基于根叶性状研究不同林龄油松对氮添加的响应策略

摘要

[目的]植物功能性状对种间生态策略的预测作用已得到普遍验证，但其能否预测种内不同生长阶段的生态策略仍缺乏证据。本研究旨在探究根叶功能性状变化如何驱动油松林在不同生长阶段生态策略的调整，及其生态策略对氮添加的适应性机制，可为理解物种生长阶段特异性响应气候变化提供科学依据。[方法]以山西省中条山区中村林场20年和40年生油松天然次生林为研究对象，设置低氮(5 g N/（m²·a）)、高氮(15 g N/（m²·a）)处理并以不施氮(0 g N/（m²·a）)为对照，测定叶片形态性状（比叶面积、叶干物质含量）和化学性状（叶碳、氮、磷浓度，及其化学计量比），根形态性状（根直径、比根长、根组织密度）、根生理性状（根呼吸速率、根有机酸含量）和化学性状（根碳、氮、磷浓度，及其化学计量比），以及菌根真菌性状（菌根侵染率、菌丝密度）。[结果]（1）林龄、氮处理及二者交互作用对叶片和菌根功能性状几乎都有显著影响（P<0.05）。20年生油松林具有更高的叶碳、磷浓度和根组织密度、菌根真菌侵染率、菌丝密度，油松林地下资源获取主要依靠菌根真菌，其自身倾向于保守型策略。40年生油松林具有更高的比叶面积、比根长、根呼吸速率、根有机酸含量和根氮、磷浓度，揭示油松林具有资源获取型策略，且比叶面积和比根长呈显著正相关（P<0.05），说明地上和地下资源获取具有协同性。（2）相较对照，不管是低氮还是高氮处理，2个林龄的油松林均为比叶面积和比根长显著增大，20年生林比叶面积增幅分别为9.3%和39.9%，比根长增加15.2%和15.5%;40年生林对应性状的增幅分别为13.3%和13.0%,17.9%和8.6%。相反，菌根侵染率均显著降低，20年生林和40年生林的降幅分别为35.9%、28.0%和24.9%、17.9%。氮添加还显著提高20年生林的叶氮和磷浓度，但降低40年生林的叶氮和根氮浓度。[结论]尽管20年和40年生林均处于快速生长阶段，但20年生林地下资源获取主要依靠菌丝，油松林是保守型策略，而40年生林地上和地下表现出协同的资源获取型策略。氮添加促使油松提高根叶资源获取相关的功能性状，同时降低菌根真菌侵染。

关键词

生存策略 / 功能性状 / 菌根 / 氮添加 / 油松 / 林龄