王雪, 閆曉俊,2, 范愛連,賈林巧, 熊德成, 黃錦學(xué), 陳光水, 姚曉東*

亞熱帶常綠闊葉林89種木本植物一級根碳氮濃度變異規(guī)律

王雪1, 閆曉俊1,2, 范愛連1,賈林巧1, 熊德成1, 黃錦學(xué)1, 陳光水1, 姚曉東1*

(1. 福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院/濕潤亞熱帶生態(tài)地理過程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 福州 350007; 2. 江蘇省木瀆高級中學(xué), 江蘇 蘇州 215101)

為了解亞熱帶地區(qū)常綠闊葉林木本植物一級根養(yǎng)分元素變化規(guī)律，基于根序法對福建省建甌市萬木林自然保護(hù)區(qū)天然常綠闊葉林群落的89種樹種一級根進(jìn)行碳、氮濃度測定。結(jié)果表明，89種樹種一級根的C、N質(zhì)量濃度分別為433.9 和13.7 mg/g, C∶N為36.7，變異系數(shù)分別為6.4%、39.2%和39.9%；一級根C濃度在葉片習(xí)性和生長型間存在顯著差異，而N濃度和C∶N在不同葉片習(xí)性和生長型間的差異不顯著；6主要科[樟科(Lauraceae)、殼斗科(Fagaceae)、冬青科(Aquifoliaceae)、山礬科(Symplocaceae)、五列木科(Pentaphylacaceae)和杜英科(Elaeocarpaceae)]樹種間一級根C、N濃度和C∶N均差異顯著；一級根N濃度隨物種系統(tǒng)發(fā)育由低級向高級呈現(xiàn)增加的趨勢。因此，亞熱帶常綠闊葉林一級根C濃度種間變異低于N濃度；一級根N濃度受系統(tǒng)發(fā)育的影響，而C濃度則受葉片習(xí)性和生長型影響，表現(xiàn)出一定的趨同效應(yīng)。

吸收根；化學(xué)計(jì)量；變異特征；天然林

細(xì)根作為決定植物生長、存活的重要地下器官[1]，在獲取、運(yùn)輸、存儲營養(yǎng)物質(zhì)和水分方面具有重要作用[2–4]，對生物地球化學(xué)循環(huán)具有重要意義[5–7]。細(xì)根化學(xué)計(jì)量學(xué)性狀在細(xì)根代謝、分解、土壤微生物活性以及土壤碳輸入方面起著不可替代的作用[8–9]。因此，開展細(xì)根化學(xué)計(jì)量的研究，將有助于加深對植物養(yǎng)分獲取、元素限制等過程的理解。根據(jù)根功能模塊的劃分，細(xì)根被分為吸收根和運(yùn)輸根，位于根系系統(tǒng)中最遠(yuǎn)端的根(即一級根，為吸收根)[3–4]，具有快速的周轉(zhuǎn)率和高的代謝活性，對水分和養(yǎng)分吸收更靈敏[4,10]，因此對植物一級根化學(xué)性狀進(jìn)行研究更為重要。

目前關(guān)于細(xì)根化學(xué)計(jì)量學(xué)已在各尺度開展了大量研究。Liu等[11]對中國亞熱帶地區(qū)16優(yōu)勢種細(xì)根功能性狀變異的研究表明，樹種間細(xì)根的C、N濃度和C∶N差異顯著；張濤等[12]報(bào)道摩天嶺地區(qū)草本植物根系C濃度的變異系數(shù)小于N濃度和C∶N，劉璐等[13]的研究表明，27種亞熱帶植物細(xì)根的C濃度變異系數(shù)低于N濃度。Geng等[14]報(bào)道不同地理區(qū)域(溫帶內(nèi)蒙古草地和青藏高寒草地)的草地物種細(xì)根的C、N、P濃度沒有差異，但細(xì)根N濃度和N∶P在5種草原類型間有顯著差異; Chen等[15]的研究表明亞熱帶和溫帶被子植物間的一級根N濃度沒有顯著差異；Wang等[16]報(bào)道，中國東部南北橫斷面上的181種木本、非木本物種間C、N濃度及C∶N無顯著差異。Yuan等[17]通過分析全球200多項(xiàng)研究的植物根性狀數(shù)據(jù)，認(rèn)為細(xì)根的N∶P在不同生物群落間存在顯著差異；而Ma等[18]搜集全球369種物種的一級根數(shù)據(jù)，認(rèn)為一級根N濃度在不同生物群落間沒有差異。雖然已有研究從局地、區(qū)域和全球尺度探討了植物細(xì)根化學(xué)計(jì)量學(xué)特征，但絕大多數(shù)研究中細(xì)根以直徑≤2 mm定義, Guo等[19]和McCormack等[4]認(rèn)為這種劃分未能充分考慮不同植物間細(xì)根分枝在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上的等級差異，導(dǎo)致種間的可比性存在問題，同時(shí)使結(jié)果存在較大不確定性。此外，同一立地的研究樣本通常只有10多種，很難說明同一森林群落中木本植物一級根C、N變異的基本規(guī)律。亞熱帶地區(qū)具有較好的光、水、熱等資源條件，森林資源比較豐富，木本植物類型多樣，但是該區(qū)木本植物一級根的化學(xué)性狀變異程度與跨區(qū)域和全球尺度的研究相比，處于哪個(gè)區(qū)間位置還不清楚。

