NP配施對(duì)平茬后云南松苗木N、P、K化學(xué)計(jì)量比的影響

陸莊躍楊振欣鄭超凡羅 茜蔡年輝許玉蘭*

（1.西南林業(yè)大學(xué)西南地區(qū)生物多樣性保育國家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650224；2.西南林業(yè)大學(xué)西南山地森林資源保育與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650224）

生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)過程中化學(xué)元素與環(huán)境交互作用的學(xué)科［1］，為研究生物體內(nèi)化學(xué)元素平衡提供重要手段。N、P、K 是植物生長所需的基本元素［2］，在生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)中具有不同的意義，N、P 是判斷植物生產(chǎn)力限制因素的重要指標(biāo)［3］，且N、P含量直接影響葉綠素水平進(jìn)而影響植物光合能力，缺之會(huì)制約植物的生長和生物產(chǎn)量。而K 是植物體必需的營養(yǎng)元素，能夠控制離子平衡和細(xì)胞膨壓等，在植物體的各種生理與生物化學(xué)過程中發(fā)揮著重要作用［4］。N、P、K的含量、分布以及生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征能夠反映植物對(duì)各器官營養(yǎng)元素的分配及相互作用關(guān)系，同時(shí)化學(xué)計(jì)量比對(duì)判斷限制性營養(yǎng)元素、養(yǎng)分利用效率等具有重要作用［5-6］。三大營養(yǎng)元素在苗木生長過程中有不可忽視的作用，研究表明，不同N、P、K配施方式對(duì)在沙地造林的毛白楊（Populus tomentosa））苗高、地徑以及立木蓄積量有較大影響［7］。N、P 配施能夠改變長白落葉松（Larix olgensis）苗木養(yǎng)分庫N、P吸收及利用情況［8］。此外，在林木培育過程中，根據(jù)不同N、P、K 比例，科學(xué)合理施肥能夠在短期內(nèi)有效地促進(jìn)林木生長，提高經(jīng)濟(jì)效益［9］。郭子武等［10］研 究 了4 種 不 同 密 度 下 四 季 竹（Oligostachyum lubricum）葉子C、N、P 化學(xué)計(jì)量學(xué)特性及其養(yǎng)分重吸收的規(guī)律，表明四季竹通過調(diào)節(jié)葉子的C、N、P 含量和化學(xué)計(jì)量比增加N、P 養(yǎng)分吸收效率及重吸收強(qiáng)度，以適應(yīng)高密度下對(duì)環(huán)境資源的激烈競爭。劉萬德等［11］對(duì)云南普洱地區(qū)6 種季風(fēng)常綠闊葉林優(yōu)勢種葉片C、N、P生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征在不同生長期的變化規(guī)律研究，表明C、N 含量以及C∶N、N∶P、C∶P 主要受植物生長期的影響，而P含量易受物種與生長期二者的交互影響。N 和P的供應(yīng)對(duì)調(diào)控植物生長發(fā)揮著重要作用，K 可以調(diào)節(jié)光合作用、植物呼吸以及蛋白質(zhì)合成等。目前，針對(duì)C 元素與N、P 的研究已有大量報(bào)道，但對(duì)于另一關(guān)鍵元素K 與其他營養(yǎng)元素的生態(tài)化學(xué)計(jì)量分析研究尚少［12］，因此，選擇K 元素進(jìn)行研究。通過研究植物生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征，了解植物對(duì)這些養(yǎng)分的吸收、利用過程，進(jìn)一步了解植物體內(nèi)N、P 和K 的分配規(guī)律及確定限制植物生長的元素。

