中亚热带同质园不同生活型树种微量元素重吸收效率的差异
张慧玲, 张耀艺, 彭清清, 杨静, 倪祥银, 吴福忠
植物生态学报
2023, 47 ( 7):
978-987.
DOI: 10.17521/cjpe.2022.0087
林木叶片对营养元素的重吸收作用可以减少对外界环境的依赖并适应外界环境的改变, 但相对于关注较多的大量元素, 微量元素重吸收规律仍然未知。因此, 该研究主要比较同一立地条件下不同生活型树种对微量元素的重吸收效率差异。以中亚热带同质园中处于生长旺盛期的8个树种为研究对象, 于2019年8月调查了不同树种成熟叶和衰老叶中微量元素Al、Fe、Mn、Zn和Cu的含量, 并分析元素的重吸收效率, 探索其养分利用策略。结果显示: 常绿树种(包括针叶和阔叶)对Mn、Zn和Cu的重吸收效率均明显高于落叶阔叶树种, 但8个树种对Al和Fe均未表现出明显的元素重吸收特征。相对于其他树种, 马尾松(Pinus massoniana)和樟(Cinnamomum camphora)对Mn的重吸收效率较高(>30%), 米槠(Castanopsis carlesii)、醉香含笑(Michelia macclurei)和无患子(Sapindus saponaria)对Mn的重吸收不明显。樟对Zn的重吸收效率达67%, 鹅掌楸(Liriodendron chinense)对Cu的重吸收效率达52%, 枫香树(Liquidambar formosana)对Zn和Cu表现为在衰老叶中积累(-30%和-23%)。此外, 微量元素重吸收效率与土壤元素含量之间表现出明显的负相关关系, 微量元素的重吸收效率与大量元素重吸收效率之间也存在一定的协同性。这些结果充分证明常绿阔叶树种相对于其他生活型树种对微量元素的重吸收效率更高, 具有更好的微量元素利用效率。
树种
Tree species | 树龄
Tree
age (a) | 平均胸径
Mean diameter at breast height (cm) | 平均树高
Mean tree
height (m) | 土壤表层元素含量 Soil surface element content (g·kg-1) | | Al | Fe | Mn | Zn | Cu | | 马尾松 Pinus massoniana | 7 | 9.71 | 6.29 | 59.80 ± 1.05 | 26.97 ± 0.84 | 295.93 ± 97.12 | 35.41 ± 4.21 | 14.40 ± 0.58 | | 樟 Cinnamomum camphora | 7 | 8.79 | 5.96 | 67.09 ± 1.12 | 26.93 ± 1.14 | 170.75 ± 52.33 | 31.80 ± 2.05 | 15.13 ± 1.84 | | 米槠 Castanopsis carlesii | 7 | 11.82 | 7.20 | 62.34 ± 4.42 | 26.78 ± 0.17 | 178.84 ± 32.08 | 34.68 ± 2.04 | 14.14 ± 1.44 | | 醉香含笑 Michelia macclurei | 7 | 8.40 | 6.13 | 66.59 ± 3.25 | 24.11 ± 1.14 | 172.49 ± 16.56 | 30.27 ± 3.95 | 14.41 ± 1.71 | | 杜英 Elaeocarpus decipiens | 7 | 12.63 | 6.80 | 72.26 ± 6.90 | 25.41 ± 3.66 | 200.89 ± 97.05 | 31.00 ± 5.53 | 13.69 ± 0.49 | | 枫香树 Liquidambar formosana | 7 | 9.44 | 8.69 | 56.43 ± 0.98 | 20.87 ± 0.39 | 141.86 ± 15.85 | 27.93 ± 2.86 | 15.06 ± 1.73 | | 无患子 Sapindus saponaria | 7 | 8.33 | 7.09 | 64.62 ± 6.82 | 23.22 ± 0.21 | 567.02 ± 101.99 | 42.17 ± 3.46 | 16.35 ± 1.58 | | 鹅掌楸 Liriodendron chinense | 7 | 8.08 | 6.78 | 66.77 ± 3.07 | 27.03 ± 0.65 | 106.61 ± 0.48 | 26.26 ± 1.19 | 14.21 ± 1.90 |
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表1
中亚热带同质园8个树种的基本概况(平均值±标准误, n = 3)
正文中引用本图/表的段落
根据Westoby和Wright (2003)的实验方法, 采集标准树上具有明显衰老特征(大部分为黄色和红色)的叶片12-15片, 这些叶片靠近采样树上所采集的成熟叶的位置, 或者轻轻摇动标准树的树枝, 获取新鲜脱落叶片作为衰老叶片样本(分为上、中、下三层)。将采集的健康成熟叶和衰老叶放入自封袋内, 然后储存在黑暗的冰袋里(内部温度<4 ℃), 直到被带回实验室进行测试。同时, 对每个树种样方内乔木层林龄、胸径和树高以及土壤表层(0-20 cm)微量元素含量进行调查(表1)。
