佛山云勇生態林養護中心針闊混交林葉片光合 和養分特性研究

馮慧芳 佘漢基 黃威龍

摘要：以廣東省佛山市高明區云勇生態林養護中心的一個針闊混交林為研究對象，對其葉片光合和養分特性進行了研究，以期為闊混交林的合理經營提供依據。結果表明：針闊混交林光合特性較弱，固碳釋氧能力一般，但蒸騰作用較強;針闊混交林的葉片養分含量不高，表明樹木吸收的營養元素較少，可能與土壤中所含養分含量較低有關。

關鍵詞：人工林;葉片光合特性;葉片養分

中圖分類號：S688

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）6-0156-03

1引言

葉片是植物養分最集中及對營養元素豐缺最敏感的部分，綜合反映植物生長發育的狀況、對需求養分吸收的能力、對環境的適應程度以及土壤養分的有效性。光合作用反映了植物同化物質的能力，植物對光照的利用效率與植物本身的外部形態特征、生長狀態及生態環境密切相關，其參數可用來研究環境對植物的影響。因此對葉片養分和光合參數的探討，能夠分析植物生長現狀，了解植物與環境的關系，為林分管理提供重要依據。

前人對樹種葉片養分和光合特性的研究集中在華南地區常綠闊葉林。本文以廣東省佛山市云勇生態林養護中心的一個針闊混交林作為研究對象，分析其樹種葉片養分和光合特征，以期為生態公益林的針闊混交林的管理提供參考。

2材料與方法

2.1試驗地狀況

試驗地位于廣東省佛山市高明區云勇生態林養護中心（112°40'E，22°43'N），屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫22.5℃，1月（最冷月），平均13.9℃，7月（最熱月），平均29.2℃;年均降雨量2000mm左右，集中于夏季;年平均相對濕度80%。地勢屬丘陵地帶，土壤母巖為花崗巖，土壤為酸性赤紅壤（pH值<5），土層厚（達1m以上）而肥沃。

2005年起，為了營造生態公益林，對原杉木（Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook）林進行皆伐改造，引入不同類型鄉土樹種造林。在打吊坑林地栽種黎蒴（Castanopsis fissa）、荷木（Schima superba）和米老排（Mytilaria laosensis Hamamelidaceae）。林分的海拔、坡向、坡度和郁閉度分別為434m、NW56°、40°和0.8。樹木的生長情況見表1。

2.2光合作用的測定

測定時間為天氣晴朗的上午9：00--11：30，每一種樹種選取5株生長一致無病蟲害的個體，每株個體選取的5枚成熟葉測定光合作用參數。光合作用參數采用11-6400便攜式光合系統分析儀測定，使用標準葉室（2cm×3cm），在開放氣路下測定植物凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）。使用紅藍光源，光強1200μ/mol·m^-2·S^-2，CO₂濃度為400μmol·mol^-1，流速500μmol·S^-1。

2.3葉片養分的測定

每種樹種選取10株生長良好、具代表性的植株，在不同植株上隨機采摘30枚完整、具代表性的成熟葉片，放人密封袋，帶回實驗室，用去離子水潤濕紗布并擦拭干凈。將葉片分類放在信封中放入烘箱，在105℃下殺青20min，于80℃下烘干至干重。隨后將烘干的葉子磨成粉末，分析測定其N、P、K、Ca和Mg含量。N采用濃H₂SO₄混合催化法進行消煮;半微量凱氏定N法測定;P采用鉬銻抗比色法測定;K用火焰光度法測定;Ca、Mg用ICP等離子體光譜儀測定，每個樣品重復測定3次。