云南松（Pinus yunnanensis）為松科（Pinaceae）松屬（Pinus）的常綠針葉喬木［13］。以云貴高原為起源和分布中心，分布于西南季風(fēng)影響下的貴州西部和四川西南部。由于其適應(yīng)性強(qiáng)和耐干旱瘠薄且材質(zhì)好，已成為我國西南地區(qū)主要的用材樹種和造林的先鋒樹種［14］，同時(shí)也是治理水土流失的重要樹種［15］。云南松林占云南省林分總面積的19.63%［16］，且富含樹脂，是西南地區(qū)最重要的采松脂樹種［17］。但有研究表明云南松在造林初期3 年內(nèi)苗木生長緩慢，嚴(yán)重制約云南松經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益的發(fā)揮［18］。平茬作為傳統(tǒng)的營林措施，在林木更新復(fù)幼中應(yīng)用較多［19-20］。平茬可去除衰老、干枯枝條，減少植株對(duì)土壤水分的消耗，使新生的萌蘗叢地上生物量迅速恢復(fù)，同時(shí)生理指標(biāo)均有所提高。另外，不同平茬高度、平茬時(shí)間、平茬程度和管理方式等均可影響到林地的更新效果［21］。施肥能加強(qiáng)苗木不同器官生長協(xié)調(diào)性來適應(yīng)環(huán)境或自身變化，平茬后施肥更利于植物的吸收，可以提高肥料利用率，彌補(bǔ)土壤肥料的不足［22］。關(guān)于云南松的平茬萌蘗促成培育研究對(duì)充分認(rèn)識(shí)和利用植物潛在的生理生態(tài)功能，引導(dǎo)林木遺傳改良育種，林分經(jīng)營管理，森林生產(chǎn)力的持續(xù)提高和森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營等具有重要的理論和實(shí)踐意義［23］。但關(guān)于施肥對(duì)云南松平茬后化學(xué)計(jì)量特征影響的研究尚不多見。因此，有必要研究平茬處理對(duì)不同器官N、P、K化學(xué)計(jì)量比的影響。

本研究以平茬云南松幼苗為研究對(duì)象，通過采用N、P 二因素三水平的3×3 回歸設(shè)計(jì)開展不同施肥試驗(yàn)，分析云南松苗木不同器官（根、莖、葉、萌條）的ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）化學(xué)計(jì)量比的變化特征，探究平茬后云南松苗木各器官間N、P、K化學(xué)計(jì)量比的相關(guān)關(guān)系以及變異來源，從而研究NP 配施對(duì)平茬后云南松根、葉、莖及其萌條N、P、K化學(xué)計(jì)量比的影響。以期從N、P、K化學(xué)計(jì)量角度去理解平茬萌蘗養(yǎng)分利用特征，為進(jìn)一步開展平茬萌蘗促成培育，提高云南松人工林幼苗階段的生產(chǎn)力，進(jìn)行林木科學(xué)合理施肥和養(yǎng)分調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究地點(diǎn)位于云南省昆明市盤龍區(qū)西南林業(yè)大學(xué)溫室大棚內(nèi)（25°04′0″N，102°45′41″E）。海拔約1 945 m，年均氣溫14.7 ℃，絕對(duì)最高溫32.5 ℃，絕對(duì)最低溫-9 ℃。年平均相對(duì)濕度68.2%，年降水量700～1 100 mm，在5—10 月集中降雨，月最大降雨量208.3 mm，日最大降雨量153.3 mm。年均日照時(shí)數(shù)2 445.6 h，年均蒸發(fā)量1 856.4 mm，土壤為酸性低磷紅壤［24］。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)N、P 二因素三水平各自兩兩組合，共組成9 個(gè)處理，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)。N、P 施肥用量參照張躍敏等［25］的方法，選取高、中、低3 個(gè)量，高為中的2 倍、低為0（作為對(duì)照）。選擇氮肥為尿素（含氮量為46%），磷肥為過磷酸鈣（含P2O5為12%）作為肥料原料，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)將肥料配制成水溶液，施肥處理包括施N、施P 和NP 配施，其中施N處理3個(gè)水平為0 g/株（N0）、0.4 g/株（N1）、0.8 g/株（N2），施P 處理3 個(gè)水平為0 g/株（P0）、0.8 g/株（P1）、1.6 g/株（P2），以及NP 配施共9 個(gè)施肥處理，以處理1為對(duì)照，施肥量是指施用某一養(yǎng)分元素的量，實(shí)際施肥量通過下式推算：計(jì)劃施肥量（g）=實(shí)際施肥量（g）×有效成分含量（%）（見表1）。平茬后開始施肥，按照比例配制好氮肥和磷肥溶液對(duì)每株苗進(jìn)行相同溶液體積噴施，每隔1 周噴施1 次（每次用量一致），共噴施5 次。期間苗木統(tǒng)一管理，除草松土，適時(shí)澆水。

表1 云南松苗木NP配施試驗(yàn)方案Table 1 Experimental scheme of combined application of N and P in seedlings of Pinus yunnanensis

1.2.2 田間布設(shè)

田間布設(shè)則采取拉丁方以及隨機(jī)排列的特點(diǎn)，并根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的田間布設(shè)。試驗(yàn)共9 個(gè)處理，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，順序錯(cuò)位排列，具體如表2所示。

