天寶巖典型常綠闊葉林下植被CNP含量及化學(xué)計量特征

黃雍容 高偉 黃石德 林捷

摘要：本文以天寶巖常綠闊葉林林下植被為研究對象，對灌木層和草本層優(yōu)勢植物各器官C、N和P含量進(jìn)行測定，對其生態(tài)化學(xué)計量特征及其養(yǎng)分利用策略進(jìn)行研究。結(jié)果表明（1）灌木層優(yōu)勢植物C含量顯著高于草本層，草本層植被N和P含量略大于灌木層，但結(jié)果不顯著。（2）灌木層優(yōu)勢植物枝器官的C含量顯著高于葉和根;葉的N和P含量顯著高于其他器官。草本層優(yōu)勢植物地上部分的C、N和P含量均高于地下部分，其中C含量無顯著差異，地上部分N和P含量顯著高于地下部分。（3）該群落灌木層優(yōu)勢植物的N、P利用效率較草本層優(yōu)勢植物高，灌木層優(yōu)勢植物的干器官以及草本層地下部分N、P利用效率較高，灌木層和草本層植物生長受P元素限制。

關(guān)鍵詞：天寶巖;灌木層;草本層;器官;化學(xué)計量

Abstract：In order to understand the ecostoichiometric characteristics and nutrient utilization strategy of the understory vegetation of evergreen broad-leaved forest in Tianbaoyan， the carbon （C）， nitrogen （N）， phosphorus （P） concentrations of different organs of the dominant plants in shrub layer and herb layer were explored. The results show that （1） the C content of the shrub layer was significantly higher than the herb layer， yet the N and P contents had no significant difference between the two. （2）In the dominant plants of shrub layer， the C content of the stem was significantly higher than that of leave and root，the N and P contents of the leave were significantly higher than that of other organs. In the dominant plants of herb layer， the C， N and P contents of the upground part were all higher than those of the underground part， but no significant difference in C content， the N and P contents showed significantly difference.（3） Base on stoichiometry， the N and P’s utilization efficiency of the dominant plants in shrub layer were higher than those in herb layer， the growth of plants in shrub layer and herb layer were restricted by P-element， the N and P’s utilization efficiency of the stem of the dominant plants in shrub layer were high， as so as those of the underground part of herb layer.

Key words： Tianbaoyan;shrub layer;herb layer;organ;stoichiometry characteristics

天寶巖自然保護(hù)區(qū)位于福建省永安市，地處福建省中部，系南亞熱帶到中亞熱帶過渡地帶，居于福建省兩大山脈——武夷山脈和戴云山脈中間，區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)多樣性十分豐富，有8個植被類型39個群系，地帶性植被為常綠闊葉林。林下植被是森林生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，在保持生物多樣性、維持系統(tǒng)穩(wěn)定性以及生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)過程中扮演重要角色[1]。生態(tài)化學(xué)計量特征是一定區(qū)域范圍內(nèi)種群或群落對主要元素的分配和利用狀況，對其進(jìn)行研究有助于認(rèn)識一定生境條件下植物的養(yǎng)分利用策略及養(yǎng)分限制狀況，對于解釋植物與生境的耦合關(guān)系具有重要意義[2-7]。

為了解福建省天寶巖常綠闊葉林的生態(tài)化學(xué)計量特征及其養(yǎng)分利用策略，本文以天寶巖常綠闊葉林林下植被為研究對象，對其生物多樣性進(jìn)行調(diào)查，在調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上，采集重要值前50%的植物種類樣品，測定灌木層植物（干、枝、葉和根）及草本層植物（地上和地下）的C、N、P含量，分析林下植被不同器官C、N、P含量及其比值，探討其養(yǎng)分利用策略，探討其養(yǎng)分利用策略及限制營養(yǎng)元素，為天寶巖常綠闊葉林群落的養(yǎng)分利用效率評價提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗地概況

在福建天寶巖森林生態(tài)系統(tǒng)定位監(jiān)測站固定大樣地內(nèi)（N25°57'10"，E117°13'14"），設(shè)置3個20 m×20 m樣方，進(jìn)行植物樣品采集。樣地位于保護(hù)區(qū)海拔700m的常綠闊葉林內(nèi)，屬南亞熱帶到中亞熱帶過渡地帶，年平均氣溫15℃，年平均降水量2039 mm，降雨多集中于5～9月，無霜期290天，年平均相對濕度80%以上。地帶性土壤為花崗巖和砂巖風(fēng)化發(fā)育成的紅壤。

