撫育對長柄雙花木葉枝氮磷鉀生態(tài)化學(xué)計(jì)量的影響

摘要：長柄雙花木Disanthus cercidifoliusvar.longipes為國家Ⅱ級保護(hù)野生植物，有關(guān)撫育間伐對長柄雙花木地徑、樹高生長及葉枝氮（N）、磷（P）、鉀（K）的生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的影響尚未被認(rèn)識。以錢江源國家森林公園長柄雙花木群落為對象，建立未撫育（對照）、上層撫育、下層撫育、全撫育等4處理3重復(fù)的定位樣地，監(jiān)測了該植物地徑、樹高的年生長量，采樣分析了葉片、枝條的N、P、K含量，并計(jì)算其化學(xué)計(jì)量。結(jié)果表明：撫育促進(jìn)了長柄雙花木的生長，與對照相比，地徑、樹高年生長量顯著增加了20.0%～40.0%、20.0%～90.0%（P＜0.05）；全撫育葉片P含量顯著下降（P＜0.05），而K含量顯著增加（P＜0.05）；枝條N含量在全撫育后顯著下降（P＜0.05），K含量在上層撫育后也顯著降低（P＜0.05）；下層撫育和全撫育后葉片N∶P、K∶P顯著升高（P＜0.05），葉片N∶K顯著下降（P＜0.05），上層撫育顯著提高了枝條N∶P、N∶K（P＜0.05）。葉片中共有10對元素及化學(xué)計(jì)量比間的相關(guān)性達(dá)顯著或極顯著水平（P＜0.05或P＜0.01），枝條中僅有N∶P與N∶K具有顯著性相關(guān)（P＜0.05）。綜上，撫育促進(jìn)了長柄雙花木的生長，改變了N、P、K在葉片、枝條中的積累與分配。

關(guān)鍵詞：撫育；長柄雙花木；葉片；枝條；生態(tài)化學(xué)計(jì)量

中圖分類號：S718.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：0253?2301（2024）10?0057?06

DOI：10.13651/j.cnki.fjnykj.2024.10.009

夏晨晨，王紀(jì)杰，童瑋，等.撫育對長柄雙花木葉枝氮磷鉀生態(tài)化學(xué)計(jì)量的影響[J].福建農(nóng)業(yè)科技，2024，55（10）：57?62.

Effect of Tending on the Ecological Stoichiometry of Nitrogen，Phosphorus and Potassium in theLeaves and Branches of Disanthus cercidifolius var.Longipes

XIA Chen-chen1，WANG Ji-jie2，TONG Wei3，MIAO Lu-yang1，WANG Yue-ling1，WANG Guo-zhong1，ZHENG Wei-jian1，JIANG Nian-chun1*

（1.Kaihua County Forest Farm，Kaihua，Zhejiang 324300，China;2.Sichuan Institute Forestry and GrasslandInvestigation and Planning，Chengdu，Sichuan 610081，China;3.College of Environmental and Resource Sciences，Zhejiang A&F University，Hangzhou，Zhejiang 311300，China）

Abstract：Disanthus cercidifolius var.longipes is a second-class protected wild plant in China.The effects of thinning and nurturing on the ground diameter，tree height growth，and the ecological stoichiometric characteristics of nitrogen（N），phosphorus（P）and potassium（K）in the leaves and branches of D.cercidifolius var.longipes have not been fully understood.By taking the community of D.cercidifolius var.longipes in Qianjiangyuan National Forest Park as the object of study，the four-treatment and three-replicate permanent plot was established，including no nurturing（control），upper nurturing，lower nurturing，and full nurturing.The annual growth of ground diameter and tree heightof the plant was monitored.The N，P，and K contents in the leaves and branches were sampled and analyzed，and theirstoichiometry was calculated.The results showed that nurturing promoted the growth of D.cercidifolius var.longipes.Compared with the control，the annual growth of ground diameter and tree height significantly increased by 20.0%?40.0%and 20.0%?90.0%（P＜0.05）.After full nurturing，the P content in the leaves significantly decreased（P＜0.05），while the K content significantly increased（P＜0.05）.The N content in the branches significantly decreased after full nurturing（P＜0.05），and the K content also significantly decreased after upper story nurturing（P＜0.05）.The N∶P and K∶P in the leaves of D.cercidifolius var.longipes plant significantly increased after lower and full nurturing（P＜0.05），while the N∶K in the leaves significantly decreased（P＜0.05）.The upper story thinning significantly increased the N∶P and N∶K in the branches（P＜0.05）.There were 10 pairs of elements and stoichio-metric ratios in the leaves that showed significant or extremely significant level correlations（P＜0.05 or P＜0.01），and only N∶P and N∶K in the branches showed significant correlations（P＜0.05）.In summary，nurturing promoted the growth of D.cercidifolius var.longipes，and changed the accumulation and distribution of N，P，and K in leaves and branches.