1.3 樣品采集與測定

種子采自云南彌渡云南松無性系種子園，于2018 年在西南林業(yè)大學(xué)格林溫室苗圃播種，容器育苗（規(guī)格為18 cm×32 cm）。3個(gè)月后進(jìn)行苗木移栽，基于前期研究［23］，進(jìn)一步對(duì)培育1 年（2019 年3月）的云南松苗木以6 cm 高度平茬，因需培育1 年方可平茬，故采樣及測定時(shí)間未選擇春季，而選擇在其他季節(jié)進(jìn)行測定（6 月、9 月、12 月）。從每個(gè)處理各重復(fù)苗木中隨機(jī)采集3 株用作測定樣本，3個(gè)重復(fù)共9 株苗，9 個(gè)處理共81 株苗，每盆1 株苗。采用全挖法獲得植株，采集后用標(biāo)簽紙編號(hào)帶回實(shí)驗(yàn)室。先將采回的樣品用清水清凈，瀝干，然后將每株分為根、莖、葉、萌條共4 個(gè)部分，在烘箱中105 ℃殺青30 min 后，于80 ℃下烘干至質(zhì)量恒定，將樣品研磨成粉末，檢測N、P、K質(zhì)量分?jǐn)?shù)（g·kg-1），N 和P 參照植物中NY/T 2017—2011 進(jìn)行測定，K則采用火焰分光光度計(jì)法測定，重復(fù)3次。化學(xué)計(jì)量比ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)比。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 25.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算N、P、K質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以及ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）化學(xué)計(jì)量比的平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤，同時(shí)對(duì)6月、9 月、12 月不同器官N、P、K 化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA），用Tukey 進(jìn)行多重比較。雙因素方差分析檢驗(yàn)N 和P 及其N×P 對(duì)化學(xué)計(jì)量比的影響，并進(jìn)一步分析N、P、K 化學(xué)計(jì)量比之間的Pearson相關(guān)性。采用Excel 2021作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 NP 配施對(duì)云南松苗木各器官N、P、K 化學(xué)計(jì)量比的影響

2.1.1 NP 配施對(duì)云南松苗木根化學(xué)計(jì)量比的影響

如圖1 所示，不同施肥處理間云南松苗木6 月處理1 的根ω（N）∶ω（P）存在極顯著差異（P＜0.01，下同），達(dá)到10.15。6月處理1的根ω（N）∶ω（K）也存在極顯著差異。從ω（P）∶ω（K）來看，根ω（P）∶ω（K）的變化以12 月較穩(wěn)定，不同處理間差異較??；而9月處理1 在不同施肥處理間存在極顯著差異。綜合來看：云南松苗木根在不同施肥處理中，隨著施肥梯度的變化，6 月處理1 的ω（N）∶ω（P）和ω（N）∶ω（K）、處理3 的ω（P）∶ω（K）均存在極顯著差異，與對(duì)照相比，單施N 肥時(shí)ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）隨N 增加呈下降趨勢；單施P 肥時(shí)ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）隨P 增加呈下降趨勢，ω（P）∶ω（K）先下降后上升；NP 配施的ω（N）∶ω（P）、ω（P）∶ω（K）均無統(tǒng)一規(guī)律，ω（N）∶ω（K）隨NP 增加呈下降趨勢。9 月不同施肥處理間處理1的ω（N）∶ω（K）和ω（P）∶ω（K）均存在極顯著差異，單施N肥時(shí)ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）隨N增加表現(xiàn)為先下降后上升；單施P肥時(shí)ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）隨P增加呈下降趨勢；NP配施的ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）均無統(tǒng)一規(guī)律，而ω（N）∶ω（P）則無顯著差異。12 月不同施肥處理間處理6 的ω（N）∶ω（P）、處理5 的ω（N）∶ω（K）均存在極顯著差異，單施N 肥時(shí)ω（N）∶ω（P）隨N 增加先上升后趨于穩(wěn)定，而ω（N）∶ω（K）先下降后上升；單施P肥時(shí)ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）隨P 增加表現(xiàn)為先下降后上升；NP 配施的ω（N）∶ω（P）隨NP 增加呈先上升后下降，ω（N）∶ω（K）總體變化不大，而ω（P）∶ω（K）則相對(duì)穩(wěn)定。綜合3 個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的化學(xué)計(jì)量比可以看出，隨著時(shí)間的推移，各處理ω（N）∶ω（P）無統(tǒng)一規(guī)律，ω（N）∶ω（K）呈下降趨勢，ω（P）∶ω（K）呈先上升后下降的趨勢。

