思（11.46 t/hm2）＞黑松（8.86 t/hm2）＞木麻黃（4.36 t/hm2）＞濕地松（1.27 t/hm2）。

4個(gè)樹種喬木層和土壤層總碳氮儲(chǔ)量，其中碳儲(chǔ)量：黑松（189.20 t/hm2）＞臺(tái)灣相思（162.02 t/hm2）＞濕地松（145.27 t/hm2）＞木麻黃（74.41 t/hm2），氮儲(chǔ)量：臺(tái)灣相思（13.13 t/ hm2）＞黑松（9.90 t/hm2）＞木麻黃（5.05 t/ hm2）＞濕地松（2.89 t/hm2）。

2.3 4種主要防護(hù)林碳氮磷化學(xué)計(jì)量與碳氮儲(chǔ)量關(guān)聯(lián)性

2.3.1 植株C、N、P化學(xué)計(jì)量與碳氮儲(chǔ)量關(guān)聯(lián)性分析 從表4可以看出，植株全N含量與植株全P含量和C/N之間分別具有極顯著的線性正相關(guān)和線性負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。植株全P含量與植株C/N呈現(xiàn)顯著線性負(fù)相關(guān)（P＜0.05）、與植株C/P呈極顯著線性負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。

植株碳儲(chǔ)量與植株C/N和C/P都具有極顯著的線性正相關(guān)（P＜0.01），而植株氮儲(chǔ)量與植株N/P和C/P都具有極顯著的線性正相關(guān)（P＜0.01）。植株碳氮儲(chǔ)量之間呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。

表4 植株碳氮磷化學(xué)計(jì)量與碳氮儲(chǔ)量關(guān)聯(lián)性分析Tab.4 Correlations analysis of plant carbon（C），nitrogen（N），phosphorus（P）stoichiometric characteristics and carbon，nitrogen stores

2.3.2 土壤碳氮磷化學(xué)計(jì)量與碳氮儲(chǔ)量關(guān)聯(lián)性分析 從表5可看出，土壤C含量、土壤N含量和N/ P、C/P之間都具有極顯著線性正相關(guān)（P＜0.01），且土壤C含量和N含量之間呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。

土壤碳、氮儲(chǔ)量分別和土壤C含量、N含量、N/P、C/P都具有極顯著線性正相關(guān)（P＜0.01），土壤碳氮儲(chǔ)量之間呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。

表5 土壤碳氮磷化學(xué)計(jì)量與碳氮儲(chǔ)量關(guān)聯(lián)性分析Tab.5 Correlations analysis of soil carbon（C），nitrogen（N），phosphorus（P）stoichiometric characteristics and carbon，nitrogen stores

3 結(jié)論與討論

3.1 碳氮磷含量與化學(xué)計(jì)量的指示意義

本試驗(yàn)得到4個(gè)樹種葉片平均C含量、N含量分別高于全球492種陸生植物C含量水平（464 mg/g）、中國東部南北樣帶654種植物N含量（17.55 mg/g），而P含量（0.86 mg/g）不僅低于全球尺度的P含量，而且低于中國東部植物P含量（1.28mg/g）［12-13］。植物葉片P含量與土壤的供磷能力密切相關(guān)［14］，防護(hù)林樹種葉片P含量過低可能是因?yàn)橐环矫嬷袊寥赖腜含量普遍偏低，另一方面該地高溫多雨使得土壤的P淋溶流失較多。4個(gè)樹種葉片N/P均值大于16，根究Koerselman和Meuleman研究的N/P臨界值［15］，判斷該地的防護(hù)林受P限制，在樹種方面，濕地松表現(xiàn)P缺失得更為嚴(yán)重。但根究福建省土壤全氮含量等級［16］，除臺(tái)灣相思和黑松表層土氮含量高外（可能是取土?xí)r有取到快腐蝕的凋落物），4個(gè)樹種的全氮含量都在4～6等級，說明土壤氮含量低，防護(hù)林受到N限制。因此，通過N/P為14～16來判斷陸生植物是否受N、P限制的臨界值并不適用此處，具體的臨界值應(yīng)該通過梯度施肥試驗(yàn)得到?？紤]到防護(hù)林林下土壤貧瘠和施肥效應(yīng)，可考慮施有機(jī)肥和復(fù)合肥。