式中, Nugr和Nusen分别表示成熟和衰老叶中的营养元素质量含量(mg·g-1), MLCF是用于补偿衰老期间叶片质量损失的质量损失校正因子(衰老叶片干质量与成熟叶片干质量的比率) (van Heerwaarden et al., 2003), 马尾松、樟、米槠、醉香含笑、杜英、枫香树、无患子和鹅掌楸的MLCF分别为0.67、0.90、0.80、0.87、0.83、1.01、0.89和0.91。
同一研究中不同小写字母表示不同生活型树种的重吸收效率差异显著(p < 0.05).-, 无数据. ... Temporal aspects of copper homeostasis and its crosstalk with hormones 1 2015 ... 植物叶片在凋落前的养分重吸收可以适应养分胁迫以及防止养分流失, 避免通过养分外循环而消耗更多的资源以构建新的组织(如树叶和种子) (Kunstler et al., 2016; Wright & Westoby, 2003).依据中国土壤元素含量背景值(魏复盛等, 1991), 本研究中土壤Al和Fe含量显著高于全国平均值, 而Mn和Zn含量显著低于全国平均值, Cu含量低于中国绝大多数地区.植物叶片对5种微量元素的重吸收效率不同, 因为植物对各养分的需求量以及土壤中各微量元素含量存在差异.总体而言, 本研究结果与Chen等(2021)关于微量元素平均重吸收效率的全球数据集基本一致, 与之不同的是, 衰老叶中Al和Fe元素的积累量显著高于全球数据集的平均积累量, 但与Liu等(2014)关于中国喀斯特地区植物养分重吸收研究结果相似.主要原因可能在于Al和Fe的潜在毒性作用, 植物对它们的需求量较小(Du et al., 2017), 并且本研究样地的土壤中Al和Fe含量较高, Al和Fe不会被植物重吸收(?gren & Weih, 2012; Du et al., 2017; Chen et al., 2021), 而是在衰老叶片中积累.植物叶片对Mn的重吸收效率较低, 因为其在韧皮部的流动性较低(Wang et al., 2014), 相对难以被植物重吸收.叶片凋落前对Zn、Cu进行了重吸收, 且Cu的重吸收效率较高.Cu是N代谢和蛋白质合成的关键元素(Pe?arrubia et al., 2015), 根据前期的研究结果(张耀艺等, 2021), 该地树种生长主要受N限制, 林木可能通过大量重吸收Cu以促进N代谢和蛋白质的合成. ... To recycle or steal? Nutrient resorption in Australian and Brazilian mistletoes from three low-phosphorus sites 1 2017 ... 植物养分重吸收是指衰老叶在凋落前将它的养分转移至新鲜叶和其他活组织中的过程(江大龙等, 2017).养分重吸收不仅有利于维持植物组织中的养分平衡(Zhang et al., 2018; Zong et al., 2020), 而且可以减少植物对土壤环境的养分依赖(Seidel et al., 2019), 提高养分利用效率和适应环境的能力, 被认为是植物养分利用的关键策略.微量元素(包括铝(Al)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)和铜(Cu)等)对林木光合效率、酶活性、核酸和蛋白质等重要物质组成具有关键作用(?gren & Weih, 2012; Alvarenga et al., 2015; Zhang et al., 2019), 但相对于氮(N)和磷(P)等大量元素的养分重吸收研究(Scalon et al., 2017; Yuan et al., 2017), 对微量元素的重吸收过程关注较少.由于大量元素和微量元素的生理、生化功能不同, 它们可能具有不一致的养分重吸收模式(Du et al., 2017). ... N isotope fractionation in tree tissues during N reabsorption and remobilization in Fagus crenata Blume 1 2019 ... 植物养分重吸收是指衰老叶在凋落前将它的养分转移至新鲜叶和其他活组织中的过程(江大龙等, 2017).养分重吸收不仅有利于维持植物组织中的养分平衡(Zhang et al., 2018; Zong et al., 2020), 而且可以减少植物对土壤环境的养分依赖(Seidel et al., 2019), 提高养分利用效率和适应环境的能力, 被认为是植物养分利用的关键策略.微量元素(包括铝(Al)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)和铜(Cu)等)对林木光合效率、酶活性、核酸和蛋白质等重要物质组成具有关键作用(?gren & Weih, 2012; Alvarenga et al., 2015; Zhang et al., 2019), 但相对于氮(N)和磷(P)等大量元素的养分重吸收研究(Scalon et al., 2017; Yuan et al., 2017), 对微量元素的重吸收过程关注较少.由于大量元素和微量元素的生理、生化功能不同, 它们可能具有不一致的养分重吸收模式(Du et al., 2017). ... 1 2019 ... 