粤北6种石灰岩风景林树种生态化学计量学特征研究

摘要

粤北石灰岩山地生境脆弱，风景林的营建对该地区植被恢复和景观改善具有重要意义，为深入研究石灰岩风景林生态系统的养分循环机制及不同树种的营养平衡策略，本文以粤北石灰岩山地6种风景林树种为研究对象，运用生态化学计量学的方法，测定和计算林地土壤、植物根系和叶片的C、N、P、K、Ca、Mg含量及计量比。综合分析了不同树种土壤、根系和叶片的营养元素含量及其计量特征，比较不同生活型树种叶片的养分含量及计量比值，探讨土壤、根系和叶片营养元素含量与其化学计量比间的相关关系，并揭示粤北石灰岩风景林在养分循环过程中，土壤、根系和叶片之间的协同关系。主要研究结果如下：　　（1）对不同风景林树种林地土壤的C、N、P、K、Ca、Mg含量进行检测，结果显示：C和P以光皮树（Cornus wilsoniana Wangerin）显著高于其他树种，N、K和Mg以枫香（Liquidambar formosana Hance)显著最高，Ca则以毛麻楝（Chukrasia tabularis A. Juss.）最高。土壤养分含量总体特征研究显示，C、N、P、K、Ca、Mg变异系数不高，各元素含量种间离散程度不大。N/P、C/P、C/K、N/K比值均以杨梅（Myrica rubra (Lour.) S. et Zucc.）显著高于其他树种，C/N、Ca/K、Ca/Mg比值以任豆（Zenia insignis Chun）最高，K/P、K/Mg则以枫香最高。土壤Ca/K和Ca/Mg比值变异系数较高，种间离散程度较大。林地土壤C、N、P元素含量与C/N、N/P、C/P比值的相关性研究发现，C/N与N显著负相关（P＜0.05），N/P与P、C/P与P极显著负相关（P＜0.01）。　　（2）不同风景林树种间的根系C、N、P、K、Ca、Mg含量存在差异，杨梅根系C和N含量最高，P和K以毛麻楝显著最高，Ca和Mg则以枫香显著最高。总体而言，根系K、Ca、Mg变异系数较高，种间离散程度较大。N/P、C/P、C/K、K/P、N/K比值均以杨梅显著高于其他树种，Ca/Mg和K/Mg比值以毛麻楝最高，C/N和Ca/K比值分别以光皮树和枫香最高。根系N/P、C/P、N/K、Ca/K、K/Mg比值属于强变异，其种间离散程度较大。根系C/N与N、N/P与P、C/P与P均极显著负相关（P＜0.01），而N/P与N极显著正相关（P＜0.01）。　　（3）不同风景林树种间的叶片C、N、P、K、Ca、Mg含量存在差异，杨梅叶片C含量最高，叶片N含量以任豆显著最高，P和K以毛麻楝显著最高，Ca和Mg则以光皮树显著最高。总体看来，叶片营养元素含量的特点为Ca＞K＞Mg型。叶片P和Ca变异系数较高，种间离散程度较大。C/N、N/P、C/P、C/K、K/P比值均以杨梅显著高于其他树种，N/K比值也以杨梅最高，Ca/K、Ca/Mg、K/Mg比值分别以光皮树、任豆、毛麻楝显著最高。叶片N/P、C/P、Ca/K、K/Mg比值在种间离散程度均较大。叶片C/N与N、N/P与P、C/P与P均极显著负相关（P＜0.01），而N/P与N极显著正相关（P＜0.01），这与根系C、N、P元素含量与C/N、N/P、C/P比值的相关性研究结果一致。叶片C与Ca、C与Mg极显著负相关（P＜0.01），而N与P、P与K、Ca与Mg均极显著正相关（P＜0.01）。不同生活型的树种叶片C、P、K、Ca、Mg元素含量差异性显著，常绿树种叶片C显著高于落叶树种，而落叶树种叶片P、K、Ca、Mg均显著高于常绿树种。常绿树种叶片C/N、N/P、C/P、C/K、K/P、N/K比值均显著高于落叶树种，而Ca/K和Ca/Mg比值显著低于落叶树种。　　（4）土壤和根系之间各元素含量的相关性分析表明：根系C与土壤K，根系N与土壤N、P、K均极显著负相关（P＜0.01），而根系K与土壤Ca，根系P与土壤N、P、K、Ca，根系Ca与土壤C、N、P、K、Ca，根系Mg与土壤N、K、Mg均极显著正相关（P＜0.01）；土壤和叶片方面，叶片C与土壤C、N、P、K、Mg，叶片N与土壤K、Mg均极显著负相关（P＜0.01），而叶片Ca与土壤K，叶片Mg与土壤N均极显著正相关（P＜0.01）；根系和叶片方面，叶片C与根系P、Ca、Mg，叶片N与根系Mg，叶片Ca与根系N均极显著负相关（P＜0.01），而叶片C与根系N，叶片P与根系P和K，叶片K与根系P和K，叶片Ca与根系Ca，叶片Mg与根系Ca和Mg均极显著正相关（P＜0.01）。土根叶三者间各营养元素含量呈现错综复杂的相关性，整体而言，正相关性多于负相关性。