圖1 云南松苗木根不同施肥處理NPK化學(xué)計(jì)量比不同小寫字母表示同一時(shí)間不同處理的差異顯著，不同大寫字母表示同一處理不同時(shí)間的差異顯著（P＜0.01）；下同F(xiàn)ig.1 NPK stoichiometric ratio of P.yunnanensis seedlings roots under different fertilization treatments Different lowercase/capital letters indicated significant differences in different treatments at the same time；The same as below

2.1.2 NP 配施對(duì)云南松苗木莖化學(xué)計(jì)量比的影響

如圖2 所示，不同施肥處理間云南松苗木6 月處理2 的莖ω（N）∶ω（P）存在極顯著差異（P＜0.01，下同），達(dá)到10.64；12 月ω（N）∶ω（P）變化較穩(wěn)定，不同處理間無顯著差異。9 月處理7 的莖ω（N）∶ω（K）存在極顯著差異；12 月則無顯著差異。莖ω（P）∶ω（K）在9 月處理7 中也存在極顯著差異。綜合來看：云南松苗木莖在不同施肥處理中，隨著施肥梯度的變化，6月處理2的ω（N）∶ω（P）、處理3的ω（N）∶ω（K）、處理8 的ω（P）∶ω（K）均存在極顯著差異，與對(duì)照相比，單施N 肥時(shí)ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）隨N 增加表現(xiàn)為先下降后上升；單施P肥時(shí)ω（N）∶ω（P）隨P增加表現(xiàn)為先上升后下降，而ω（P）∶ω（K）、ω（N）∶ω（K）表現(xiàn)為先下降后上升；NP 配施的ω（N）∶ω（P）隨NP 增加表現(xiàn)為先上升后下降，ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）均無統(tǒng)一規(guī)律。9月處理7的ω（N）∶ω（K）和ω（P）∶ω（K）均存在極顯著差異，單施N 肥時(shí)ω（N）∶ω（K）隨N增加呈先下降后上升趨勢，ω（P）∶ω（K）呈上升趨勢；單施P 肥時(shí)ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）隨P 增加表現(xiàn)為先下降后上升；NP配施的ω（N）∶ω（K）無統(tǒng)一規(guī)律，ω（P）∶ω（K）隨NP 增加呈先下降后上升趨勢，而ω（N）∶ω（P）則無顯著差異。12月ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）均無顯著差異。除12 月ω（N）∶ω（K）趨于穩(wěn)定，其余處理均無統(tǒng)一規(guī)律。綜合3個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的化學(xué)計(jì)量比可以看出，隨著季節(jié)的變化，各處理ω（N）∶ω（P）呈下降趨勢，ω（N）∶ω（K）無統(tǒng)一規(guī)律，ω（P）∶ω（K）呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。

圖2 云南松苗木莖不同施肥處理NPK化學(xué)計(jì)量比Fig.2 NPK stoichiometric ratio of P.yunnanensisseedlings stems under different fertilization treatments

2.1.3 NP 配施對(duì)云南松苗木葉化學(xué)計(jì)量比的影響

如圖3 所示，不同施肥處理間云南松苗木6 月處理3 的葉ω（N）∶ω（P）存在極顯著差異（P＜0.01，下同），達(dá)到8.11；9 月則無顯著差異。9 月處理6的葉ω（N）∶ω（K）存在極顯著差異。從ω（P）∶ω（K）來看，葉ω（P）∶ω（K）在9月處理6中也存在極顯著差異，12月無顯著差異。綜合來看：云南松苗木葉在不同施肥處理中，隨著施肥梯度的變化，6 月處理3的ω（N）∶ω（P）、處理1的ω（N）∶ω（K）和ω（P）∶ω（K）均存在極顯著差異，與對(duì)照相比，單施N肥時(shí)ω（N）∶ω（P）隨N增加呈先上升后下降趨勢，ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）均呈下降趨勢；單施P 肥時(shí)ω（N）∶ω（P）隨P 增加呈上升趨勢，ω（N）∶ω（K）先下降后上升，ω（P）∶ω（K）先下降后趨于穩(wěn)定；NP配施的ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）均無統(tǒng)一規(guī)律，ω（P）∶ω（K）趨于穩(wěn)定。9 月處理6 的ω（N）∶ω（K）和ω（P）∶ω（K）均存在極顯著差異，單施N肥時(shí)ω（N）∶ω（K）隨N 增加呈下降趨勢，ω（P）∶ω（K）先下降后上升；單施P 肥時(shí)ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）隨P 增加表現(xiàn)為先下降后上升；NP配施的ω（N）∶ω（K）隨NP 增加呈先上升后下降趨勢，ω（P）∶ω（K）無統(tǒng)一規(guī)律，而ω（N）∶ω（P）則無顯著差異。12 月處理1的ω（N）∶ω（P）和ω（N）∶ω（K）均存在極顯著差異，單施N 肥時(shí)ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）隨N 增加表現(xiàn)為先下降后上升；單施P肥時(shí)ω（N）∶ω（P）隨P增加呈先下降后上升趨勢，ω（N）∶ω（K）呈下降趨勢；NP 配施的ω（N）∶ω（P）呈下降趨勢，ω（N）∶ω（K）無統(tǒng)一規(guī)律，而ω（P）∶ω（K）則相對(duì)穩(wěn)定。綜合3個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的化學(xué)計(jì)量比可以看出，隨著時(shí)間的推移，各處理ω（N）∶ω（P）無統(tǒng)一規(guī)律，ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。