样品烘干后, 用研磨机研磨叶片样品并过65目的塑料筛, 研磨土壤样品过100目的塑料筛, 得到样品粉末, 消煮后使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-MS, IRIS Advantage 1000, Thermo Element, Waltham, USA)测定Al、Fe、Mn、Zn和Cu的含量(谭波等, 2019). ... 1 2019 ... 样品烘干后, 用研磨机研磨叶片样品并过65目的塑料筛, 研磨土壤样品过100目的塑料筛, 得到样品粉末, 消煮后使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-MS, IRIS Advantage 1000, Thermo Element, Waltham, USA)测定Al、Fe、Mn、Zn和Cu的含量(谭波等, 2019). ... Global changes alter plant multi-element stoichiometric coupling 1 2019 ... 土壤是植物生长的主要物质来源, Kobe等(2005)发现元素重吸收效率与土壤元素含量呈负相关关系, 这种负相关关系揭示了植物对土壤养分丰缺的适应策略.在本研究中, 常绿树种和落叶树种植物叶片对Fe的重吸收效率与土壤Fe含量呈负相关关系, Mn重吸收效率与Mn含量呈负相关关系.同样表明叶片元素重吸收效率随土壤元素含量增加而减小, 即土壤养分供给量影响着植物叶片的重吸收效率, 土壤元素含量越高, 植物叶片元素含量越高, 但植物叶片养分重吸收效率就越低.维持植物的最大生长需要最佳元素含量及其化学计量耦合(Tian et al., 2019), Han等(2013)认为植物养分重吸收过程不仅与某一元素的状态或含量有关, 可能还与营养元素间的相互作用有关(相对重吸收假说).在本研究中, Al重吸收效率与Fe重吸收效率显著正相关, Mn重吸收效率与Na重吸收效率显著正相关.Mn和Na是结构元素(Du et al., 2017), Al和Fe过量都会存在毒性作用.由于这些元素的功能较为相似, 因此表现出较好的协同性.由此可知, 元素重吸收策略的一般模式和潜在机制仍然难以捉摸, 需要进一步研究. ... Current measures of nutrient resorption efficiency lead to a substantial underestimation of real resorption efficiency: facts and solutions 1 2003 ... 式中, Nugr和Nusen分别表示成熟和衰老叶中的营养元素质量含量(mg·g-1), MLCF是用于补偿衰老期间叶片质量损失的质量损失校正因子(衰老叶片干质量与成熟叶片干质量的比率) (van Heerwaarden et al., 2003), 马尾松、樟、米槠、醉香含笑、杜英、枫香树、无患子和鹅掌楸的MLCF分别为0.67、0.90、0.80、0.87、0.83、1.01、0.89和0.91. ... Global resorption efficiencies and concentrations of carbon and nutrients in leaves of terrestrial plants 1 2012 ... 为了消除衰老过程中叶片质量损失造成的误差, 在计算该叶片的元素重吸收效率(RE)时, 采用以下公式(Vergutz et al., 2012): ... Nutrient resorption of two evergreen shrubs in response to long-term fertilization in a bog 1 2014 ... 植物叶片在凋落前的养分重吸收可以适应养分胁迫以及防止养分流失, 避免通过养分外循环而消耗更多的资源以构建新的组织(如树叶和种子) (Kunstler et al., 2016; Wright & Westoby, 2003).依据中国土壤元素含量背景值(魏复盛等, 1991), 本研究中土壤Al和Fe含量显著高于全国平均值, 而Mn和Zn含量显著低于全国平均值, Cu含量低于中国绝大多数地区.植物叶片对5种微量元素的重吸收效率不同, 因为植物对各养分的需求量以及土壤中各微量元素含量存在差异.总体而言, 本研究结果与Chen等(2021)关于微量元素平均重吸收效率的全球数据集基本一致, 与之不同的是, 衰老叶中Al和Fe元素的积累量显著高于全球数据集的平均积累量, 但与Liu等(2014)关于中国喀斯特地区植物养分重吸收研究结果相似.主要原因可能在于Al和Fe的潜在毒性作用, 植物对它们的需求量较小(Du et al., 2017), 并且本研究样地的土壤中Al和Fe含量较高, Al和Fe不会被植物重吸收(?gren & Weih, 2012; Du et al., 2017; Chen et al., 2021), 而是在衰老叶片中积累.植物叶片对Mn的重吸收效率较低, 因为其在韧皮部的流动性较低(Wang et al., 2014), 相对难以被植物重吸收.叶片凋落前对Zn、Cu进行了重吸收, 且Cu的重吸收效率较高.Cu是N代谢和蛋白质合成的关键元素(Pe?arrubia et al., 2015), 根据前期的研究结果(张耀艺等, 2021), 该地树种生长主要受N限制, 林木可能通过大量重吸收Cu以促进N代谢和蛋白质的合成. ... 