武夷山甜櫧群落林下植被不同器官C、N、P化學計量特征

黃雍容　高偉　林捷　黃石德

摘要 以武夷山甜櫧（Castanopsis eyrei）群落林下植被為研究對象，對灌木層和草本層優勢植物各器官C、N、P含量進行測定，對其生態化學計量特征及其養分利用策略進行了研究。結果表明：灌木層優勢植物C含量顯著高于草本層;草本層植被N含量略大于灌木層，但差異不顯著;灌木層和草本層植被P含量無顯著差異。灌木層優勢植物干器官C含量顯著高于其他器官，葉和根的N含量顯著高于干和枝，葉的P含量顯著高于其他器官。草本層優勢植物地上部分的C、N、P含量均高于地下部分。該群落灌木層大部分優勢植物的N、P利用效率較草本層高，灌木層和草本層植物生長受P元素限制。灌木層優勢植物的干器官及草本層地下部分N、P利用效率較高。

關鍵詞武夷山;甜櫧群落;灌木層;草本層;化學計量

中圖分類號：S718.55文獻標識碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2022.03.006

Carbon， Nitrogen and Phosphorus Stoichiometric Characteristics of Different Organs in Understory Vegetation of?Castanopsis eyrei?Community in Wuyi Mountain

Huang Yongrong，Gao Wei， Lin Jie，Huang Shide

（Fujian Academy of Forestry， Fujian Provincial Key Laboratory of Silviculture and Forest Product Processing and Utilization， 350012 Fuzhou）

AbstractThe paper studied the ecostoichiometric characteristics and nutrient utilization strategy of the understory vegetation of ?Castanopsis eyrei?community in Wuyi Mountain by determined carbon （C）， nitrogen （N）， phosphorus （P） concentrations of different organs of the dominant plants in shrub layer and herb layer. The results show that （1） the C content of shrub layer was significantly higher than that of herb layer， yet the N content of herb layer was slightly bigger than that ofshrub layer， the P content between two layers was not obviously different， （2）the stem C content of dominant plants of shrub layer was significantly higher than that of other organs， the N contents of leave and root was significantly higher than that of stem and branch， and the P content of leave was significantly higher than that of other organs， （3） the upground part C， N and P contents of dominant plants of herb layer were all higher than those of the underground part， （4） based on stoichiometry， utilization efficiency of N and P of dominant plants in shrub layer were higher than those in herb layer， and plants growth in shrub layer and herb layer were restricted by P element. The utilization efficiency of N and P of stem for dominant plants in shrub layer were high， so were the underground part of herb layer.

Key wordsWuyi Mountain;?Castanopsis eyrei?community; shrub layer; herb layer; stoichiometric characteristics

碳（C）、氮（N）、磷（P）是植物生長所必需的大量元素，參與調節植物生長的各種生理過程[1]。C為植物生長、繁殖提供糖類，構建干物質;N是植物所有酶和葉綠素的基本組成成分，在植物初級生產過程中起著關鍵的作用;P是植物生產核糖體的一個關鍵性元素[2]。生態化學計量學集生態學和化學計量學為一體，為生態系統物質循環研究提供新的方法[3]，該方法已廣泛應用于森林生態學各尺度養分循環相關研究?[4-8]。

林下植被（灌木層和草本次）是森林生態系統的重要組成部分，在推動森林生態系統物質循環和能量流動[9]、保持水土、維持森林生態系統生物多樣性和增加系統穩定性等方面起著重要的作用[10]。有研究表明，林下植被對森林生態系統養分循環有強烈驅動作用[11]，而植物營養元素含量與植物的種類和特性相關[12]，各營養元素在植物不同器官的分配也有差異[13]。目前有關森林生態系統植被、凋落物和土壤各組分化學計量特征有廣泛而深入的研究，但在植被層面主要關注葉片中營養元素的含量及化學計量比，而針對林下植被不同器官化學計量特征相關研究少之又少。對林下植被不同植物各器官的養分含量及化學計量比進行研究，有利于掌握森林生態系統養分分配及供需狀況，對森林生態系統的保護與管理有重要意義。

本研究以武夷山甜櫧（Castanopsis eyrei）群落林下植被為研究對象，對其生物多樣性進行調查，在調查結果的基礎上，采集重要值前50%的植物種類樣品，測定灌木層植物（干、枝、葉和根）及草本層植物（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，探討其養分利用策略，為武夷山常綠闊葉林群落的養分利用效率評價提供科學依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

在武夷山亞熱帶森林生態定位研究站固定大樣地內，設置3個20 m×20 m樣方進行植物樣品采集。試驗地（27°32′—27°55′ N，117°24′—118°02′ E）位于保護區的黃溪洲自然村，海拔700 m，是典型的中亞熱帶常綠闊葉林，屬中亞熱帶季風氣候，歷年月平均氣溫18.3 ℃，年降水量1 600～2 200 mm，年相對濕度78%～84%，無霜期253～272 d[14]。其地質地貌屬于紅色砂礫巖分布區，地層構造為中生代白堊紀，是第三紀沉積的赤石群碎屑巖地層。