Tian指出我國土壤C/N、N/P和C/P平均值分別為11.9、5.2、61，并且有機(jī)物多的表層土0～10 cm C/N、N/P和C/P平均值分別為14.4、9.3、136［17］。4個(gè)樹種土壤C/N、N/P和C/P平均值小于我國土壤平均值，這可能是因?yàn)?個(gè)樹種都生長在貧瘠的沙地或紅壤地，肥力低。

從分布格局來看，4個(gè)樹種植株C、P含量平均值的分布特征：葉＞主干/枝＞根，N含量分布特征：葉＞根＞枝＞主干，這與前人研究熱帶、亞熱帶植物分布格局一致［18-19］。但木麻黃的N含量最高并不在葉而是在主干，這可能與木麻黃為適應(yīng)貧瘠的沙地將葉片退化成鱗片狀有關(guān)。C/N、N/P和C/P分布特征均表現(xiàn)為：主干＞根＞枝/葉，這與碳氮儲(chǔ)量的格局一致。碳氮含量高的葉片碳氮儲(chǔ)量反而低，這是因?yàn)橹鞲墒巧a(chǎn)力的主要部分，養(yǎng)分儲(chǔ)存的主要場所，生物量大碳氮儲(chǔ)量也高。土壤C含量、N含量、C/N和N/P值隨著土層的加深而減小，有研究認(rèn)為是植物根的生物富集作用［20］，而濕地松和木麻黃土壤P含量沒有此特征，可能是因?yàn)闈竦厮珊湍韭辄S嚴(yán)重缺磷或者是樹種差異導(dǎo)致其規(guī)律變異。

3.2 碳氮儲(chǔ)量分布規(guī)律及其與化學(xué)計(jì)量特征之間的關(guān)系

對于各器官，碳氮儲(chǔ)量呈現(xiàn)主干＞根＞枝＞葉的分布規(guī)律，樹干是喬木層主要的碳、氮庫，分別占喬木層碳、氮儲(chǔ)量的38.20%～57.39%和25.77%～51.00%。土壤則隨著土壤厚度的加深碳、氮儲(chǔ)量減少，這主要是因?yàn)楸韺油寥揽梢灾苯咏邮盏蚵湮?、植物殘?bào)w、植物根吸收輸入的碳、氮養(yǎng)分［21］。不同樹種的分布規(guī)律存在差異，喬木層碳儲(chǔ)量為：濕地松＞黑松＞臺(tái)灣相思＞木麻黃，氮儲(chǔ)量為：臺(tái)灣相思＞濕地松＞黑松＞木麻黃。世界和我國森林植被的碳儲(chǔ)量分別為86t/hm2和57.07 t/hm2［22］，平潭島的臺(tái)灣相思和木麻黃碳儲(chǔ)量遠(yuǎn)低于世界和全國水平，而這2個(gè)樹種卻是平潭島防護(hù)林種植面積最大的2個(gè)樹種，濕地松種植面積僅有52.8 hm2不及4個(gè)樹種總面積的1%［23］，因此，在提高防護(hù)林綜合效益時(shí)有必要進(jìn)一步研究各樹種種植面積配置百分比以及混交造林。

土壤和植被碳氮儲(chǔ)量之間均有極顯著的正相關(guān)。土壤碳、氮儲(chǔ)量與土壤N/P和C/P都具有極顯著的線性正相關(guān)（P＜0.01），植株碳、氮儲(chǔ)量分別與植株C/N、C/P和N/P、C/P有極顯著的線性正相關(guān)（P＜0.01），而與植株碳氮含量無相關(guān)性，說明C、N、P化學(xué)計(jì)量特征對估測碳氮儲(chǔ)量具有一定的指示意義。有研究表明這是因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)的碳氮循環(huán)或者說碳氮儲(chǔ)量取決于生態(tài)系統(tǒng)中關(guān)鍵元素的輸入與輸出所達(dá)到的平衡，因而與C、N、P化學(xué)計(jì)量有密切關(guān)系［24-25］。因此，利用C、N、P化學(xué)計(jì)量比這種易獲的數(shù)據(jù)來建立模型估算碳氮儲(chǔ)量，將有可能實(shí)行并節(jié)省大規(guī)模樣本采集、分析費(fèi)用。但化學(xué)計(jì)量特征對碳氮儲(chǔ)量的調(diào)控因素還不確定，有待進(jìn)一步研究，這對碳氮儲(chǔ)量更準(zhǔn)確地估算與碳氮循環(huán)模擬具有重要意義。