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摘 要

Research on Ecological Stoichiometry Characteristi

目 录

1 前言

1.1 研究目的与意义

1.2 石灰岩山地的相关概述

1.2.1 石灰岩的概念与分布

1.2.2 石灰岩研究进展

1.3 风景林及其树种选择的研究现状

1.4 粤北6种石灰岩风景林树种的观赏特性

1.5 生态化学计量学的相关概述

1.5.1 生态化学计量学的基本概念

1.5.2 生态化学计量学的应用

1.5.3 生态化学计量学的研究历程

1.5.4 生态化学计量学的国内外研究进展

1.6 生态化学计量学研究发展趋势

2.1 试验地概况

2.2 研究内容

2.3 技术路线

2.4 研究方法

2.4.1 样地设立

2.4.2 样品采集

2.4.3 样品处理与测定

2.5 数据处理

3.1 不同风景林树种林地土壤C、N、P、K、Ca、Mg含量及其计量特征

3.1.1 土壤C、N、P、K、Ca、Mg元素含量

3.1.2 土壤C、N、P、K、Ca、Mg化学计量比特征

3.1.3 土壤营养元素含量与化学计量比间的相关关系

3.2 不同风景林树种根系C、N、P、K、Ca、Mg含量及其计量特征

3.2.1 根系C、N、P、K、Ca、Mg元素含量

3.2.2 根系C、N、P、K、Ca、Mg化学计量比特征

3.2.3 根系营养元素含量与化学计量比间的相关关系

3.3 不同风景林树种叶片C、N、P、K、Ca、Mg含量及其计量特征

3.3.1 叶片C、N、P、K、Ca、Mg元素含量

3.3.2 叶片C、N、P、K、Ca、Mg化学计量比特征

3.3.3 叶片营养元素含量与化学计量比间的相关关系

3.3.4 叶片C、N、P、K、Ca、Mg元素含量之间的相关性分析

3.4 土壤、根系和叶片C、N、P、K、Ca、Mg生态化学计量学总体特征

3.4.1 土壤养分含量与化学计量总体特征

3.4.2 根系养分含量与化学计量总体特征

3.4.3 叶片养分含量与化学计量总体特征

3.4.4 不同生活型树种叶片养分含量及化学计量对比

3.5 土壤、根系和叶片之间C、N、P、K、Ca、Mg含量的相关性分析

3.5.1 土壤和根系C、N、P、K、Ca、Mg含量的相关性分析

3.5.2 土壤和叶片C、N、P、K、Ca、Mg含量的相关性分析

3.5.3 根系和叶片C、N、P、K、Ca、Mg含量的相关性分析

4.1 结论

4.2 讨论

4.2.1 人工风景林树种与天然次生林优势树种生态化学计量学特征比较

4.2.2 粤北石灰岩山地风景林树种与其他地区植物叶片养分特征比较

4.2.3 土壤、根系和叶片之间营养元素含量的关系探讨

4.2.4 不同风景林树种生长的限制性元素判断与相关建议