摘要
研究了氮、磷单独添加及氮磷添加对不同种植密度(10、20、40和80株?m-2,分别用低密度、中密度、较高密度和高密度表示)的火力楠(Micheliamacclurei)幼苗生态和土壤特性的影响。通过测定植物的生长形态、生物量、养分状况和土壤肥力等指标来分析和阐述氮磷添加及种植密度和交互作用对植物生态和和土壤特性的影响,以期在大气氮沉降逐渐增加的背景下,预测大气氮沉降对火力楠的影响程度及评价林地的抗干扰和自我调节的能力,从而为合理管理火力楠提供研究数据和理论参考。结果表明: (1)在相同密度幼苗中,氮磷添加处理的火力楠幼苗株高、地径和冠幅均高于CK处理,且NP共同添加的促进效果优于单独的N、P添加;在相同施肥措施中,苗高、冠幅、地径等生长指标均以较低的种植密度的幼苗为佳;氮磷添加和种植密度互作效应对苗高、地径和冠幅均无显著性影响;在氮沉降背景下,添加5gP(m-2?a-1)和较低的种植密度更有利于火力楠幼苗的生长。 (2)在相同密度幼苗中,氮磷添加处理的火力楠幼苗单株生物量整体上较CK处理的高,其中,NP添加的促进效果最明显;在相同施肥措施中,单株幼苗生物量、地上和地下生物量均随种植密度的增长呈下降趋势;氮磷添加和种植密度互作效应对幼苗单株、地上部分生物量的积累以及根冠比均无显著影响;在氮沉降背景下,添加5gP(m-2?a-1)和较低的种植密度更有利于火力楠幼苗的生物量积累。 (3)在相同密度幼苗中,氮磷添加处理与CK相比整体上有利于幼苗根、茎、枝和叶的氮含量的积累,其中,P处理有利于幼苗根、茎、枝和叶的磷含量的积累,而N和NP处理则相反;NP处理均能引起火力楠幼苗各器官的钾含量不同程度的下降;氮磷添加和种植密度互作效应对火力楠幼苗根、茎、枝和叶的碳含量、根、茎的磷含量均有显著影响(P<0.05),而对火力楠幼苗根、茎、枝和叶的氮、钾含量及枝、叶的磷含量均无显著影响;在氮添加条件下,密度的增加和氮磷添加均能提高氮、磷元素在地上部分的分配比例。 (4)不同处理的叶片的C∶N介于32.33~41.25、C∶P介于512.19~997.19,N∶P介于14..20~30.76;N、P和NP添加均能减少叶片的C∶N,N添加整体能提升叶片的C∶P,P添加则相反;总体上,CK的火力楠幼苗生长受氮、磷共同限制,氮素的添加能有效缓解甚至解除火力楠幼苗的氮限制,但也加剧幼苗的缺磷程度,从而限制火力楠幼苗的生长。 (5)在相同密度幼苗中,NP添加整体上能提高火力楠单株幼苗根、茎、枝、叶的氮、磷贮量,N添加能提高单株幼苗各器官的氮贮量,P添加能提高单株幼苗各器官的磷贮量;在相同施肥措施中,单株幼苗不同器官的碳、氮、磷、钾贮量均随种植密度的增加而下降;在氮添加条件下,添加5gP(m-2?a-1)和较低的种植密度较有利于提高火力楠单株幼苗的养分贮量,并能相应增加养分贮量在地上部分的分配比重。 (6)在本研究中,不同处理的土壤pH值介于4.24~4.89,有机质、全氮、全磷、全钾含量分别介于12.62~18.74、0.448~0.684、0.155~0.269和2.342~2.985g/kg,碱解氮、有效磷和速效钾含量分别介于44.45~61.71、0.53~14.50和16.83~37.22mg/kg。在相同密度的幼苗中,氮磷添加均能引起土壤有机质含量不同程度的增加,且NP添加的促进效果高于单独的N、P添加;N和NP添加与CK相比能显著引起pH值、速效钾含量的下降,P和NP添加与CK相比则能显著提高土壤的有效磷含量;在相同施肥措施中,除速效钾含量整体随密度的增加而提升外,其余化学指标均随种植密度的增加呈下降或先增后减的趋势;氮磷添加和种植密度互作效应对幼苗的土壤特性无显著性影响。在氮沉降背景下,添加5gP(m-2?a-1)和较低的种植密度更有利于土壤养分的积累。 (7)在相同密度幼苗中,不同处理的叶片SPAD值介于40.36~47.20,N和NP添加均能有效提升幼苗叶片SPAD值,且促进效果均为NP添加>N添加;比叶面积(SLA)介于4.12~6.02,NP添加能显著提高SLA;相同施肥措施中,SPAD值随种植密度的升高整体呈下降趋势,SLA随种植密度的增加呈现出先减后增或持续增长的趋势;在氮沉降背景下,添加5gP(m-2?a-1)和较低的种植密度更有利于SPAD的提高。 (8)在相同密度幼苗中,N、P和NP添加对细根长度均表现为促进作用,且促进效果均为NP添加>P添加>N添加。此外,氮磷添加整体上能促进幼苗细根表面积、细根体积和根尖数的增加;相同施肥措施中,细根的总根长、根体积、根表面积、根尖数随密度增加呈下降或先上升后下降的趋势。在氮添加条件下,添加5gP(m-2?a-1)以及较低的种植密度更有利于火力楠幼苗根系的生长。