中国土壤元素背景值基本统计量及其特征 1 1991 ... 植物叶片在凋落前的养分重吸收可以适应养分胁迫以及防止养分流失, 避免通过养分外循环而消耗更多的资源以构建新的组织(如树叶和种子) (Kunstler et al., 2016; Wright & Westoby, 2003).依据中国土壤元素含量背景值(魏复盛等, 1991), 本研究中土壤Al和Fe含量显著高于全国平均值, 而Mn和Zn含量显著低于全国平均值, Cu含量低于中国绝大多数地区.植物叶片对5种微量元素的重吸收效率不同, 因为植物对各养分的需求量以及土壤中各微量元素含量存在差异.总体而言, 本研究结果与Chen等(2021)关于微量元素平均重吸收效率的全球数据集基本一致, 与之不同的是, 衰老叶中Al和Fe元素的积累量显著高于全球数据集的平均积累量, 但与Liu等(2014)关于中国喀斯特地区植物养分重吸收研究结果相似.主要原因可能在于Al和Fe的潜在毒性作用, 植物对它们的需求量较小(Du et al., 2017), 并且本研究样地的土壤中Al和Fe含量较高, Al和Fe不会被植物重吸收(?gren & Weih, 2012; Du et al., 2017; Chen et al., 2021), 而是在衰老叶片中积累.植物叶片对Mn的重吸收效率较低, 因为其在韧皮部的流动性较低(Wang et al., 2014), 相对难以被植物重吸收.叶片凋落前对Zn、Cu进行了重吸收, 且Cu的重吸收效率较高.Cu是N代谢和蛋白质合成的关键元素(Pe?arrubia et al., 2015), 根据前期的研究结果(张耀艺等, 2021), 该地树种生长主要受N限制, 林木可能通过大量重吸收Cu以促进N代谢和蛋白质的合成. ... 中国土壤元素背景值基本统计量及其特征 1 1991 ... 植物叶片在凋落前的养分重吸收可以适应养分胁迫以及防止养分流失, 避免通过养分外循环而消耗更多的资源以构建新的组织(如树叶和种子) (Kunstler et al., 2016; Wright & Westoby, 2003).依据中国土壤元素含量背景值(魏复盛等, 1991), 本研究中土壤Al和Fe含量显著高于全国平均值, 而Mn和Zn含量显著低于全国平均值, Cu含量低于中国绝大多数地区.植物叶片对5种微量元素的重吸收效率不同, 因为植物对各养分的需求量以及土壤中各微量元素含量存在差异.总体而言, 本研究结果与Chen等(2021)关于微量元素平均重吸收效率的全球数据集基本一致, 与之不同的是, 衰老叶中Al和Fe元素的积累量显著高于全球数据集的平均积累量, 但与Liu等(2014)关于中国喀斯特地区植物养分重吸收研究结果相似.主要原因可能在于Al和Fe的潜在毒性作用, 植物对它们的需求量较小(Du et al., 2017), 并且本研究样地的土壤中Al和Fe含量较高, Al和Fe不会被植物重吸收(?gren & Weih, 2012; Du et al., 2017; Chen et al., 2021), 而是在衰老叶片中积累.植物叶片对Mn的重吸收效率较低, 因为其在韧皮部的流动性较低(Wang et al., 2014), 相对难以被植物重吸收.叶片凋落前对Zn、Cu进行了重吸收, 且Cu的重吸收效率较高.Cu是N代谢和蛋白质合成的关键元素(Pe?arrubia et al., 2015), 根据前期的研究结果(张耀艺等, 2021), 该地树种生长主要受N限制, 林木可能通过大量重吸收Cu以促进N代谢和蛋白质的合成. ... The leaf size-twig size spectrum and its relationship to other important spectra of variation among species 1 2003 ... 根据Westoby和Wright (2003)的实验方法, 采集标准树上具有明显衰老特征(大部分为黄色和红色)的叶片12-15片, 这些叶片靠近采样树上所采集的成熟叶的位置, 或者轻轻摇动标准树的树枝, 获取新鲜脱落叶片作为衰老叶片样本(分为上、中、下三层).将采集的健康成熟叶和衰老叶放入自封袋内, 然后储存在黑暗的冰袋里(内部温度<4 ℃), 直到被带回实验室进行测试.同时, 对每个树种样方内乔木层林龄、胸径和树高以及土壤表层(0-20 cm)微量元素含量进行调查(表1). ... Nutrient concentration, resorption and lifespan: leaf traits of Australian sclerophyll species 1 2003 ... 植物叶片在凋落前的养分重吸收可以适应养分胁迫以及防止养分流失, 避免通过养分外循环而消耗更多的资源以构建新的组织(如树叶和种子) (Kunstler et al., 2016; Wright & Westoby, 2003).依据中国土壤元素含量背景值(魏复盛等, 1991), 本研究中土壤Al和Fe含量显著高于全国平均值, 而Mn和Zn含量显著低于全国平均值, Cu含量低于中国绝大多数地区.植物叶片对5种微量元素的重吸收效率不同, 因为植物对各养分的需求量以及土壤中各微量元素含量存在差异.总体而言, 本研究结果与Chen等(2021)关于微量元素平均重吸收效率的全球数据集基本一致, 与之不同的是, 衰老叶中Al和Fe元素的积累量显著高于全球数据集的平均积累量, 但与Liu等(2014)关于中国喀斯特地区植物养分重吸收研究结果相似.