土壤磷添加對速生期杉木葉片性狀和磷組分分配的影響研究

摘要：[目的]選取亞熱帶地區10年生杉木人工林，探究其葉片性狀對土壤P添加的響應以及葉片磷組分隨P添加的分配模式變化，為提高杉木人工林生產力提供一定的科學依據。[方法]選定3塊樣地，在每塊樣地設置6個處理，每個處理隨機施P量分別為0（CK）、60（P1）、120（P2）、180（P3）、240（P4）、300（P5）kg·hm-2·a-1，進行為期3年的模擬P沉降控制實驗。研究了比葉面積（SLA）、葉干物質含量（LD-MC）、葉氮（N）、葉磷（P）、N/P、葉片最大凈光合速率（Amax）、光合氮磷利用效率（PNUE、PPUE）和核酸磷（nucleic acids）、脂質磷（phospholipids）、代謝磷（metabolic）、殘渣磷（residual）、無機磷（Pi）的響應及其相關性。[結果]與CK相比較，P2、P3處理下SLA增加了37.9％、25.7％，LDMC減少了9.4％、12.5％；不同梯度土壤P添加下葉N含量無顯著差異，但葉P含量比CK增加29.4％～49.4％，N/P相對CK減少18.2％～27.3％；P3處理下PNUE、PPUE和Amax均達到最大值，相對CK分別增加174.9％、116.4％、125 9％；除P2、P3處理外，葉片磷組分更傾向于增加核酸磷比例，P3處理主要偏向于增加代謝磷分配，而且代謝磷和PNUE呈現正相關也表明其是葉片凈光合速率提高的重要因素。[結論]P3處理下的Amax最高，顯著提高了PNUE和PPUE，可以有效緩解杉木的P限制狀況，促進了杉木的生長發育。

關鍵詞：杉木；土壤磷添加；功能性狀；葉片磷組分；相關性

中圖分類號：S791.27 文獻標識碼：A 文章編號：1001-1498（2024）04-0024-09

土壤養分，對植物的生長發育具有極其重要的作用，特別是氮（N）和磷（P）作為植物的基本營養元素，對葉片代謝能力有強烈的控制作用。許多土壤中N或P對植物的供給十分有限，大多數原生生態系統會受到明顯的N或P限制。與N相比，P作為僅次于N的限制植物生長的第二大營養元素，對植物生長限制作用的相關研究相對較少。一般認為，溫帶森林生態系統的生產力主要受N有效性限制，而熱帶和亞熱帶森林生態系統的生產力則主要受P有效性限制。在亞熱帶地區，由于過高的N沉降導致土壤酸化和養分失調，從而減少了土壤P素的有效性。在低P條件下，許多植物已經進化出相應的P利用策略，以提高P的獲取和利用效率，包括增加單位葉面積質量（LMA）、提高光合磷利用效率（PPUE）等。

葉片磷組分的分配已經成為探索植物對缺P環境適應性的重要手段。P在植物體內的組分分配是植物面對低P限制時的重要機制。在相關研究中，葉片磷組分一般分為核酸磷（nucleic acids）、脂質磷（phospholipids）、代謝磷（metabolic）、殘渣磷（residual）4個，本研究還測量了無機磷（Pi）含量，以計算真正代謝磷含量。研究認為，缺P條件下，植物會減少非代謝磷組分比例，以此緩解植物光合作用對葉P的總體需求；也有研究發現在缺磷土壤中，植物通過合成不含P的脂質以減少對磷脂中P的投入，來維持葉片代謝磷濃度。對于低P條件下，植物光合碳同化率與葉片磷組分的關系已有一定研究，但不同P梯度養分添加下，葉片磷組分對于土壤養分有效性變化的響應研究相對較少。所以探究養分添加對葉片磷組分積累和吸收的影響，以及其與植物光合作用之間的關系，對提高關于亞熱帶陸地生態系統P限制狀況的認識有重要意義。