天宝岩典型常绿阔叶林下植被CNP含量及化学计量特征

黄雍容 高伟 黄石德 林捷

摘要：本文以天宝岩常绿阔叶林林下植被为研究对象，对灌木层和草本层优势植物各器官C、N和P含量进行测定，对其生态化学计量特征及其养分利用策略进行研究。结果表明（1）灌木层优势植物C含量显著高于草本层，草本层植被N和P含量略大于灌木层，但结果不显著。（2）灌木层优势植物枝器官的C含量显著高于叶和根;叶的N和P含量显著高于其他器官。草本层优势植物地上部分的C、N和P含量均高于地下部分，其中C含量无显著差异，地上部分N和P含量显著高于地下部分。（3）该群落灌木层优势植物的N、P利用效率较草本层优势植物高，灌木层优势植物的干器官以及草本层地下部分N、P利用效率较高，灌木层和草本层植物生长受P元素限制。

关键词：天宝岩;灌木层;草本层;器官;化学计量

Abstract：In order to understand the ecostoichiometric characteristics and nutrient utilization strategy of the understory vegetation of evergreen broad-leaved forest in Tianbaoyan， the carbon （C）， nitrogen （N）， phosphorus （P） concentrations of different organs of the dominant plants in shrub layer and herb layer were explored. The results show that （1） the C content of the shrub layer was significantly higher than the herb layer， yet the N and P contents had no significant difference between the two. （2）In the dominant plants of shrub layer， the C content of the stem was significantly higher than that of leave and root，the N and P contents of the leave were significantly higher than that of other organs. In the dominant plants of herb layer， the C， N and P contents of the upground part were all higher than those of the underground part， but no significant difference in C content， the N and P contents showed significantly difference.（3） Base on stoichiometry， the N and P’s utilization efficiency of the dominant plants in shrub layer were higher than those in herb layer， the growth of plants in shrub layer and herb layer were restricted by P-element， the N and P’s utilization efficiency of the stem of the dominant plants in shrub layer were high， as so as those of the underground part of herb layer.

Key words： Tianbaoyan;shrub layer;herb layer;organ;stoichiometry characteristics

天寶岩自然保护区位于福建省永安市，地处福建省中部，系南亚热带到中亚热带过渡地带，居于福建省两大山脉——武夷山脉和戴云山脉中间，区内生态系统多样性十分丰富，有8个植被类型39个群系，地带性植被为常绿阔叶林。林下植被是森林生态系统重要的组成部分，在保持生物多样性、维持系统稳定性以及生态系统养分循环过程中扮演重要角色[1]。生态化学计量特征是一定区域范围内种群或群落对主要元素的分配和利用状况，对其进行研究有助于认识一定生境条件下植物的养分利用策略及养分限制状况，对于解释植物与生境的耦合关系具有重要意义[2-7]。

为了解福建省天宝岩常绿阔叶林的生态化学计量特征及其养分利用策略，本文以天宝岩常绿阔叶林林下植被为研究对象，对其生物多样性进行调查，在调查结果的基础上，采集重要值前50%的植物种类样品，测定灌木层植物（干、枝、叶和根）及草本层植物（地上和地下）的C、N、P含量，分析林下植被不同器官C、N、P含量及其比值，探讨其养分利用策略，探讨其养分利用策略及限制营养元素，为天宝岩常绿阔叶林群落的养分利用效率评价提供科学依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况

在福建天宝岩森林生态系统定位监测站固定大样地内（N25°57'10"，E117°13'14"），设置3个20 m×20 m样方，进行植物样品采集。样地位于保护区海拔700m的常绿阔叶林内，属南亚热带到中亚热带过渡地带，年平均气温15℃，年平均降水量2039 mm，降雨多集中于5～9月，无霜期290天，年平均相对湿度80%以上。地带性土壤为花岗岩和砂岩风化发育成的红壤。

1.2 样品采集

根据物种多样性调查的结果，将灌木层和草本层植物种类的重要值分别从大到小排位，选择重要值累计>50%的优势灌木（6种）和草本（4种）植被（见表1），每种选健康的植株3株进行采集，灌木分枝、干、叶和根装入保鲜袋，草本植物分地上和地下部分进行采样，共采集样品96个，带回实验室洗净后用纸吸干称取鲜重，置于105℃的烘箱中杀青半小时，然后于65℃烘干至恒重，称取干重后粉碎、过2 mm筛，待测。

1.3测定方法

采用元素分析仪（EURO Vector EA 3000， Italy）测定全碳和全氮含量。采用比色法测定全磷含量，方法为称取0.30 g样品，加入5 ml HNO3+1 ml H2O2，于微波消解仪中充分消解，过滤定容后置于全自动间断化学分析仪（Smartchem 200， France）中测定。

1.4数据处理

用Excel 2010整理所有数据的平均值和标准差，灌木层和草本层对应器官的碳、氮和磷含量采用优势树种对应器官碳、氮和磷含量的加权平均进行计算。采用SPSS 22.0对不同器官间C、N和P含量进行单因素方差分析（one-way ANOVA）（显著水平分别为α=0.05）。

2 结果与分析

2.1天宝岩常绿阔叶林群落林下植被不同器官CNP含量

灌木层优势植物整株的平均C、N和P含量分别为435.41±28.1 g/kg、11.8±3.7 g/kg和0.37±0.14 g/kg;草本层优势植物整株平均C、N和P含量分别为392.2±47.1 g/kg、12.0±4.2 g/kg和0.46±0.15 g/kg。灌木层优势植物C含量显著高于草本层，草本层植被N和P含量略大于灌木层，但结果不显著。

如表2所示，灌木层优势植物枝器官的C含量显著高于叶和根，与干器官的含量无显著差异;叶的N和P含量显著高于其他器官。草本层优势植物地上部分的C、N和P含量均高于地下部分，其中C含量无显著差异，地上部分N和P含量显著高于地下部分。

2.2天宝岩常绿阔叶林林下植被不同器官CNP生态化学计量特征

灌木层优势植物整株C：N、C：P和N：P化学计量比值分别为40.1±11.6、1356.6±539和33.8±8.3;草本层优势植物整株C：N、C：P和N：P化学计量比值分别为37.0±13.9，917.0±270.6，26.6±9.1。灌木层C：N、C：P和N：P高于草本层，其中C：N无显著差异，灌木层C：P和N：P显著高于草本层。

由表3可知，灌木层优势树种叶器官C：N和C：P显著低于其他器官;不同器官N：P无显著差异，N：P大于16。草本层优势植物地下器官C：N显著高于地上部分;地上和地下部分C：P无显著差异;地下部分N：P显著低于于地上部分，N：P大于16。

综上，借鉴群落水平的判断标准，该群落灌木层优势植物的N、P利用效率较草本层优势植物高，但灌木层和草本层植物生长受P元素限制。灌木层优势植物的干器官N、P利用效率较，草本层优势植物地下部分的N、P利用效率较高。

3. 结论

天宝岩常绿阔叶林群落林下灌木层优势植物C含量显著高于草本层，草本层植被N和P含量略大于灌木层，但结果不显著。灌木层优势植物枝器官的C含量显著高于叶和根，与干器官的含量无显著差异;叶的N和P含量显著高于其他器官。草本层优势植物地上部分的C、N和P含量均高于地下部分，其中C含量无显著差异，地上部分N和P含量显著高于地下部分。CNP化学计量结果表明，该群落灌木层优势植物的N、P利用效率较草本层优势植物高，灌木层优势植物的干器官以及草本层地下部分N、P利用效率较高，灌木层和草本层植物生长受P元素限制。

參考文献：

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