Key words：Tending；Disanthus cercidifolius var.Longipes；Leaves；Branches；Ecological stoichiometry

氮（N）、磷（P）、鉀（K）是植物生長的必需元素，不同植物葉片、枝條中這些營養(yǎng)元素含量及其化學(xué)計(jì)量比具有相對的穩(wěn)定性，可以作為判斷植物生長的限制性營養(yǎng)元素指標(biāo)[1]，已在珙桐Davida involucrate、梵凈山冷杉Abies fanjingshanensis、天目鐵木Ostrya rehderiana等珍稀瀕危植物[2?3]中進(jìn)行了相關(guān)的研究，促進(jìn)了這些瀕危物種保護(hù)。

長柄雙花木Disanthus cercidifolius var.longipes為國家Ⅱ級重點(diǎn)保護(hù)野生植物[4]，零星分布于浙江、江西、湖南、廣東的極少部分地區(qū)，葉形葉色美麗，花型花色精致。對長柄雙花木的研究主要集中于種群結(jié)構(gòu)、群落特征及植物區(qū)系等[5?9]，磷素是限制該植物生長的主要營養(yǎng)元素[10]，長柄雙花木對光照的需求特性表現(xiàn)為中性樹種，上層林木砍伐后將有可能形成以該植物為優(yōu)勢種的灌叢群落[11]。研究發(fā)現(xiàn)清理母樹臨近植物的枝葉、去除林下灌木等措施，促進(jìn)了百山祖冷杉幼苗和母樹的生長，為百山祖冷杉有效保育提供了技術(shù)支持[12]。撫育是否能促進(jìn)長柄雙花木的生長？是否對該植物氮磷鉀化學(xué)計(jì)量比也產(chǎn)生影響？基于以上問題，本研究在錢江源國家森林公園設(shè)置了上層撫育、下層撫育、全撫育等3種生境改良措施的長柄雙花木樣地，并以未撫育作為對照，定位監(jiān)測長柄雙花木的地徑、樹高生長，采樣并分析不同撫育長柄雙花葉片、枝條的氮、磷、鉀含量，闡明不同撫育對該植物生長及葉枝N、P、K化學(xué)計(jì)量的影響，可為長柄雙花木有效保護(hù)的生境管理提供基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于浙江省開化縣齊溪鎮(zhèn)錢江源國家森林公園，分布中心地理位置為29°24′05″N，118°13′15″E。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫16.3℃，極端最高氣溫41.3℃，極端最低氣溫-11.2℃，穩(wěn)定通過10℃的天數(shù)為237.4 d，≥10℃積溫5 125.4℃。無霜期250 d，年平均降水量1 909 mm，年平均相對濕度81%，年日照時數(shù)1 785.1 h[10]。土壤為發(fā)育于花崗巖的紅壤，土壤pH 5.3，土壤有機(jī)碳26.1 g·kg?1，堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別為103.3、4.2、104.8 mg·kg?1。主要喬木層樹種為杉木，年齡32 a，平均胸徑20.5 cm，平均樹高14.0 m。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與采樣