主要原因可能在于Al和Fe的潜在毒性作用, 植物对它们的需求量较小(Du et al., 2017), 并且本研究样地的土壤中Al和Fe含量较高, Al和Fe不会被植物重吸收(?gren & Weih, 2012; Du et al., 2017; Chen et al., 2021), 而是在衰老叶片中积累.植物叶片对Mn的重吸收效率较低, 因为其在韧皮部的流动性较低(Wang et al., 2014), 相对难以被植物重吸收.叶片凋落前对Zn、Cu进行了重吸收, 且Cu的重吸收效率较高.Cu是N代谢和蛋白质合成的关键元素(Pe?arrubia et al., 2015), 根据前期的研究结果(张耀艺等, 2021), 该地树种生长主要受N限制, 林木可能通过大量重吸收Cu以促进N代谢和蛋白质的合成. ... 气候变化对亚热带冬小麦植被动态变化的影响 1 2021 ... 我国的亚热带被称为“北回归线荒漠带”上的“绿洲”, 与全球同纬度的中亚、西亚和北非等著名的荒漠、稀树草原景观形成鲜明对比, 具有全球独一无二的亚热带林木多样性(杨玉盛等, 2007; 吴瑾等, 2021).由于水热环境较好, 亚热带森林对于区域气候调节、林产品提供、生物多样性保育等具有举足轻重的作用.充分认识相似环境下不同林木的养分利用和环境适应策略, 可为区域天然林保育、人工林培育和生态公益林建设等综合生态服务价值提升提供重要科学依据, 但相关研究仍然不足.为此, 于2012年在气候环境、土壤基质、坡向坡度和森林管理背景等基本一致的立地条件下建立了一个8种亚热带优势树种的同质园.在生长旺盛期, 监测了不同树种成熟叶和衰老叶中的Al、Fe、Mn、Zn和Cu含量, 比较不同生活型树种叶片微量元素的含量变化(衰老叶-成熟叶)和元素重吸收效率, 分析土壤元素含量与重吸收效率之间的关系以及元素重吸收效率之间的协同性, 为深入认识区域树种的养分利用策略和区域林业管理提供一定的科学依据. ... 气候变化对亚热带冬小麦植被动态变化的影响 1 2021 ... 我国的亚热带被称为“北回归线荒漠带”上的“绿洲”, 与全球同纬度的中亚、西亚和北非等著名的荒漠、稀树草原景观形成鲜明对比, 具有全球独一无二的亚热带林木多样性(杨玉盛等, 2007; 吴瑾等, 2021).由于水热环境较好, 亚热带森林对于区域气候调节、林产品提供、生物多样性保育等具有举足轻重的作用.充分认识相似环境下不同林木的养分利用和环境适应策略, 可为区域天然林保育、人工林培育和生态公益林建设等综合生态服务价值提升提供重要科学依据, 但相关研究仍然不足.为此, 于2012年在气候环境、土壤基质、坡向坡度和森林管理背景等基本一致的立地条件下建立了一个8种亚热带优势树种的同质园.在生长旺盛期, 监测了不同树种成熟叶和衰老叶中的Al、Fe、Mn、Zn和Cu含量, 比较不同生活型树种叶片微量元素的含量变化(衰老叶-成熟叶)和元素重吸收效率, 分析土壤元素含量与重吸收效率之间的关系以及元素重吸收效率之间的协同性, 为深入认识区域树种的养分利用策略和区域林业管理提供一定的科学依据. ... 格氏栲自然保护区22种常见木本植物的生态策略 1 2019 ... 本研究区位于三明森林生态系统国家野外科学观测研究站(26.32° N, 117.60° E), 其东南面和西北面分别与戴云山脉和武夷山脉相连, 属于中亚热带季风性气候, 物种多样性丰富(徐鹏程等, 2019).海拔在250-500 m之间, 年平均气温19.3 ℃, 年日照时间1 821.5 h, 年降水量1 610 mm, 降水主要集中在3-8月, 相对湿度81%, 无霜期300天.该区域分布着我国面积最大、保留最完整的亚热带原生性常绿阔叶林生态系统, 植物物种丰富且分层明显.乔木层主要以米槠(Castanopsis carlesii)和杉木(Cunninghamia lanceolata)为主, 灌草层以山茶(Camellia japonica)和忍冬(Lonicera japonica)为主, 草本层以黑莎草(Gahnia tristis)、千金子(Leptochloa chinensis)和芒萁(Dicranopteris pedata)为主. ... 格氏栲自然保护区22种常见木本植物的生态策略 1 2019 ... 本研究区位于三明森林生态系统国家野外科学观测研究站(26.32° N, 117.60° E), 其东南面和西北面分别与戴云山脉和武夷山脉相连, 属于中亚热带季风性气候, 物种多样性丰富(徐鹏程等, 2019).海拔在250-500 m之间, 年平均气温19.3 ℃, 年日照时间1 821.5 h, 年降水量1 610 mm, 降水主要集中在3-8月, 相对湿度81%, 无霜期300天.该区域分布着我国面积最大、保留最完整的亚热带原生性常绿阔叶林生态系统, 植物物种丰富且分层明显.乔木层主要以米槠(Castanopsis carlesii)和杉木(Cunninghamia lanceolata)为主, 灌草层以山茶(Camellia japonica)和忍冬(Lonicera japonica)为主, 草本层以黑莎草(Gahnia tristis)、千金子(Leptochloa chinensis)和芒萁(Dicranopteris pedata)为主. ... 