圖3 云南松苗木葉不同施肥處理NPK化學(xué)計(jì)量化Fig.3 NPK stoichiometric ratio of P.yunnanensis seedlings leaves under different fertilization treatments

2.1.4 NP配施對(duì)云南松苗木萌條化學(xué)計(jì)量比的影響

如圖4 所示，不同施肥處理間云南松苗木6 月處理7 的萌條ω（N）∶ω（P）存在極顯著差異（P＜0.01，下同），達(dá)到8.83。從ω（N）∶ω（K）來看，9 月處理9 的萌條ω（N）∶ω（K）存在極顯著差異；12 月則無顯著差異。萌條ω（P）∶ω（K）在12月處理1中也存在極顯著差異。綜合來看：云南松苗木萌條在不同施肥處理中，隨著施肥梯度的變化，6 月處理7 的ω（N）∶ω（P）、處理6 的ω（N）∶ω（K）以及處理5 的ω（P）∶ω（K）均存在極顯著差異；與對(duì)照相比，單施N肥時(shí)ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）隨N增加表現(xiàn)為先下降后上升，ω（P）∶ω（K）先趨于穩(wěn)定后下降；單施P 肥時(shí)ω（N）∶ω（P）隨P 增加呈下降趨勢，ω（N）∶ω（K）先上升后下降，ω（P）∶ω（K）先上升后趨于穩(wěn)定；NP配施的ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）均無統(tǒng)一規(guī)律。9 月在不同施肥處理中處理2 的ω（N）∶ω（P）、處理9 的ω（N）∶ω（K）和ω（P）∶ω（K）均存在極顯著差異，單施N 肥時(shí)ω（N）∶ω（P）隨N 增加先上升后下降，ω（N）∶ω（K）呈上升趨勢，ω（P）∶ω（K）先趨于穩(wěn)定后上升；單施P 肥時(shí)ω（N）∶ω（P）隨P 增加呈下降趨勢，ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）均表現(xiàn)為先上升后下降；NP 配施的ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）均無統(tǒng)一規(guī)律。12 月不同施肥處理間處理3 的ω（N）∶ω（P）、處理1的ω（P）∶ω（K）均存在極顯著差異，單施N 肥時(shí)ω（N）∶ω（P）隨N 增加呈先上升后下降趨勢，而ω（P）∶ω（K）先下降后上升；單施P 肥時(shí)ω（N）∶ω（P）隨P 增加呈上升趨勢，ω（P）∶ω（K）呈下降趨勢；NP 配施的ω（N）∶ω（P）無統(tǒng)一規(guī)律，ω（P）∶ω（K）隨NP增加呈下降趨勢，而ω（N）∶ω（K）則相對(duì)穩(wěn)定。綜合3 個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的化學(xué)計(jì)量比可以看出，隨著季節(jié)的變化，各處理ω（N）∶ω（P）沒有統(tǒng)一規(guī)律，ω（N）∶ω（K）呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，ω（P）∶ω（K）呈上升趨勢。

圖4 云南松苗木萌條不同施肥處理NPK化學(xué)計(jì)量比Fig.4 NPK stoichiometric ratio of P.yunnanensisseedlings sprouts under different fertilization treatments