2022年6月，在長柄雙花木分布區(qū)建立4種不同樣地，分別為未撫育（對照）、上層撫育、下層撫育和全撫育，面積分別為200 m2，重復(fù)3次，不同樣地的撫育措施見表1。每個樣地中至少包含5叢自然生長的樹齡一致的長柄雙花木。

2022年9月，調(diào)查不同樣地中5叢長柄雙花木的地徑和樹高，并進(jìn)行定株標(biāo)識；2023年9月，對長柄雙花木生長情況進(jìn)行復(fù)測，以計(jì)算地徑和樹高年生長量；同時用修枝剪采集調(diào)查植株東、西、南、北4個方向一年生的枝條、葉片，帶回實(shí)驗(yàn)室備用[13]。

1.3樣品處理與測定

采回的樣品在實(shí)驗(yàn)室中用去離子水清洗后于105℃殺青30 min，而后在80℃烘干至恒重，用高速粉碎機(jī)將樣品粉碎過0.149 mm后備用。N含量采用碳氮元素分析儀測定；H2SO4-H2O2消煮，采用鉬藍(lán)比色-分光光度法測定P含量，火焰分光光度法測定K含量[14]。

2結(jié)果與分析

2.1撫育對長柄雙花木生長的影響

由圖1可知，撫育促進(jìn)了長柄雙花木的生長，與對照相比，撫育后長柄雙花木的地徑年生長量顯著增粗了20.0%～40.0%（P＜0.05），株高年生長量顯著增高了20.0%～90.0%（P＜0.05）。

2.2撫育對長柄雙花木葉枝氮磷鉀含量的影響

2.2.1葉枝氮含量由圖2可知，長柄雙花木葉片N含量介于43.31～48.65 g·kg?1，不同撫育措施間沒有顯著性差異（P＞0.05）；枝條N含量介于17.99～24.66 g·kg?1，與對照相比，全撫育后枝條N含量顯著下降了18.2%（P＜0.05），也顯著低于上層撫育和下層撫育（P＜0.05）。

2.2.2葉枝磷含量由圖3可知，長柄雙花木葉片P含量介于0.56～0.78 g·kg?1，與對照相比，全撫育后葉片P含量顯著下降了27.9%（P＜0.05）；枝條P含量介于0.47～0.55 g·kg?1，不同撫育措施間沒有顯著性差異（P＞0.05）。

2.2.3葉枝鉀含量由圖4可知，長柄雙花木葉片K含量介于12.09～16.47 g·kg?1，與對照相比，下層撫育、全撫育后葉片K含量顯著提高了32.7%～35.1%（P＜0.05），也顯著高于上層撫育（P＜0.05））；枝條K含量介于2.95～4.05 g·kg?1，與對照相比，上層撫育后枝條K含量顯著下降了16.2%（P＜0.05），也顯著低于下層撫育（P＜0.05）。

2.3 撫育對長柄雙花木葉枝氮磷鉀化學(xué)計(jì)量比的影響

2.3.1 葉枝氮磷比 由圖 5 可知，長柄雙花木葉片N∶P介于57.45～82.22，與對照相比，下層撫育、全撫育后葉片N∶P顯著提高了31.8%～42.8%（P＜0.05），也顯著高于上層撫育（P＜0.05）；枝條N∶P介于37.6～52.3，與對照相比，上層撫育后枝條N∶P顯著提高30.2%（P＜0.05），也顯著高于全撫育（P＜0.05）。

2.3.2葉枝氮鉀比由圖6可知，長柄雙花木葉片N：K介于2.84～3.66，與對照相比，下層撫育、全撫育后葉片N∶K顯著下降了19.4%～22.5%（P＜0.05），也顯著低于上層撫育（P＜0.05）；枝條N∶K介于4.67～8.35，與對照相比，上層撫育后枝條N∶K顯著提高了33.8%（P＜0.05），而全撫育后枝條N∶K顯著下降了25.3%（P＜0.05）。