浙江天童常绿阔叶林、常绿针叶林与落叶阔叶林的C:N:P化学计量特征 1 2010 ... 不同生活型的树种养分利用策略往往存在明显差异, 可能表现出不同的微量元素重吸收效率(Zhang et al., 2019).一般地, 植物的元素重吸收效率与其水分利用效率呈显著的负相关关系(Field et al., 1983).与落叶树种相比, 常绿树种水力导度较低, 水分运输安全性较高, 但长期水分利用效率较低(郭柯等, 2011), 可能具有较高的元素重吸收效率, 且常绿树种能够通过较长的叶寿命减少养分损失(阎恩荣等, 2010).一些研究结果显示, 常绿乔木对Cu和Zn的重吸收效率显著高于落叶乔木, 而Mn、Al和Fe的重吸收效率在两种生活型之间没有差异(Chen et al., 2021).另一些研究则认为由于常绿植物对低肥力土壤的适应性更强, 因此常绿树种的叶片元素重吸收效率可能低于落叶树种(Yuan & Chen, 2009).此外, 叶片微量元素含量在不同物种和科之间存在显著差异(Zhang et al., 2012), 一些植物物种可以大量积累某些微量元素.可见, 微量元素的养分重吸收过程并不清晰, 极大地限制了对于林木养分利用策略的认识以及相关的林业管理. ... 浙江天童常绿阔叶林、常绿针叶林与落叶阔叶林的C:N:P化学计量特征 1 2010 ... 不同生活型的树种养分利用策略往往存在明显差异, 可能表现出不同的微量元素重吸收效率(Zhang et al., 2019).一般地, 植物的元素重吸收效率与其水分利用效率呈显著的负相关关系(Field et al., 1983).与落叶树种相比, 常绿树种水力导度较低, 水分运输安全性较高, 但长期水分利用效率较低(郭柯等, 2011), 可能具有较高的元素重吸收效率, 且常绿树种能够通过较长的叶寿命减少养分损失(阎恩荣等, 2010).一些研究结果显示, 常绿乔木对Cu和Zn的重吸收效率显著高于落叶乔木, 而Mn、Al和Fe的重吸收效率在两种生活型之间没有差异(Chen et al., 2021).另一些研究则认为由于常绿植物对低肥力土壤的适应性更强, 因此常绿树种的叶片元素重吸收效率可能低于落叶树种(Yuan & Chen, 2009).此外, 叶片微量元素含量在不同物种和科之间存在显著差异(Zhang et al., 2012), 一些植物物种可以大量积累某些微量元素.可见, 微量元素的养分重吸收过程并不清晰, 极大地限制了对于林木养分利用策略的认识以及相关的林业管理. ... 亚热带不同树种土壤水源涵养功能 1 2020 ... 研究样地经砍伐、炼山后, 于2012年2月建立同质园, 该同质园建立在土壤发育、经营历史、坡向坡度基本一致的林地上.在造林之前, 整个场地被划分为24个区块, 每个区块的面积约为0.1 hm2.根据随机区组设计, 将24个区组分为8个小区, 每个小区种植一个树种, 每个树种重复3次(8个树种 × 3次重复).选取常见的8个亚热带常见优势树种, 并以1 200株·hm-2的密度栽植二年生实生苗(杨静等, 2020), 包括常绿针叶树种马尾松(Pinus massoniana), 常绿阔叶树种樟(Cinnamomum camphora)、米槠(Castanopsis carlesii)、醉香含笑(Michelia macclurei)和杜英(Elaeocarpus decipiens), 落叶阔叶树种枫香树(Liquidambar formosana)、无患子(Sapindus saponaria)和鹅掌楸(Liriodendron chinense). ... 亚热带不同树种土壤水源涵养功能 1 2020 ... 研究样地经砍伐、炼山后, 于2012年2月建立同质园, 该同质园建立在土壤发育、经营历史、坡向坡度基本一致的林地上.在造林之前, 整个场地被划分为24个区块, 每个区块的面积约为0.1 hm2.根据随机区组设计, 将24个区组分为8个小区, 每个小区种植一个树种, 每个树种重复3次(8个树种 × 3次重复).选取常见的8个亚热带常见优势树种, 并以1 200株·hm-2的密度栽植二年生实生苗(杨静等, 2020), 包括常绿针叶树种马尾松(Pinus massoniana), 常绿阔叶树种樟(Cinnamomum camphora)、米槠(Castanopsis carlesii)、醉香含笑(Michelia macclurei)和杜英(Elaeocarpus decipiens), 落叶阔叶树种枫香树(Liquidambar formosana)、无患子(Sapindus saponaria)和鹅掌楸(Liriodendron chinense). ... 中亚热带山区土地利用变化对土壤有机碳储量和质量的影响 1 2007 ... 我国的亚热带被称为“北回归线荒漠带”上的“绿洲”, 与全球同纬度的中亚、西亚和北非等著名的荒漠、稀树草原景观形成鲜明对比, 具有全球独一无二的亚热带林木多样性(杨玉盛等, 2007; 吴瑾等, 2021).由于水热环境较好, 亚热带森林对于区域气候调节、林产品提供、生物多样性保育等具有举足轻重的作用.充分认识相似环境下不同林木的养分利用和环境适应策略, 可为区域天然林保育、人工林培育和生态公益林建设等综合生态服务价值提升提供重要科学依据, 但相关研究仍然不足.为此, 于2012年在气候环境、土壤基质、坡向坡度和森林管理背景等基本一致的立地条件下建立了一个8种亚热带优势树种的同质园.