佛山云勇生态林养护中心针阔混交林叶片光合 和养分特性研究
2018-01-28冯慧芳佘汉基黄威龙
冯慧芳 佘汉基 黄威龙
摘要：以广东省佛山市高明区云勇生态林养护中心的一个针阔混交林为研究对象，对其叶片光合和养分特性进行了研究，以期为阔混交林的合理经营提供依据。结果表明：针阔混交林光合特性较弱，固碳释氧能力一般，但蒸腾作用较强;针阔混交林的叶片养分含量不高，表明树木吸收的营养元素较少，可能与土壤中所含养分含量较低有关。
关键词：人工林;叶片光合特性;叶片养分
中图分类号：S688
文献标识码：A
文章编号：1674-9944（2018）6-0156-03
1引言
叶片是植物养分最集中及对营养元素丰缺最敏感的部分，综合反映植物生长发育的状况、对需求养分吸收的能力、对环境的适应程度以及土壤养分的有效性。光合作用反映了植物同化物质的能力，植物对光照的利用效率与植物本身的外部形态特征、生长状态及生态环境密切相关，其参数可用来研究环境对植物的影响。因此对叶片养分和光合参数的探讨，能够分析植物生长现状，了解植物与环境的关系，为林分管理提供重要依据。
前人对树种叶片养分和光合特性的研究集中在华南地区常绿阔叶林。本文以广东省佛山市云勇生态林养护中心的一个针阔混交林作为研究对象，分析其树种叶片养分和光合特征，以期为生态公益林的针阔混交林的管理提供参考。
2材料与方法
2.1试验地状况
试验地位于广东省佛山市高明区云勇生态林养护中心（112°40'E，22°43'N），属亚热带季风气候，年平均气温22.5℃，1月（最冷月），平均13.9℃，7月（最热月），平均29.2℃;年均降雨量2000mm左右，集中于夏季;年平均相对湿度80%。地势属丘陵地带，土壤母岩为花岗岩，土壤为酸性赤红壤（pH值<5），土层厚（达1m以上）而肥沃。
2005年起，为了营造生态公益林，对原杉木（Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook）林进行皆伐改造，引入不同类型乡土树种造林。在打吊坑林地栽种黎蒴（Castanopsis fissa）、荷木（Schima superba）和米老排（Mytilaria laosensis Hamamelidaceae）。林分的海拔、坡向、坡度和郁闭度分别为434m、NW56°、40°和0.8。树木的生长情况见表1。
2.2光合作用的测定
测定时间为天气晴朗的上午9：00--11：30，每一种树种选取5株生长一致无病虫害的个体，每株个体选取的5枚成熟叶测定光合作用参数。光合作用参数采用11-6400便携式光合系统分析仪测定，使用标准叶室（2cm×3cm），在开放气路下测定植物净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）。使用红蓝光源，光强1200μ/mol·m-2·S-2，CO2浓度为400μmol·mol-1，流速500μmol·S-1。
2.3叶片养分的测定
每种树种选取10株生长良好、具代表性的植株，在不同植株上随机采摘30枚完整、具代表性的成熟叶片，放人密封袋，带回实验室，用去离子水润湿纱布并擦拭干净。将叶片分类放在信封中放入烘箱，在105℃下杀青20min，于80℃下烘干至干重。随后将烘干的叶子磨成粉末，分析测定其N、P、K、Ca和Mg含量。N采用浓H2SO4混合催化法进行消煮;半微量凯氏定N法测定;P采用钼锑抗比色法测定;K用火焰光度法测定;Ca、Mg用ICP等离子体光谱仪测定，每个样品重复测定3次。
2.4数据处理以及分析
数据统计分析和图表使用由Microsoft Excle和SPSS22.0软件系统完成。单个类型的指标采取单因素多重比较（Anova）比较法。
3结果与分析
3.1光合特性
由表2可知，打吊坑针阔混交林中树种的Pn排序为荷木（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显著大于黎蒴（P<0.05）; Gs排序为米老排（0.10μmol·m-2·s-1）>荷木（0.09μmol·m-2·s-1）>黎蒴（0.07μmol·m-2·s-1），Ci排序为黎蒴（345.35μmol·m-2·s-1）>米老排（315.13μmol·m-2·s-1）>荷木（295.93μmol·m-2·s-1），Tr排序为米老排（2.79μ mol·m-2·s-1）>荷木（2.53μmol·m-2·s-1）>黎蒴（1.95μmol·m-2·s-1），3种树种之间的Gn、Tr和Ci差异显著（P<0.05）。
3.2叶片养分
由表3可知，针阔混交林中树种N含量排序为荷木（21.71g·kg-1）>黎蒴（18.87g·kg-1）>米老排（16.51g·kg-1），3種树种的N含量之间有显著差异（P<0.05）;P含量排序为米老排（1.18g·kg-1）>黎蒴（1.14g·kg-1）>荷木（1.08g·kg-1），荷木的P含量显著小于米老排以及黎蒴的含量（P<0.05）;K含量排序为荷木（18.90g·kg-1）>米老排（13.36g·kg-1）>黎蒴（11.87g·kg-1），Ca含量排序为荷木（8.09g·kg-1）>米老排（6.89g·kg-1）>黎蒴（4.20g·kg-1），，Mg含量排序为米老排（1.94g·kg-1）>荷木（1.71g·kg-1）>黎蒴（1.54g·kg-1），3种树种间的K和Ca和Mg含量差异显著（P<0.05）。
4结论与讨论
4.1树种光合特性
光合作用影响植物生长、产量及其抗逆性，而叶片是高等植物重要的光合器官，其光合能力直接影响植物的生产及生存能力。本研究中，针阔混交林树种的叶片Pn、Gs和Ci均低于刘伟新测得韶关黎蒴、火力楠、樟树和山杜英的对应值，说明打吊坑针阔混交林总体的光合特性较弱，固碳释氧能力一般。针阔混交林树种的叶片Tr低于刘伟新测量结果，说明其降温增湿效应较强，即通过蒸腾作用吸收周围环境中的热量降低空气温度，同时向环境中释放水分增加空气湿度的能力较强，相应的耗水量可能较大。总体来看米老排固定CO2，和释放O2，方面的能力强，有利于提高周围环境的空气质量，同时其蒸腾作用强，有利于降温增湿。
4.2树种叶片养分
植物叶片是植物体生理代谢最活跃的部位，能灵敏反映植物生理状态，而植物叶片养分影响植物的生长和光合作用，能够反映土壤肥力状况。本研究中，打吊坑针阔混交林树种叶片N、P、K、Ca和Mg平均含量分别为19.03、1.13、14.71、6.39和5.19g/kg，低于Han等报道的全国尺度植被叶片的N含量均值（20.24g/kg），Oleksyn等报道的全球尺度陆生植物叶片的P含量（1.77g/kg），秦海等报道的中国660种的陆生植物叶片K含量均值（12.57g/kg）。总体来说，针阔混交林树种的N和P含量水平不高，反映树体对营养元素吸收较少，可能与土壤中所含养分含量较低有关，其原因可能是样地属于酸性赤红土，不仅土壤P有效性低导致植物没有吸收足够的P养分。K含量较高，可能与土壤为花岗岩发育的酸性赤红壤，钾长石含量较高，风化后增加了钾的含量。此外华南地区充沛的雨水会加速土壤中K、Mg的淋溶，导致土壤养分的供给不足。此外，打吊坑针阔混交林中，树种叶片养分含量最高的为荷木，说明荷木在该地生长发育较好，环境适应能力较强。