2.2 云南松苗木各器官N、P、K 化學(xué)計(jì)量比間的相關(guān)關(guān)系和變異來源分析

對(duì)云南松苗木不同器官N、P、K 化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行雙因素方差分析（見表3），結(jié)果表明，云南松各器官之間施N 和P 及其交互作用對(duì)云南松N、P、K化學(xué)計(jì)量比的影響各不相同，在6 月中，除莖的ω（N）∶ω（K）以及根和葉的ω（P）∶ω（K）在P 中無顯著差異，其余組合在N、P 以及N×P 中均為極顯著水平，即N、P以及N×P間交互作用對(duì)ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）和ω（P）∶ω（K）均表現(xiàn)為極顯著影響（P＜0.01）。在9月中，根、葉以及萌條的ω（N）∶ω（P）在N、P 中均無顯著差異；莖和葉的ω（N）∶ω（K）在P 中無顯著差異；莖的ω（P）∶ω（K）在N、N×P 中無顯著差異，其余組合在N、P 以及N×P 中均存在顯著差異。在12月中，根的ω（N）∶ω（K）、葉的ω（N）∶ω（P）和ω（N）∶ω（K）在N、P 以及N×P 中均存在顯著差異。從表3 可以看出，云南松苗木各器官N、P、K 化學(xué)計(jì)量比主要受N×P 交互作用的影響，其次是N，影響最小的是P。

表3 云南松苗木NPK化學(xué)計(jì)量比的變異來源分析Table 3 Analysis on the source of variation in NPK stoichiometric ratio of P.yunnanensisseedlings

云南松苗木不同器官N、P、K化學(xué)計(jì)量比間的相關(guān)性分析表明（見表4），各器官化學(xué)計(jì)量比間的相關(guān)性隨季節(jié)變化發(fā)生一定的改變，根ω（N）∶ω（P）與6月、12月根ω（N）∶ω（K）均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與6 月莖ω（P）∶ω（K）具有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與9 月、12月的根ω（P）∶ω（K）均表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。莖ω（N）∶ω（P）與6 月萌條ω（P）∶ω（K）存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與6月萌條ω（N）∶ω（P）恰恰相反，與莖ω（P）∶ω（K）在6 月、9 月、12月中均表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。葉ω（N）∶ω（P）與6 月、12 月葉ω（N）∶ω（K）均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與葉ω（P）∶ω（K）在9 月、12月中表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，在6 月中表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。萌條ω（N）∶ω（P）與6月莖ω（P）∶ω（K）存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與萌條ω（P）∶ω（K）在6月、12月中表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。根ω（N）∶ω（K）與6月葉ω（N）∶ω（K）、9月莖ω（N）∶ω（K）、9月根ω（P）∶ω（K）均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與12 月萌條ω（P）∶ω（K）表現(xiàn)為顯著正相關(guān)關(guān)系。莖ω（N）∶ω（K）與6 月根ω（P）∶ω（K）、9 月和12 月莖ω（P）∶ω（K）均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，葉ω（N）∶ω（K）與9 月葉ω（P）∶ω（K）存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與9 月莖ω（P）∶ω（K）表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。莖ω（P）∶ω（K）與9 月萌條ω（P）∶ω（K）存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與6 月萌條ω（P）∶ω（K）表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

表4 云南松苗木根、莖、葉、萌條的NPK化學(xué)計(jì)量比間的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients among NPK stoichiometric ratios of root，stem，leaf and sprout of P.yunnanensisseedling

綜合來看，根ω（N）∶ω（P）與ω（P）∶ω（K）在3個(gè)不同季節(jié)中表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中在9 月、12月中表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，在6月中表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。莖ω（N）∶ω（P）與ω（P）∶ω（K）在6月、9 月、12 月中均表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。葉ω（N）∶ω（P）與ω（P）∶ω（K）在平茬3 個(gè)月份中表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中在9 月、12 月中表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，在 6 月中表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。萌條ω（N）∶ω（P）與ω（P）∶ω（K）在6 月、12 月中表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明，云南松根、莖、葉以及萌條ω（N）∶ω（P）與ω（P）∶ω（K）之間呈現(xiàn)出一種耦合關(guān)系，3 個(gè)不同平茬月份均表現(xiàn)為ω（N）∶ω（P）與ω（P）∶ω（K）之間的相關(guān)系數(shù)大且達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān)，主要受P 元素的調(diào)控。各器官ω（N）∶ω（K）與ω（P）∶ω（K）之間也存在一定的相關(guān)性，主要受K元素的調(diào)控。ω（P）∶ω（K）中，莖ω（P）∶ω（K）與9月萌條ω（P）∶ω（K）存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與6 月萌條ω（P）∶ω（K）表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系之外，其余兩兩間的正負(fù)相關(guān)性均保持不變，表現(xiàn)出相對(duì)獨(dú)立性。云南松苗木各器官ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）、ω（P）∶ω（K）之間的相關(guān)性隨著時(shí)間的推移而減弱。