1.2樣品采

根據物種多樣性調查的結果，將灌木層和草本層植物種類的重要值分別從大到小排位，選擇重要值累計>50%的優勢灌木（7種）和草本（5種）植被（見表1），每種選健康的植株3株進行采集。灌木分枝、干、葉和根裝入保鮮袋，草本植物分地上和地下部分進行采樣，共采集樣品114個，帶回實驗室洗凈后用紙吸干稱鮮質量，置于105 ℃的烘箱中殺青0.5 h，然后于65 ℃烘干至恒質量，稱干質量后粉碎過2 mm篩，待測。

1.3測定方法

采用元素分析儀（EURO Vector EA 3000， Italy）測定全碳和全氮含量。采用比色法測定全磷含量，稱取0.30 g樣品，加入5 mL HNO和1 mL HO，于微波消解儀中充分消解，過濾定容后置于全自動間斷化學分析儀（Smartchem 200， France）中測定。

1.4數據處理

用Excel 2010整理所有數據，計算平均值和標準差，灌木層和草本層對應器官的碳、氮和磷含量采用優勢樹種對應器官碳、氮和磷含量的加權平均進行計算。采用SPSS 22.0對不同器官間C、N、P含量進行單因素方差分析。

防護林科技2022年

第3期黃雍容 ?等武夷山甜櫧群落林下植被不同器官C、N、P化學計量特征

2結果與分析

2.1武夷山甜櫧群落林下植被不同器官C、N、P含量

經調查分析，灌木層優勢植物整株的平均C、N、P含量分別為456.81±59.79、10.85±4.29和0.52±0.21 g·kg-1;草本層優勢植物整株平均C、N、P含量分別為413.22±32.62、11.16±2.18和0.50±0.17 g·kg。灌木層優勢植物C含量顯著高于草本層，草本層植被N含量略大于灌木層，但差異不顯著，灌木層和草本層植被P含量無顯著差異。

如表2所示，比較灌木層優勢樹種不同器官C含量，干器官的含量顯著高于其他器官，根部的C含量最小;葉和根的 N含量顯著高于干和枝;葉的P含量顯著高于其他器官。草本層優勢植物地上部分的C、N、P含量均高于地下部分，其中C含量無顯著差異，地上部分N和P含量顯著高于地下部分。

2.2武夷山甜櫧群落林下植被不同器官C、N、P生態化學計量特征

群落水平上，C∶N和C∶P是單位養分生產力，體現N和P利用效率，其值越大，利用效率越高;N∶P是生產力限制性營養元素的判斷指標，N∶P小于14是受N的限制，大于16是受P的限制， N∶P在14～16范圍內，被認為是受到2種元素共同限制或2種元素都不缺少[15，16]。

經統計分析，灌木層優勢植物整株C∶N、C∶P和N∶P化學計量比值分別為48.9±21.6、1011.4±384.42和23.3±9.41;草本層優勢植物整株C∶N、C∶P和N∶P化學計量比值分別為38.38±9.13、944.24±430.72和24.41±7.60。灌木層C∶N和C∶P顯著高于草本層;草本層 N∶P高于灌木層，但無顯著差異。

由表3可知，灌木層優勢樹種干器官C∶N顯著高于枝、葉和根;葉器官C∶N和C∶P顯著低于其他器官;干器官N∶P（16.2±8.3）顯著小于其他器官，根、葉和枝N∶P無顯著差異，均大于16。草本層優勢植物地下器官C∶N、C∶P和N∶P化學計量比值顯著高于地上器官，N∶P大于16。

綜上，借鑒群落水平的判斷標準，該群落灌木層大部分優勢植物的N、P利用效率較草本層優勢植物高，但灌木層和草本層植物生長受P元素限制。灌木層優勢植物的干器官N、P利用效率較高，草本層優勢植物地下部分的N、P利用效率較高。

3結論

武夷山甜櫧群落林下植被灌木層優勢植物C含量顯著高于草本層，草本層植被N含量略大于灌木層，但差異不顯著，灌木層和草本層植被P含量無顯著差異。灌木層優勢植物干器官C含量顯著高于其他器官，葉和根的 N含量顯著高于干和枝，葉的P含量顯著高于其他器官。草本層優勢植物地上部分的C、N和P含量均高于地下部分。

化學計量結果表明，該群落灌木層大部分優勢植物的N、P利用效率較草本層優勢植物高，灌木層和草本層植物生長受P元素限制。灌木層優勢植物的干器官及草本層地下部分N、P利用效率較高。

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