在生长旺盛期, 监测了不同树种成熟叶和衰老叶中的Al、Fe、Mn、Zn和Cu含量, 比较不同生活型树种叶片微量元素的含量变化(衰老叶-成熟叶)和元素重吸收效率, 分析土壤元素含量与重吸收效率之间的关系以及元素重吸收效率之间的协同性, 为深入认识区域树种的养分利用策略和区域林业管理提供一定的科学依据. ... 中亚热带山区土地利用变化对土壤有机碳储量和质量的影响 1 2007 ... 我国的亚热带被称为“北回归线荒漠带”上的“绿洲”, 与全球同纬度的中亚、西亚和北非等著名的荒漠、稀树草原景观形成鲜明对比, 具有全球独一无二的亚热带林木多样性(杨玉盛等, 2007; 吴瑾等, 2021).由于水热环境较好, 亚热带森林对于区域气候调节、林产品提供、生物多样性保育等具有举足轻重的作用.充分认识相似环境下不同林木的养分利用和环境适应策略, 可为区域天然林保育、人工林培育和生态公益林建设等综合生态服务价值提升提供重要科学依据, 但相关研究仍然不足.为此, 于2012年在气候环境、土壤基质、坡向坡度和森林管理背景等基本一致的立地条件下建立了一个8种亚热带优势树种的同质园.在生长旺盛期, 监测了不同树种成熟叶和衰老叶中的Al、Fe、Mn、Zn和Cu含量, 比较不同生活型树种叶片微量元素的含量变化(衰老叶-成熟叶)和元素重吸收效率, 分析土壤元素含量与重吸收效率之间的关系以及元素重吸收效率之间的协同性, 为深入认识区域树种的养分利用策略和区域林业管理提供一定的科学依据. ... Global-scale patterns of nutrient resorption associated with latitude, temperature and precipitation 1 2009 ... 不同生活型的树种养分利用策略往往存在明显差异, 可能表现出不同的微量元素重吸收效率(Zhang et al., 2019).一般地, 植物的元素重吸收效率与其水分利用效率呈显著的负相关关系(Field et al., 1983).与落叶树种相比, 常绿树种水力导度较低, 水分运输安全性较高, 但长期水分利用效率较低(郭柯等, 2011), 可能具有较高的元素重吸收效率, 且常绿树种能够通过较长的叶寿命减少养分损失(阎恩荣等, 2010).一些研究结果显示, 常绿乔木对Cu和Zn的重吸收效率显著高于落叶乔木, 而Mn、Al和Fe的重吸收效率在两种生活型之间没有差异(Chen et al., 2021).另一些研究则认为由于常绿植物对低肥力土壤的适应性更强, 因此常绿树种的叶片元素重吸收效率可能低于落叶树种(Yuan & Chen, 2009).此外, 叶片微量元素含量在不同物种和科之间存在显著差异(Zhang et al., 2012), 一些植物物种可以大量积累某些微量元素.可见, 微量元素的养分重吸收过程并不清晰, 极大地限制了对于林木养分利用策略的认识以及相关的林业管理. ... N and P resorption as functions of the needle age class in two conifer trees 1 2017 ... 植物养分重吸收是指衰老叶在凋落前将它的养分转移至新鲜叶和其他活组织中的过程(江大龙等, 2017).养分重吸收不仅有利于维持植物组织中的养分平衡(Zhang et al., 2018; Zong et al., 2020), 而且可以减少植物对土壤环境的养分依赖(Seidel et al., 2019), 提高养分利用效率和适应环境的能力, 被认为是植物养分利用的关键策略.微量元素(包括铝(Al)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)和铜(Cu)等)对林木光合效率、酶活性、核酸和蛋白质等重要物质组成具有关键作用(?gren & Weih, 2012; Alvarenga et al., 2015; Zhang et al., 2019), 但相对于氮(N)和磷(P)等大量元素的养分重吸收研究(Scalon et al., 2017; Yuan et al., 2017), 对微量元素的重吸收过程关注较少.由于大量元素和微量元素的生理、生化功能不同, 它们可能具有不一致的养分重吸收模式(Du et al., 2017). ... Tree stoichiometry and nutrient resorption along a chronosequence of Metasequoia glyptostroboides forests in coastal China 1 2018 ... 植物养分重吸收是指衰老叶在凋落前将它的养分转移至新鲜叶和其他活组织中的过程(江大龙等, 2017).养分重吸收不仅有利于维持植物组织中的养分平衡(Zhang et al., 2018; Zong et al., 2020), 而且可以减少植物对土壤环境的养分依赖(Seidel et al., 2019), 提高养分利用效率和适应环境的能力, 被认为是植物养分利用的关键策略.微量元素(包括铝(Al)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)和铜(Cu)等)对林木光合效率、酶活性、核酸和蛋白质等重要物质组成具有关键作用(?gren & Weih, 2012; Alvarenga et al., 2015; Zhang et al., 2019), 但相对于氮(N)和磷(P)等大量元素的养分重吸收研究(Scalon et al., 2017; Yuan et al., 2017), 对微量元素的重吸收过程关注较少.