2.4數據處理以及分析

數據統計分析和圖表使用由Microsoft Excle和SPSS22.0軟件系統完成。單個類型的指標采取單因素多重比較（Anova）比較法。

3結果與分析

3.1光合特性

由表2可知，打吊坑針闊混交林中樹種的Pn排序為荷木（5.58μmol·m^-2·s^-1）>米老排（5.25μmol·m^-2·s^-1）>黎蒴（2.18μmol·m^-2·s^-1），荷木和米老排的Pn顯著大于黎蒴（P<0.05）; Gs排序為米老排（0.10μmol·m^-2·s^-1）>荷木（0.09μmol·m^-2·s^-1）>黎蒴（0.07μmol·m^-2·s^-1），Ci排序為黎蒴（345.35μmol·m^-2·s^-1）>米老排（315.13μmol·m^-2·s^-1）>荷木（295.93μmol·m^-2·s^-1），Tr排序為米老排（2.79μ mol·m^-2·s^-1）>荷木（2.53μmol·m^-2·s^-1）>黎蒴（1.95μmol·m^-2·s^-1），3種樹種之間的Gn、Tr和Ci差異顯著（P<0.05）。

3.2葉片養分

由表3可知，針闊混交林中樹種N含量排序為荷木（21.71g·kg^-1）>黎蒴（18.87g·kg^-1）>米老排（16.51g·kg^-1），3種樹種的N含量之間有顯著差異（P<0.05）;P含量排序為米老排（1.18g·kg^-1）>黎蒴（1.14g·kg^-1）>荷木（1.08g·kg^-1），荷木的P含量顯著小于米老排以及黎蒴的含量（P<0.05）;K含量排序為荷木（18.90g·kg^-1）>米老排（13.36g·kg^-1）>黎蒴（11.87g·kg^-1），Ca含量排序為荷木（8.09g·kg^-1）>米老排（6.89g·kg^-1）>黎蒴（4.20g·kg^-1），，Mg含量排序為米老排（1.94g·kg^-1）>荷木（1.71g·kg^-1）>黎蒴（1.54g·kg^-1），3種樹種間的K和Ca和Mg含量差異顯著（P<0.05）。

4結論與討論

4.1樹種光合特性

光合作用影響植物生長、產量及其抗逆性，而葉片是高等植物重要的光合器官，其光合能力直接影響植物的生產及生存能力。本研究中，針闊混交林樹種的葉片Pn、Gs和Ci均低于劉偉新測得韶關黎蒴、火力楠、樟樹和山杜英的對應值，說明打吊坑針闊混交林總體的光合特性較弱，固碳釋氧能力一般。針闊混交林樹種的葉片Tr低于劉偉新測量結果，說明其降溫增濕效應較強，即通過蒸騰作用吸收周圍環境中的熱量降低空氣溫度，同時向環境中釋放水分增加空氣濕度的能力較強，相應的耗水量可能較大。總體來看米老排固定CO₂，和釋放O₂，方面的能力強，有利于提高周圍環境的空氣質量，同時其蒸騰作用強，有利于降溫增濕。

4.2樹種葉片養分

植物葉片是植物體生理代謝最活躍的部位，能靈敏反映植物生理狀態，而植物葉片養分影響植物的生長和光合作用，能夠反映土壤肥力狀況。本研究中，打吊坑針闊混交林樹種葉片N、P、K、Ca和Mg平均含量分別為19.03、1.13、14.71、6.39和5.19g/kg，低于Han等報道的全國尺度植被葉片的N含量均值（20.24g/kg），Oleksyn等報道的全球尺度陸生植物葉片的P含量（1.77g/kg），秦海等報道的中國660種的陸生植物葉片K含量均值（12.57g/kg）。總體來說，針闊混交林樹種的N和P含量水平不高，反映樹體對營養元素吸收較少，可能與土壤中所含養分含量較低有關，其原因可能是樣地屬于酸性赤紅土，不僅土壤P有效性低導致植物沒有吸收足夠的P養分。K含量較高，可能與土壤為花崗巖發育的酸性赤紅壤，鉀長石含量較高，風化后增加了鉀的含量。此外華南地區充沛的雨水會加速土壤中K、Mg的淋溶，導致土壤養分的供給不足。此外，打吊坑針闊混交林中，樹種葉片養分含量最高的為荷木，說明荷木在該地生長發育較好，環境適應能力較強。