功能性状和立地条件与树木根系NO₃^-吸收能力的关系

摘要

【目的】养分是干旱瘠薄立地中树木生长的重要限制因素，树木对干旱瘠薄立地中养分的吸收利用方式决定其生态适应对策。本研究通过野外原位测定，探究根系氮吸收动力学及其与根系形态性状间的耦合关系，为揭示林木根系在干旱瘠薄环境中的生理功能奠定基础。【方法】以北京市百望山森林公园内的山桃、栓皮栎和元宝枫为对象，采用以硝态氮（NO₃^-）为唯一氮源的改良型梯度霍格兰营养液，在一般程度的干旱瘠薄立地和极端程度的干旱瘠薄立地中分别开展野外原位测定根系NO₃^-吸收动力学研究，并通过Pearson相关性分析和通径分析研究根系NO₃^-吸收速率与根系功能性状间的关系。【结果】树种、立地条件和两者的交互效应对NO₃^-吸收速率和动力学参数均有显著或极显著的影响。3个树种对氮的亲和性均较高，元宝枫根系对NO₃^-的吸收速率偏低，在2种立地条件中均显著低于山桃和栓皮栎。生长在更加干旱瘠薄立地中的速生树种对NO₃^-的吸收具有补偿性。根系功能性状与NO₃^-的吸收速率有很好的耦合关系，比根长和比根表面积对根系NO₃^-吸收速率有显著正效应，根直径和根组织密度则相反。分支结构性状中，分支强度和链接数对根系NO₃^-吸收速率的作用较弱。【结论】生长速度较快的山桃和栓皮栎根系的NO₃^-吸收速率在极端干旱瘠薄立地胁迫下显著降低，元宝枫则相反。采取提高最大吸收速率和降低氮亲和力的“速度策略”可保障速生树种根系对NO₃^-的补偿性吸收。高比根长、高比根表面积、低根直径和低根组织密度的形态性状组合，可有效提高根系在干旱瘠薄立地中对NO₃^-的吸收速率。

关键词

原位测定 / 立地条件 / 种间差异 / NO₃^-吸收 / 功能性状 / 吸收动力学