
Stoichiometric characteristics of soil and leaves in Sapindus mukorossi plantation at an early fruiting stage
LIU Juntao, ZHONG Jing, LIU Jiming, LUO Shuijing, WANG Mianzhi, FAN Jialin, JIA Liming
JOURNAL OF NANJING FORESTRY UNIVERSITY ›› 2021, Vol. 45 ›› Issue (4) : 67-75.
Stoichiometric characteristics of soil and leaves in Sapindus mukorossi plantation at an early fruiting stage
【Objective】 This study aimed to elucidate differences in C, N and P in a soapberry (Sapindus mukorossi) plantation at the first fruit stage of clones and their nutrient element interactions. 【Method】 A clonal plantation in Jianning County, Fujian Province, was used to establish three plots of 20 m×10 m. Soil parameters (organic C, total N, total P, total K, effective P, available P, and alkali N) and leaf parameters (C, N, P and K) were measured, and the C, N and P element ratios were calculated. Nutrient contents and chemical characteristics of soil and leaves at different forest ages at the initial fruit stage were analyzed. 【Result】 The content of organic C, total N, total P and available P increased with forest age, while no change in total P in soil was observed, and the content was low (0.36 g/kg). Soil C/N ratios decreased gradually with the increase of forest age, while C/P and N/P ratios increased to a certain extent. With the increase of forest age, the contents of C and P in leaves increased gradually, while the contents of N decreased gradually, while the contents of K had no significant change. The C/N ratio of leaves increased to a certain extent, while the C/P and N/P ratios decreased gradually. In addition, there was a significant positive correlation between soil organic carbon (SOC) and total N in Sapindus mukorossi plantation. There was a negative correlation between C and N, but a positive correlation between C and P, K. At the same time, there was a significant positive correlation between leaf C content and SOC content in 0-20 cm and ≥ 40-60 cm soil layers, and a very significant positive correlation in ≥20-40 cm soil layers. There was a significant positive correlation between leaf P content and SOC content in 0-20 cm, and a significant positive correlation between leaf P content and SOC content in ≥20-40 and ≥ 40-60 cm soil layers; N/P was significantly negatively correlated with SOC content in 0-20 cm and ≥40-60 cm soil layers, and significantly negatively correlated with SOC content in ≥ 20-40 cm soil layers. 【Conclusion】 Plantation soils at the early fruiting stage were mainly limited regarding P, thus P fertilization should be increased accordingly for future planting processes.
soapberry (Sapindus mukorossi) clone / primary fruit period / soil nutrient / leaf nutrient / ecological stoichiometry / Yuanhua clone
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20世纪以来,生物科学的发展异军突起,成为发展最快的学科,不仅学科分类逐渐细化,而且研究领域也逐渐深入,然而,这种分化和深入也可能会掩盖生物的一些最普遍特征。地球上的生物是否具有统一的、更本质的特征?能否把不同生物学领域和不同层次的知识联系起来?随着对这些问题的不断探索,一门新兴的学科——生态化学计量学,在最近20年悄然兴起。生态化学计量学结合了生物学、化学和物理学等基本原理,是研究生物系统能量平衡和多重化学元素(主要是C、N、P)平衡的科学。这一研究领域使得生物学科不同层次(分子、细胞、有机体、种群、生态系统和全球尺度)的研究理论能够有机地统一起来。目前,生态化学计量学已经广泛应用于种群动态、生物体营养动态、微生物营养、寄主_病原关系、生物共生关系、消费者驱动的养分循环、限制性元素的判断、生态系统比较分析和森林演替与衰退及全球C、N、P生物地球化学循环等研究中,并取得了许多研究成果。该文概述了生态化学计量的概念、历史起源和基本理论,重点介绍了生态化学计量学理论在消费者驱动的养分循环、限制性养分元素判别以及全球C、N、P循环等方面的应用进展,并对生态化学计量学未来的研究方向进行了展望,期望引起国内同行的重视并有助于推动我国在此领域开展相关研究。
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以浙江天童常绿阔叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林为对象, 通过对叶片和凋落物C:N:P比率与N、P重吸收的研究, 揭示3种植被类型N、P养分限制和N、P重吸收的内在联系。结果显示: 1)叶片C:N:P在常绿阔叶林为758:18:1, 在常绿针叶林为678:14:1, 在落叶阔叶林为338:11:1; 凋落物C:N:P在常绿阔叶林为777:13:1, 常绿针叶林为691:14:1, 落叶阔叶林为567:14:1; 2)常绿阔叶林和常绿针叶林叶片与凋落物C:N均显著高于落叶阔叶林; 叶片C:P在常绿阔叶林最高, 常绿针叶林中等, 落叶阔叶林最低, 常绿阔叶林和常绿针叶林凋落物C:P显著高于落叶阔叶林; 叶片N:P比也是常绿阔叶林最高、常绿针叶林次之, 落叶阔叶林最低, 但常绿阔叶林凋落物N:P最低; 3)植被叶片N、P含量间(N为x, P为y)的II类线性回归斜率显著大于1 (p < 0.05), 表明叶片P含量的增加可显著提高叶片N含量; 凋落物N、P含量的回归斜率约等于1, 反映了凋落物中单位P含量与单位N含量间的等速损耗关系; 4)常绿阔叶林N重吸收率显著高于常绿针叶林与落叶阔叶林, 落叶阔叶林P重吸收率显著高于常绿阔叶林和常绿针叶林。虽然植被的N:P指示常绿阔叶林受P限制, 落叶阔叶林受N限制, 常绿针叶林受N、P的共同限制, 但是N、P重吸收研究结果表明: 受N素限制的常绿阔叶林具有高的N重吸收率, 受P限制的落叶阔叶林并不具有高的P重吸收率。可见, 较高的N、P养分转移率可能不是植物对N、P养分胁迫的一种重要适应机制, 是物种固有的特征。
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