［1］ Elser JR，Sterner E，Gorokhova W，et al.Biological stoichiometry from genes to ecosystems［J］.Ecology Letters，2000，3：540-550.

［2］ 劉興詔，周國逸，張德強(qiáng)，等.南亞熱帶森林不同演替階段植物與土壤中N，P的化學(xué)計(jì)量特征［J］.植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，34（1）：64-71.

［3］ 俞月鳳，彭晚霞，宋同清，等.喀斯特峰叢洼地不同森林類型植物和土壤C，N，P化學(xué)計(jì)量特征［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，25（4）：947-954.

［4］ 丁小慧，羅淑政，劉金巍，等.呼倫貝爾草地植物群落與土壤化學(xué)計(jì)量學(xué)特征沿經(jīng)度梯度變化［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，11（1）：3467-3476.

［5］ ChenY，Han W，Tang L，et al.Leafnitrogen and phosphorus concentrations of woody plants differ in responses to climate，soil and plantgrowth form［J］.Ecography，2013，36（2）：178-184.

［6］ 王紹強(qiáng)，于貴瑞.生態(tài)系統(tǒng)碳氮磷元素的生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)特征［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28（8）：3934-3938.

［7］ 林麗，張法偉，李以康，等.高寒矮嵩草草甸退化過程土壤碳氮儲(chǔ)量及C/N化學(xué)計(jì)量學(xué)特征［J］.中國草地學(xué)報(bào)，2012，34（3）：42-47.

［8］ Schipper L A，Percival H J，Sparling G P.An app roach for estimatingwhen soilswill reachmaximum nitrogen storage［J］.Soil Use and Management，2004，20：281-286.

［9］ 楊玉盛，謝錦升，盛浩，等.中亞熱帶山區(qū)土地利用變化對土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量和質(zhì)量的影響［J］.地理學(xué)報(bào)，2007，62（11）：1123-1131.

［10］ 黃從德，張健，楊萬勤，等.四川省及重慶地區(qū)森林植被碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28（3）：966-975.

［11］ 劉驕，黃義雄，葉功富，等.福建沿海主要防護(hù)林樹種的生物量，凋落物及其對林下土壤養(yǎng)分的影響［J］.水土保持研究，2011，18（1）：146-152.

［12］ ElserJ J，Sterner R W，Gorokov A E，et a1.Biological stoichiometry from genes to ecosystems［J］.Ecology Letters，2000，3：540-550.

［13］ 任書杰，于貴瑞，姜春明，等.中國東部南北樣帶森林生態(tài)系統(tǒng)102個(gè)優(yōu)勢種葉片碳氮磷化學(xué)計(jì)量學(xué)統(tǒng)計(jì)特征［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，23（3）：581-586.

［14］ Aerts R.Chapin F S.The Mineral Nutrition of W ild Plants Revisited：A Re-Evaluation of Processes and Patterns［M］.London：Academic Press，2000.

［15］ Koerselman W，Meuleman A.F.The vegetation N：P ratio：a new tool to detect the nature of nutrient limitation［J］.Journal of Applied Ecology，1996：1441-1450.

［16］ 范金順，高兆蔚，施天錫.福建林業(yè)土壤［M］.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，1993.

［17］ Tian H，Chen G，Zhang C，etal.Pattern and variation of C：N：P ratios in China’s soils：a synthesis of observational data［J］.Biogeochemistry，2010，98（1/2/3）：139-151.

［18］ 常云妮，鐘全林，程棟梁，等.尤溪天然米櫧林植物碳氮磷的化學(xué)計(jì)量特征及其分配格局［J］.植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2013，22（3）：1-10.