3 討論

3.1 NP 配施對(duì)云南松苗木各器官N、P、K 化學(xué)計(jì)量比的影響

N、P 營養(yǎng)元素作為限制性元素變異較大，在油松（Pinus tabuliformis）［26］、樟子松（Pinus sylvestrisvar.mongolica）［27］中也有報(bào)道。相關(guān)研究表明，植物ω（N）∶ω（P）往往與植株的生長速率有關(guān)［28］，同時(shí)也是反映環(huán)境中養(yǎng)分制約的重要指標(biāo)［29］。當(dāng)ω（N）∶ω（P）＜14 時(shí)，N 為植物生長的主要限制性元素；當(dāng)ω（N）∶ω（P）＞16 時(shí)，P 為植物生長的主要限制性元素；當(dāng)14≤ω（N）∶ω（P）≤16 時(shí)，N 和P 都是植物生長的限制性元素［30-31］。本研究處理1（N0P0）云南松苗木各器官ω（N）∶ω（P）平均為5.45，說明在初始情況下云南松的生長受N的限制，單施P肥時(shí)ω（N）∶ω（P）出現(xiàn)上升的趨勢，說明施P肥能緩解N對(duì)植物生長的限制；單施N 肥后ω（N）∶ω（P）出現(xiàn)下降的趨勢，說明施加N肥使植物的生長仍受到N的限制；NP 配施各器官ω（N）∶ω（P）平均為4.97，NP 配施并不能有效緩解N 受限的情況，但在處理5（N1P1）中N 受限最小，表明N 的吸收利用受P 的影響，這與蔡年輝等［23］對(duì)云南松苗木ω（N）∶ω（P）的研究結(jié)果相似，也與陳嬋等［32］對(duì)會(huì)同杉木器官間ω（N）∶ω（P）研究結(jié)果相近?？傮w而言，本研究中各器官ω（N）∶ω（P）的平均值為3.62～7.39（實(shí)為5.25），遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于14，表明云南松苗木生長受N 元素的限制。與云南松前期研究報(bào)道相比，分別為5.33［25］、5.82［33］和11.32［34］，本研究中受限程度表現(xiàn)更為明顯。隨著施肥季節(jié)的變化，ω（N）∶ω（P）在根、莖和萌條中逐漸下降，在葉中先下降后上升，但總體差異不大。云南松苗木對(duì)于不同器官的營養(yǎng)元素分配沒有統(tǒng)一的規(guī)律，這可能與云南松分配模式上的變異有關(guān)［35］。參考Venterink等［36］關(guān)于K元素閾值的劃分標(biāo)準(zhǔn)（ω（N）∶ω（K）＞2.1，ω（K）∶ω（P）＜3.4，植物生長受K 元素的限制），本研究N0P0（處理1）云南松苗木各器官ω（N）∶ω（K）平均為1.26，ω（K）∶ω（P）則為3.57，單施N 肥、單施P 肥和NP 配施ω（N）∶ω（K）介于1.00～1.04，均低于對(duì)照，而ω（K）∶ω（P）介于4.35～5.00，均高于對(duì)照，說明K元素的吸收利用受外源NP 添加的影響。綜合來看，本研究中云南松苗木各器官ω（N）∶ω（K）平均值介于0.64～1.29（實(shí)為1.04），低于2.1，ω（K）∶ω（P）平均值介于3.33～5.90（實(shí)為4.55），高于3.4，表明其生長基本不受K 的限制。從植物的生存策略的角度考慮，植物在生長過程中的主要特點(diǎn)是對(duì)資源的獲取和分配，即在生長和生存之間權(quán)衡。平茬后施肥，云南松傾向于促進(jìn)伐樁母株萌生出萌條，植物在進(jìn)行光合作用、呼吸作用以及合成遺傳物質(zhì)時(shí)需要N、P、K 元素。云南松苗木生長前期，根系不發(fā)達(dá)，需大量側(cè)根共同吸收大量營養(yǎng)支撐苗木生長，且初期受N 限制，在生長過程中主要受P 的限制，但基本不受K 的限制。這與閆景明等［37］對(duì)大別山五針?biāo)芍θ~化學(xué)計(jì)量關(guān)系研究結(jié)果相近。盡管如此，云南松仍可能在面臨外界環(huán)境脅迫時(shí)，抗性較低。

