油松异龄叶功能性状对氮磷添加的响应

摘要

【目的】揭示油松异龄叶片资源分配特征及其功能性状对养分添加的响应机制，以期为阐明森林生态系统中植物对养分变化的适应策略及其生态学意义提供理论支撑。【方法】在山西太岳山灵空山林场设置N、P添加控制试验，系统测定油松不同年龄叶片的结构性状、色素性状及化学性状3大类共8个叶片功能性状，结合土壤养分动态监测，采用Pearson相关检验和回归分析探讨异龄叶多性状间的协同与权衡关系，利用冗余分析评估显著影响油松叶功能性状的关键土壤环境因子，解析不同年龄叶片功能性状对养分输入的响应规律。【结果】（1）在结构性状和色素性状方面：低N处理使当年生针叶的比叶面积（SLA）显著增加18.5%，同时使其叶干物质含量（LDMC）显著降低7.96%，即N添加促进了当年生叶资源获取能力的提升；叶绿素（CHL）含量仅在当年生叶中因N添加而显著提升，而二年生叶CHL含量在低N处理下显著降低了16.0%；相比之下，P添加和N+P联合效应对其影响有限。（2）在化学性状方面：低N、低P添加显著提高了二年生针叶的P含量，高P、N+P添加显著抑制了当年生、一年生针叶的P含量，N、P和N+P这3种养分添加处理均显著增加了当年生叶的C含量，但均未显著改变叶片N含量，反映出异龄叶化学性状对外源养分输入响应具有明显差异，其适应过程主要通过P分配调整和C积累变化来实现。（3）不同发育阶段叶片表现出明显的功能分化，当年生叶有较低的叶厚（LT）、LDMC，较高的SLA、叶N含量和叶P含量，趋向“快速投资收益型”的积极策略；往年生叶有较高的LT、LDMC，较低的SLA、叶N含量和叶P含量，倾向“缓慢投资收益型”的保守策略，反映出油松异龄叶通过策略分化适应养分环境变化。（4）叶性状之间普遍存在显著相关性，并在异龄叶之间存在着不同的制约关系，表明叶片功能协同与资源分配关系会随叶龄变化而发生调整。（5）导致不同发育阶段下叶功能性状改变的主导土壤因子并不相同，影响油松当年生叶的关键因子是土壤pH值，一年生叶的关键因子是土壤全磷含量，而二年生叶的关键因子是土壤含水量，体现了叶片在不同发育阶段对土壤环境的敏感程度存在差异。【结论】N、P添加对油松针叶功能性状有显著影响，且不同年龄的叶片对养分添加的响应存在差异，这为解析常绿树种不同年龄的叶片适应N、P沉降的机制以及揭示植物在养分变化背景下通过性状协同优化资源配置的过程提供了新的见解。

关键词

油松 / 氮添加 / 磷添加 / 叶龄 / 叶功能性状 / 适应策略

基金资助

国家自然科学基金项目（31872683）