［19］ 文仕知，黃采藝，楊麗麗，等.榿木人工林營養(yǎng)元素的季節(jié)動(dòng)態(tài)、空間分布與生物循環(huán)研究［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2012，26（6）：96-101.

［20］ 黃買.海岸沙地木麻黃人工林CNP生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征［D］.福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2014.

［21］ 艾澤民，陳云明，曹揚(yáng).黃土丘陵區(qū)不同林齡刺槐人工林碳，氮儲(chǔ)量及分配格局［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，25（2）：333-341.

［22］ 劉國華，傅伯杰，方精云.中國森林植被碳動(dòng)態(tài)及其對全球碳平衡的貢獻(xiàn)［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2000，20（5）：733-740.

［23］ 張巧.平潭島四種主要沿海防護(hù)林生態(tài)效益評價(jià)［D］.福州：福建師范大學(xué)，2015.

［24］ Hessen DO，Agren G I，Anderson T R，etal.Carbon sequestration in ecosystems：the role of stoichiometry［J］. Ecology，2004，85（5）：1179-1192.

［25］ Sterner RW，Elser J J.Ecological Stoichiometry：the Biology of Elements from Molecules to the Biosphere［M］. Princeton：Princeton University Press，2002.

（責(zé)任編輯 張 坤）

The Stoichiometric Characteristics and Carbon，Nitrogen Stores of Four Main Coastal Shelterbelt Forests in Pingtan

Zhong Chunliu1，Huang Yixiong2，Zhang Qiao1，Wen Huaying1
（1.College of Geographical Science，F(xiàn)ujian Normal University，F(xiàn)ujian Fuzhou 350007，China；2.Fujian Provincial Key Laboratory of Subtropical Resources and Environment，F(xiàn)ujian Normal University，F(xiàn)ujian Fuzhou 350007，China）

The vegetation，soil carbon，nitrogen and phosphorus content，stoichiometric characteristics and carbon，nitrogen stores of fourmain coastal shelterbelt forestswere analyzed in Pingtan.Results showed that carbon stores order in these four type of forests are Pinus thunbergii（189.20 t/hm2）＞Acacia confusa（162.02 t/hm2）＞Pinus elliottii（145.27 t/hm2）＞Casuarina equisetifolia（74.41 t/hm2）；nitrogen stores order are Acacia confusa（13.13 t/hm2）＞Pinus thunbergii（9.90 t/hm2）＞Casuarina equisetifolia（5.05 t/hm2）＞Pinus elliottii（2.89 t/hm2）.Carbon and nitrogen stores order of different organs of arbor layer plants from high to low are trunk，root，branch and leaf.The trunk containing 38.20%-57.39%and 25.77%-51.00%total carbon，nitrogen stores in arbor layer plants，is themain carbon，nitrogen pool.The carbon，nitrogen stores of soil reduces gradually from topsoil to deeper soil profile.There are significantly positive correlation between plant and soil carbon，nitrogen stores（P＜0.01）；the carbon，nitrogen stores of soil positively correlated with soil N/P and C/P，and the carbon and nitrogen stores of plant positively correlated with plant C/N，C/P and N/P，C/P（P＜0.01）.For this reason，the stoichiometric characteristicshave guiding significance to estimate carbon and nitrogen stores.Themean contentof soil carbon，nitrogen and phosphorus are 11.82 mg/g，0.98 mg/g and 0.21 mg/g，respectively，and C/N，N/P and C/P ratio are 10.78，4.21 and 50.66，respectively.Nitrogen and phosphorus are the limiting nutrients to coastal shelterbelt forests in Pingtan.

shelterbelt forests；carbon stores；nitrogen stores；stoichiometric characteristics；Pingtan Island

S718.55

A

2095-1914（2016）02-0096-07

10.11929/j.issn.2095-1914.2016.02.016

2015-08-12

福建省水土保持林生態(tài)效應(yīng)評價(jià)項(xiàng)目資助（HO0888）。

第1作者：鐘春柳（1990—），女，碩士生。研究方向：生態(tài)與環(huán)境研究。Email：1072759852@qq.com。

黃義雄（1960—），男，研究員。研究方向：景觀與生態(tài)研究。Email：yx huang@fjnu.edu.cn。