3.2 云南松苗木各器官N、P、K 化學(xué)計(jì)量比間的相關(guān)性和季節(jié)差異動(dòng)態(tài)分析

植物有機(jī)體化學(xué)計(jì)量特征是植物長期適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果，反映其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)策略，且比例變化受環(huán)境變化的影響［38］，同一元素在不同器官之間的相關(guān)性表現(xiàn)不同器官對(duì)同一養(yǎng)分利用的協(xié)同性，同一器官不同元素間的相關(guān)關(guān)系是植物對(duì)不同養(yǎng)分利用方式的綜合體現(xiàn)［39-40］。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，云南松苗木根、莖、葉以及萌條ω（N）∶ω（P）與ω（P）∶ω（K）之間存在耦合性，3 個(gè)季節(jié)均表現(xiàn)為ω（N）∶ω（P）與ω（P）∶ω（K）之間的相關(guān)系數(shù)大且達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān)，表明云南松苗木器官具有相同的限制性元素，這種調(diào)控在云南松天然次生林植物也有研究報(bào)道，總體受P元素限制［34］。各器官ω（N）∶ω（K）與ω（P）∶ω（K）之間也存在一定的相關(guān)性，主要受K 元素的調(diào)控。而本研究中ω（P）∶ω（K）隨季節(jié)的變化同樣具有很大的變異性，莖ω（P）∶ω（K）與9月萌條ω（P）∶ω（K）存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與6 月萌條ω（P）∶ω（K）表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此莖的變異性在一定程度上是受到萌條的影響，這在其他研究中也有報(bào)道［37］。其余兩兩間的正負(fù)相關(guān)性均保持不變，表現(xiàn)出相對(duì)獨(dú)立性。

隨著植物的生長，N、P、K 化學(xué)計(jì)量比往往會(huì)發(fā)生變化［41］，研究發(fā)現(xiàn)華北落葉松ω（N）∶ω（P）隨植物生長先增加后下降［42］，這是由于落葉植物生長旺盛期對(duì)養(yǎng)分需求量較大導(dǎo)致ω（N）∶ω（P）升高，而后期生長速率減慢，進(jìn)而導(dǎo)致ω（N）∶ω（P）下降。杉木ω（N）∶ω（P）隨植物生長呈現(xiàn)不規(guī)則波動(dòng)現(xiàn)象，其在10月達(dá)到最低值［32］。本研究發(fā)現(xiàn)，云南松苗木ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）和ω（P）∶ω（K）的變異特征主要受N×P 交互作用的影響，其次是N，影響最小的是P。張新潔［42］研究NP施肥對(duì)水曲柳（Fraxinus mandshurica）生長和生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的影響，表明NP 配施有助于水曲柳細(xì)根對(duì)N 的吸收，并且效果優(yōu)于單施N肥或P肥。本研究結(jié)果與其較為一致，表明生長過程中云南松自身對(duì)養(yǎng)分的利用能力較強(qiáng)，在不同生長階段所需的元素以及對(duì)養(yǎng)分的利用效率有所差異，且NP 配施對(duì)N、P、K化學(xué)計(jì)量特征的影響大于單施N肥或P肥。

4 結(jié)論

綜上所述，云南松苗木3 個(gè)不同季節(jié)（6 月、9月、12 月）的ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）和ω（P）∶ω（K）的平均比分別為5.25、1.04 和0.22。云南松苗木對(duì)于不同器官的營養(yǎng)元素分配沒有統(tǒng)一的規(guī)律，展現(xiàn)出豐富的變異，并且反映出N 的受限比較明顯，但基本不受K 的限制。隨著施肥季節(jié)的變化，ω（N）∶ω（P）在根、莖和萌條中逐漸下降，在葉中先下降后上升，但總體差異不大。單施N 肥、P肥和NP 配施對(duì)云南松苗木生長的影響產(chǎn)生一定的差異，總體來看以NP 配施更有利于促進(jìn)苗木的生長，且以處理5（N1P1）表現(xiàn)為極顯著（P＜0.01）。NP 配施可以有效緩解單施N、P 肥對(duì)植株的限制作用，使養(yǎng)分處于一個(gè)平衡狀態(tài)，從而滿足植株對(duì)生長的需要。根據(jù)變異來源分析，云南松苗木各器官N、P、K化學(xué)計(jì)量比主要受N×P交互作用的影響，其次是N，影響最小的是P。相關(guān)分析表明，ω（N）∶ω（P）、ω（N）∶ω（K）與ω（P）∶ω（K）的相關(guān)性表現(xiàn)為隨著施肥季節(jié)的變化相關(guān)性發(fā)生改變，且相關(guān)系數(shù)降低，分別受P和K的調(diào)控。