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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

摘要（488）

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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。

元素 Nutrient	常绿树种 Evergreen trees			落叶树种 Deciduous trees
元素 Nutrient	本研究 This study	Chen et al., 2021	Liu et al., 2014	本研究 This study	Chen et al., 2021	Liu et al., 2014
Al	-266.35 ± 60.90^a	-99.14 ± 38.97^a	-	-160.46 ± 88.68^a	-141.55 ± 31.50^a	-
Fe	-135.65 ± 35.10^a	-25.43 ± 8.90^a	-117.34 ± 28.00^a	-61.81 ± 31.41^a	-33.33 ± 13.07^a	-108.87 ± 21.00^a
Mn	14.13 ± 9.05^a	-28.82 ± 37.00^a	-44.71 ± 11.76^a	7.87 ± 9.93^a	-19.48 ± 8.30^a	-41.18 ± 10.58^a
Zn	32.98 ± 9.98^a	36.03 ± 7.93^a	-148.22 ± 34.60^a	-2.90 ± 13.56^a	13.79 ± 5.00^b	-111.16 ± 11.41^a
Cu	41.38 ± 1.52^a	48.65 ± 5.99^a	12.79 ± 9.51^a	19.20 ± 22.19^a	26.97 ± 4.38^b	-20.33 ± 7.54^b

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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) (%)

正文中引用本图/表的段落

落叶树种Al、Fe、Mn和Cu的含量高于常绿树种, Zn含量在常绿阔叶树种与落叶阔叶树种间无显著差异, 与Han等(2011)的落叶阔叶树种Fe和Mn含量高于常绿阔叶树种的研究结果基本一致。常绿树种衰老叶积累Al和Fe最多, 常绿针叶树种马尾松和常绿阔叶树种对Mn、Zn和Cu的重吸收效率高于落叶阔叶树种, 但差异不显著(表2)。江大龙等(2017) 认为由于常绿树种比落叶树种具有更长的叶寿命、更强的土壤肥力适应性, 因此常绿树种对养分的重吸收效率低于落叶树种。Chen等(2021)的研究结果为常绿树种对Cu和Zn的元素重吸收效率高于落叶树种, Mn、Al和Fe在常绿树种和落叶树种间没有表现出任何差异(表2)。造成这些差异的原因可能是由于叶片养分重吸收不是植物适应环境的唯一途径, 根系调节、叶片寿命、土壤养分吸收策略也发挥着重要作用(Deng et al., 2018)。此外, 各树种间的元素重吸收也存在差异。马尾松对Mn的重吸收效率更高, 米槠、醉香含笑和无患子对Mn的重吸收效果不明显, 樟对Mn和Zn的重吸收效率更高, 鹅掌楸对Cu的重吸收效率更高, 枫香树未对Zn和Cu进行养分再利用。这种差异充分说明同一生境的植物叶片养分重吸收受到叶片养分状况、遗传特性及物候期等的共同影响, 体现了植物对环境的适应差异性。总体而言, 常绿树种对Mn、Zn和Cu的重吸收效率相对高于落叶树种。这些结果证实, 与落叶树种相比, 常绿阔叶树种通过降低衰老叶中Mn、Zn和Cu的含量, 实现了更高的养分重吸收效率和能力。

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. ...

基于Mann- Whitney非参数检验和SVM的竹类高光谱识别

2011

... 在统计分析之前对数据进行正态分布检验和异质性检验, 由于数据没有严格符合正态分布, 根据陈永刚等(2011)的数据分析方法, 采用非参数检验中的克鲁斯卡尔-沃利斯检验(Kruskal-Wallis test)和曼-惠特妮U检验(Mann-Whitney U test), 确定8个树种之间和不同生活型间在化学含量和元素重吸收效率等方面的差异显著性(p < 0.05).采用Spearman相关性分析土壤微量元素含量与重吸收效率之间的相关关系以及大量元素重吸收效率与微量元素重吸收效率之间的协同性.以上数据分析在SPSS 26.0软件中进行, 相关图表用Origin 2021软件绘制. ...

基于Mann- Whitney非参数检验和SVM的竹类高光谱识别

2011

Ecosystem scale trade-off in nitrogen acquisition pathways

2018

... 落叶树种Al、Fe、Mn和Cu的含量高于常绿树种, Zn含量在常绿阔叶树种与落叶阔叶树种间无显著差异, 与Han等(2011)的落叶阔叶树种Fe和Mn含量高于常绿阔叶树种的研究结果基本一致.常绿树种衰老叶积累Al和Fe最多, 常绿针叶树种马尾松和常绿阔叶树种对Mn、Zn和Cu的重吸收效率高于落叶阔叶树种, 但差异不显著(表2).江大龙等(2017) 认为由于常绿树种比落叶树种具有更长的叶寿命、更强的土壤肥力适应性, 因此常绿树种对养分的重吸收效率低于落叶树种.Chen等(2021)的研究结果为常绿树种对Cu和Zn的元素重吸收效率高于落叶树种, Mn、Al和Fe在常绿树种和落叶树种间没有表现出任何差异(表2).造成这些差异的原因可能是由于叶片养分重吸收不是植物适应环境的唯一途径, 根系调节、叶片寿命、土壤养分吸收策略也发挥着重要作用(Deng et al., 2018).此外, 各树种间的元素重吸收也存在差异.马尾松对Mn的重吸收效率更高, 米槠、醉香含笑和无患子对Mn的重吸收效果不明显, 樟对Mn和Zn的重吸收效率更高, 鹅掌楸对Cu的重吸收效率更高, 枫香树未对Zn和Cu进行养分再利用.这种差异充分说明同一生境的植物叶片养分重吸收受到叶片养分状况、遗传特性及物候期等的共同影响, 体现了植物对环境的适应差异性.总体而言, 常绿树种对Mn、Zn和Cu的重吸收效率相对高于落叶树种.这些结果证实, 与落叶树种相比, 常绿阔叶树种通过降低衰老叶中Mn、Zn和Cu的含量, 实现了更高的养分重吸收效率和能力. ...

Altitudinal patterns of leaf stoichiometry and nutrient resorption in Quercus variabilis in the Baotianman Mountains, China

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). ...

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