异质性供氮环境下杉木、马尾松、木荷氮素吸收偏好及其根系觅氮策略

【目的】林木可吸收利用土壤中的NH4+-N和NO3--N存在很大的空间异质性,不同树种具有不同的N素吸收偏好和根系觅N策略。研究亚热带主要针叶树种杉木、马尾松和阔叶树种木荷的N素吸收偏好及异质N环境中的根系形态特征和苗木生长,为揭示3个树种的N素营养性状遗传特性提供参考,对营造针阔混交林、提高林地N素利用效率和生产力具有重要理论价值。【方法】以杉木、马尾松和木荷幼苗为研究对象,采用自主研发的异质养分环境根箱培养系统,构建不同N素形态(NH4+-N和NO3--N)和浓度配比的4个供N处理(NH4+∶NO3-为10∶0和0∶10的高异质性、8∶2和2∶8的中异质性、6∶4和4∶6的低异质性、5∶5和5∶5的同质性),分析3个树种根系生长与形态特征、苗木生长和生物量。【结果】1)异质性供N处理下,杉木在NO3--N斑块中的根长、根表面积和根生物量均显著大于NH4+-N斑块中的值,而马尾松和木荷则是NH4+-N斑块中的值大于NO3--N斑块中的值;杉木根系平均直径NO3--N斑块中的小于NH4+-N斑块中的值,而马尾松和木荷根系平均直径为NO3--N大于NH4+-N斑块中的值,3个树种根系特征参数在同质供N处理下的2个斑块间无显著差异。总根长、根表面积和根生物量均表现为:同质<低异质<中异质<高异质,高异质性供N处理下根系生物量比其他3个处理分别高7.96%~20.15%、3.47%~19.07%、4.49%~9.08%。2)3个树种苗高、地径、总生物量表现为:低异质>同质>中异质>高异质,生物量在低异质性供N处理下比其他3个处理分别高5.40%~33.67%、7.61%~31.24%和11.32%~36.61%,根冠比在高异质供N处理下相比同质供N处理下的提高58.47%~92.68%。【结论】在同质供N的理想环境中,杉木、马尾松和木荷的根系生长无显著的N素吸收偏好性。但在NO3--N和NH4+-N的异质性供N环境下,杉木偏向于在NO3--N的斑块中生长更多更细长的根系,而马尾松和木荷则偏向于在NH4+-N斑块中生长更多更细长的根系。3个树种根长、表面积和生物量随着异质供N性的程度提高而增大,但根系平均直径越小,且N异质性程度越大越不利于苗木生长和生物量的累积。