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科研進展
人工林養分限制的林齡機制研究取得新進展
時間:2022-06-06 來源:亞林所 文字:童冉 圖片: 編輯:烏日娜 點擊:

 

圖1  氮磷添加對成熟林和幼齡林葉片化學計量的影響

近期,中國林科院亞林所研究團隊在林學領域TOP期刊ForestEcologyandManagement(《森林生態和管理》)連續發表題為“The effects of stand age on leaf N:P cannot be neglected: A global synthesis(林齡對葉片氮磷比的影響不容忽視:全球整合分析)”(2022)、“Tree stoichiometry and nutrient resorption along a chronosequence of Metasequoia glyptostroboides forests in coastal China(中國沿海不同林齡水杉林樹木的化學計量特征和養分重吸收)”(2018)和“Does stoichiometric homeostasis differ among tree organs and with tree age?(化學計量內穩性在樹木器官和林齡間表現不同)”(2019)的研究論文。研究成果強調在探索人工林養分規律時需要考慮林齡的重要性,揭示了磷(P)養分缺乏是人工林退化的主要因素,為全球或區域人工林養分科學經營管理提供理論依據。

樹木的養分需求會隨生長而變化,不同生長階段的樹木在生理過程和營養需求方面存在巨大差異,導致樹木營養化學計量特征隨林齡發生變化。課題組通過整理和分析已發表的研究數據,收集31個物種共192組數據,探討了全球人工林植物葉片N:P在不同林齡階段的變化規律。研究發現林齡與生活型和氣候因子顯著影響葉片氮磷比(N:P),葉片N:P隨著林齡的增加而增加。落葉林葉片N:P與林齡顯著正相關;在濕潤的亞熱帶地區,人工林葉片N:P隨著年齡的增加而上升。研究結果表明隨著林齡的增加,全球人工林由N限制轉變為P限制,樹齡對樹木化學計量特征的影響不容忽視。

為排除環境對林齡效應的干擾,以立地條件相似的中國亞熱帶沿海幼齡、中齡和成熟水杉林為研究對象。研究發現幼齡林葉片P含量均高于中老齡林,而葉片碳磷比(C:P)和N:P則低于中、老齡林,葉片P、C:P和N:P受土壤化學計量特征的影響較大,葉片P含量、N:P分別隨土壤P含量和N:P的增加呈指數增加。研究結果證實了隨著林齡的增加,P養分缺乏是水杉林退化的主要因素。

為了進一步佐證上述觀點,我們選擇幼齡林(6年生)和中齡林(24年生)進行了N、P添加實驗(圖1a)。研究發現幼齡林存在葉片N、N:P的內穩性系數,中齡林中存在葉片P和N:P的內穩性系數(圖1b)。中齡林葉片N:P的內穩性系數值大于幼齡樹。內穩性系數在中齡樹各器官間差異顯著,中幼齡樹差異不顯著(圖1c)。研究結果進一步驗證了幼齡林受N限制和成熟林受P限制的發現。

上述研究工作得到了國家自然科學基金、中央級公益性科研院所基本科研業務費專項資金項目、浙江省重點研發項目的資助。論文第一作者為亞林所已畢業博士研究生張慧、碩士研究生王建楠,通訊作者為亞林所吳統貴研究員,美國克萊姆林大學王高峰教授參與了相關研究工作。(童冉/亞林所)

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