1.2 樣品采集

根據(jù)物種多樣性調(diào)查的結(jié)果，將灌木層和草本層植物種類的重要值分別從大到小排位，選擇重要值累計>50%的優(yōu)勢灌木（6種）和草本（4種）植被（見表1），每種選健康的植株3株進(jìn)行采集，灌木分枝、干、葉和根裝入保鮮袋，草本植物分地上和地下部分進(jìn)行采樣，共采集樣品96個，帶回實驗室洗凈后用紙吸干稱取鮮重，置于105℃的烘箱中殺青半小時，然后于65℃烘干至恒重，稱取干重后粉碎、過2 mm篩，待測。

1.3測定方法

采用元素分析儀（EURO Vector EA 3000， Italy）測定全碳和全氮含量。采用比色法測定全磷含量，方法為稱取0.30 g樣品，加入5 ml HNO3+1 ml H2O2，于微波消解儀中充分消解，過濾定容后置于全自動間斷化學(xué)分析儀（Smartchem 200， France）中測定。

1.4數(shù)據(jù)處理

用Excel 2010整理所有數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，灌木層和草本層對應(yīng)器官的碳、氮和磷含量采用優(yōu)勢樹種對應(yīng)器官碳、氮和磷含量的加權(quán)平均進(jìn)行計算。采用SPSS 22.0對不同器官間C、N和P含量進(jìn)行單因素方差分析（one-way ANOVA）（顯著水平分別為α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1天寶巖常綠闊葉林群落林下植被不同器官CNP含量

灌木層優(yōu)勢植物整株的平均C、N和P含量分別為435.41±28.1 g/kg、11.8±3.7 g/kg和0.37±0.14 g/kg;草本層優(yōu)勢植物整株平均C、N和P含量分別為392.2±47.1 g/kg、12.0±4.2 g/kg和0.46±0.15 g/kg。灌木層優(yōu)勢植物C含量顯著高于草本層，草本層植被N和P含量略大于灌木層，但結(jié)果不顯著。

如表2所示，灌木層優(yōu)勢植物枝器官的C含量顯著高于葉和根，與干器官的含量無顯著差異;葉的N和P含量顯著高于其他器官。草本層優(yōu)勢植物地上部分的C、N和P含量均高于地下部分，其中C含量無顯著差異，地上部分N和P含量顯著高于地下部分。

2.2天寶巖常綠闊葉林林下植被不同器官CNP生態(tài)化學(xué)計量特征

灌木層優(yōu)勢植物整株C：N、C：P和N：P化學(xué)計量比值分別為40.1±11.6、1356.6±539和33.8±8.3;草本層優(yōu)勢植物整株C：N、C：P和N：P化學(xué)計量比值分別為37.0±13.9，917.0±270.6，26.6±9.1。灌木層C：N、C：P和N：P高于草本層，其中C：N無顯著差異，灌木層C：P和N：P顯著高于草本層。

由表3可知，灌木層優(yōu)勢樹種葉器官C：N和C：P顯著低于其他器官;不同器官N：P無顯著差異，N：P大于16。草本層優(yōu)勢植物地下器官C：N顯著高于地上部分;地上和地下部分C：P無顯著差異;地下部分N：P顯著低于于地上部分，N：P大于16。

綜上，借鑒群落水平的判斷標(biāo)準(zhǔn)，該群落灌木層優(yōu)勢植物的N、P利用效率較草本層優(yōu)勢植物高，但灌木層和草本層植物生長受P元素限制。灌木層優(yōu)勢植物的干器官N、P利用效率較，草本層優(yōu)勢植物地下部分的N、P利用效率較高。

3. 結(jié)論

天寶巖常綠闊葉林群落林下灌木層優(yōu)勢植物C含量顯著高于草本層，草本層植被N和P含量略大于灌木層，但結(jié)果不顯著。灌木層優(yōu)勢植物枝器官的C含量顯著高于葉和根，與干器官的含量無顯著差異;葉的N和P含量顯著高于其他器官。草本層優(yōu)勢植物地上部分的C、N和P含量均高于地下部分，其中C含量無顯著差異，地上部分N和P含量顯著高于地下部分。CNP化學(xué)計量結(jié)果表明，該群落灌木層優(yōu)勢植物的N、P利用效率較草本層優(yōu)勢植物高，灌木層優(yōu)勢植物的干器官以及草本層地下部分N、P利用效率較高，灌木層和草本層植物生長受P元素限制。

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