由于大量元素和微量元素的生理、生化功能不同, 它们可能具有不一致的养分重吸收模式(Du et al., 2017). ... Resorptions of 10 mineral elements in leaves of desert shrubs and their contrasting responses to aridity 2 2019 ... 植物养分重吸收是指衰老叶在凋落前将它的养分转移至新鲜叶和其他活组织中的过程(江大龙等, 2017).养分重吸收不仅有利于维持植物组织中的养分平衡(Zhang et al., 2018; Zong et al., 2020), 而且可以减少植物对土壤环境的养分依赖(Seidel et al., 2019), 提高养分利用效率和适应环境的能力, 被认为是植物养分利用的关键策略.微量元素(包括铝(Al)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)和铜(Cu)等)对林木光合效率、酶活性、核酸和蛋白质等重要物质组成具有关键作用(?gren & Weih, 2012; Alvarenga et al., 2015; Zhang et al., 2019), 但相对于氮(N)和磷(P)等大量元素的养分重吸收研究(Scalon et al., 2017; Yuan et al., 2017), 对微量元素的重吸收过程关注较少.由于大量元素和微量元素的生理、生化功能不同, 它们可能具有不一致的养分重吸收模式(Du et al., 2017). ...
本文的其它图/表
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图1
中亚热带同质园8个树种成熟叶(A、C、E、G、I)和衰老叶(B、D、F、H、J)微量元素含量(平均值±标准误, n = 3)。DBL, 落叶阔叶树种(n = 9) ; EBL, 常绿阔叶树种(n = 12); EC, 常绿针叶树种(n = 3)。PM, 马尾松; CCam, 樟; CCar, 米槠; MM, 醉香含笑; ED, 杜英; LF, 枫香树; SS, 无患子; LCh, 鹅掌楸。不同小写字母表示不同树种间元素含量差异显著(p < 0.05)。
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图2
中亚热带同质园不同生活型树种成熟叶和衰老叶微量元素含量(平均值±标准误, n = 3)。DBL, 落叶阔叶树种(n = 9) ; EBL, 常绿阔叶树种(n = 12); EC, 常绿针叶树种(n = 3)。不同小写字母表示不同树种间元素含量差异显著(p < 0.05)。
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图3
中亚热带同质园8个树种成熟叶和衰老叶之间微量元素的含量变化(衰老叶-成熟叶) (平均值±标准误, n = 3)。DBL, 落叶阔叶树种(n = 9); EBL, 常绿阔叶树种(n = 12); EC, 常绿针叶树种(n = 3)。PM, 马尾松; CCam, 樟; CCar, 米槠; MM, 醉香含笑; ED, 杜英; LF, 枫香树; SS, 无患子; LCh, 鹅掌楸。不同小写字母表示不同树种间差异显著(p < 0.05)。
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图4
中亚热带同质园8个树种微量元素重吸收效率(平均值±标准误, n = 3)。DBL, 落叶阔叶树种(n = 9); EBL, 常绿阔叶树种(n = 12); EC, 常绿针叶树种(n = 3)。PM, 马尾松; CCam, 樟; CCar, 米槠; MM, 醉香含笑; ED, 杜英; LF, 枫香树; SS, 无患子; LCh, 鹅掌楸。不同小写字母表示不同树种间元素含量差异显著(p < 0.05)。
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图5
中亚热带同质园常绿树种和落叶树种微量元素重吸收效率与土壤元素含量的相关关系。其中, AlRE表示Al的重吸收效率, AlS表示土壤中Al的含量, 依次类推。数值为相关系数, 星号表示相关显著性(*, p < 0.05; **, p < 0.01)。
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图6
中亚热带同质园树种微量元素重吸收效率与大量元素重吸收效率的相关关系。部分数据引自张耀艺等(2021, 2022)。其中, AlRE表示Al的重吸收效率, FeRE表示Fe的重吸收效率, 依次类推。数值为相关系数, 星号表示相关显著性(*, p < 0.05; **, p < 0.01)。
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表2
两种生活型树种叶片中微量元素重吸收效率的比较(平均值±标准误, n = 3) (%)
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