2.3.3葉枝鉀磷比由圖7可知，長柄雙花木葉片K∶P介于15.72～28.94，與對照相比，下層撫育、全撫育后葉片K∶P顯著上升了63.5%～84.1%（P＜0.05），也顯著高于上層撫育（P＜0.05）；枝條K∶P介于6.26～8.06，與對照相比，下層撫育后枝條K∶P顯著提高25.3%（P＜0.05），也顯著高于上層撫育（P＜0.05））。

2.4長柄雙花木葉枝氮磷鉀化學(xué)計(jì)量與生長的相關(guān)性

由表2可知，長柄雙花木葉片P與K、N∶P、K∶P呈顯著或極顯著（P＜0.05或P＜0.01）負(fù)相關(guān)，與N∶K呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；葉片K與N∶P、K∶P呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與N∶K呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；葉片N∶P與N∶K間呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與K∶P呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；葉片N∶K與K∶P呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。

由表 3 可知，長柄雙花木枝條 N∶P 與 N∶K 的 相關(guān)性達(dá)顯著水平（P＜0.05）。葉、枝氮磷鉀含 量及化學(xué)計(jì)量比與地徑、株高間的相關(guān)性均不顯著 （P＞0.05）。

3討論與結(jié)論

撫育是適時適量伐除部分林木，調(diào)整林分密度，優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)，促進(jìn)林木生長的營林措施[15]。本研究表明撫育促進(jìn)了長柄雙花木的生長，地徑、株高年生長量增加了20.0%～40.0%、20.0%～90.0%，這與前人研究結(jié)果相似[16]。

不同植物葉片N、P、K含量具有一定的內(nèi)穩(wěn)性，同時體現(xiàn)了不同植物對環(huán)境的適應(yīng)性。本研究中長柄雙花木葉片N、P、K平均含量為45.65、0.68、14.23 g·kg?1，其中N含量高于全國常綠木本植物葉片（14.71 g·kg?1）[17]，主要原因是落葉樹種葉片N含量高于常綠樹種[18]；P含量則低于全國常綠木本植物（0.96 g·kg?1）[18]；K含量高于全國灌叢（8.38 g·kg?1）水平[19]。與前人研究結(jié)果相比，葉片N、K較高，而P含量則較低[10]。下層撫育和全撫育后的長柄雙花木葉片P含量顯著下降，而K含量顯著增加，這與間伐后白樺葉片磷含量顯著低于未間伐的研究結(jié)果一致[20]。全撫育后的枝條N含量顯著降低，上層撫育后枝條K含量也顯著下降，這與撫育提高了山楊枝條N含量的結(jié)果相反[20]，這主要是不同樹種、不同器官對氮磷需求及利用能力不同所引起的。

N、P、K三者之間的比值可以作為判斷植物生長的限制性元素。當(dāng)N∶P小于14或大于16時，植物生長的限制性元素分別是N素或P素[21]，當(dāng)N∶K＞2.1、K∶P＜3.4時，K是植物生長的限制性元素[22]。本研究中長柄雙花木葉枝N∶P為37.6～82.2，N∶K為2.84～8.35，K∶P為6.26～28.94，表明P是限制該植物生長主要元素，這與前人研究結(jié)果一致[10]。下層撫育和全撫育后的長柄雙花木葉片N∶P、K∶P顯著升高，葉片N∶K顯著下降，上層撫育顯著提高了長柄雙花木枝條N∶P、N∶K，這進(jìn)一步說明撫育有利于N、K在葉枝中的積累，但并沒有減輕磷素對長柄雙花木生長的影響。

長柄雙花木葉枝N、P、K及其化學(xué)量比與地徑、樹高生長的相關(guān)性分析表明，葉片中共有10對元素或化學(xué)計(jì)量比間的相關(guān)性達(dá)顯著或極顯著水平（P＜0.05，0.01），而枝條中僅N∶P與N∶K的相關(guān)性達(dá)顯著水平（P＜0.05），化學(xué)元素及計(jì)量比與地徑、樹高生長間沒有顯著性相關(guān)（P＞0.05）。

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（責(zé)任編輯：柯文輝）