施氮肥对6个树种间根尖功能性状关联的影响

【目的】研究施氮肥对树种间根尖功能性状如解剖结构与形态特征和组织氮浓度的关联,及其对土壤氮素有效性的响应,为深入了解树木根系结构与功能的关联机制提供理论参考。【方法】以温带6个常见树种(包括针叶和阔叶)成熟人工林为试验材料,将连续两年施氮肥处理与不施肥处理进行比较,分析根尖的解剖结构和表型特征(形态特征和组织氮浓度)差异,并采用Pearson相关系数(r)和冗余分析(RDA)评价施肥处理对根尖解剖结构与形态特征和组织氮浓度在种间关系的影响。【结果】在不施肥处理中,根尖组织氮浓度与中柱直径和导管特征(平均导管直径、导管总数和总导管面积)在种间呈极显著负相关(r=-0.822^-0.523)(P<0.01,下同),与皮层厚度和皮层细胞层数呈极显著正相关(r=0.596~0.876);根尖中柱直径和导管特征与根尖直径和组织密度在种间呈极显著正相关(r=0.434~0.798),与比根长呈极显著负相关(r=-0.852^-0.655);相比之下,根尖皮层特征与形态特征的相关性依赖于具体的指标。施氮肥增加了6个树种林分土壤氮的有效性,同时增加树种的根尖直径和组织氮浓度、降低比根长,而组织密度的变化依赖于树种。施氮肥后根尖的中柱和导管特征普遍显著增加(P<0.05),而皮层厚度和皮层细胞特征变化不显著(P>0.05)。施氮肥后,除了根尖组织氮浓度与皮层厚度和皮层细胞层数间的正相关程度在种间增强外(不施肥处理:r分别为0.596和0.876;施氮肥处理:r分别为0.746和0.935),根尖其他解剖特征与表型特征在种间的关联均普遍减弱。对根尖解剖指标进行RDA分析,发现中柱直径和平均导管直径对于形态特征和组织氮浓度改变的贡献最大,分别可解释其变化的59.4%(施氮肥处理)~68.9%(不施肥处理)和54.8%(施氮肥处理)~67.0%(不施肥处理)。【结论】在树种间,根尖解剖结构与形态特征和组织氮浓度紧密相关;施氮肥导致根尖组织氮浓度与皮层厚度和皮层细胞层数在种间的正相关性增强,根尖其他解剖结构与表型特征的相关性在种间普遍减弱。说明土壤氮有效性提高时,树木根尖功能性状表现出明显的树种差异,具有较厚皮层组织的树种根尖对养分具有更强的吸收优势。