最近對不同葉片習(xí)性和生長型的植物根系化學(xué)計(jì)量學(xué)性狀的研究表明，亞熱帶地區(qū)59種常綠和落葉樹種一級根C濃度無差異，而落葉樹種的N濃度顯著高于常綠樹種[20]；延河流域的灌木、半灌木的根N濃度顯著高于喬木[21]；亞熱帶地區(qū)的天然米櫧()林喬木層與灌木層樹種根系C、N、P濃度沒有差異[22]；王釗穎等[23]的研究表明喬木與灌木細(xì)根N、P濃度和N∶P沒有差異?？梢?，目前同一地區(qū)不同葉片習(xí)性、生長型物種的根C、N變異研究仍主要以細(xì)根為主，且對常綠與落葉樹種、喬木與灌木樹種根化學(xué)性狀變異還不夠深入。此外，科水平的植物生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)研究還主要集中于草本植物[24]且常以不同功能群組進(jìn)行區(qū)分[25–26]，而對多個(gè)科水平的木本植物細(xì)根特別是一級根的研究較為少見[27]。相同立地的植物常受到趨同效應(yīng)的影響，不同科之間的根系在同一立地上化學(xué)元素含量如何變化還不是很明確。近年來，系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是影響根功能性狀變異的重要原因，對溫帶草原少量物種的研究表明，吸收根只有N濃度表現(xiàn)出顯著的系統(tǒng)發(fā)育信號[28]；且系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系對植物細(xì)根C和N濃度具有顯著影響[10,29–30];但Ma等[18]卻認(rèn)為，系統(tǒng)發(fā)育對一級根C、N濃度和C∶N沒有影響?？梢?，系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系研究主要集中在同一立地的少數(shù)草本植物或者大尺度的全球性木本、非木本植物，對同一地區(qū)大量木本植物影響的研究還不多。

本研究在亞熱帶天然常綠闊葉林典型地段上采集89種樹種的根系樣品，根據(jù)葉片習(xí)性、生長型、科系進(jìn)行分類，測量一級根的C、N濃度，計(jì)算C∶N，旨在從多個(gè)角度揭示亞熱帶地區(qū)木本植物一級根化學(xué)計(jì)量學(xué)特征，并認(rèn)識亞熱帶植物一級根C、N濃度、C∶N變異在全球細(xì)根化學(xué)元素變異的區(qū)間位置。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于福建省建甌市房道鎮(zhèn)境內(nèi)的萬木林自然保護(hù)區(qū)(27.05° N，118.15° E)，處于武夷山脈東南側(cè)，總面積189 hm2。該區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降水量1 663.8 mm，年均溫18.7℃，相對濕度81%，無霜期為277 d。地貌類型為低山丘陵；地帶性土壤以紅壤和黃壤為主。主要森林植被類型為亞熱帶常綠闊葉林，維管植物種類豐富，以殼斗科(Fagaceae)、樟科(Lauraceae)、冬青科(Aquifoliaceae)等植物為主。

1.2 根系樣品采集與處理

于2018年6、7月進(jìn)行根系采樣，在保護(hù)區(qū)常綠闊葉林群落內(nèi)選擇典型地段采集89種木本植物(表1)根系，每樹種采集3棵(胸徑或地徑相近)，共計(jì)267棵。采用完整土塊法[31]進(jìn)行根系挖掘，即在離樹干基部一定距離挖掘1～2個(gè)長、寬、高各20 cm的土塊，距喬木基部約1.2 m，距小喬木基部約0.5 m,灌木貼近基部。通過與主根相連的側(cè)根從根的顏色、表皮質(zhì)地、根直徑和根的構(gòu)型進(jìn)行比對, 在野外迅速挑出土塊內(nèi)的目標(biāo)根系。將根系用濕紗布包裹后裝進(jìn)自封袋，貼好標(biāo)簽，置于放有冰塊的冰盒內(nèi)(<5℃)暫時(shí)保存。冰盒于3 h內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室, 將根系樣品放于–20℃的冰箱中冷凍保存，待采樣完成后統(tǒng)一進(jìn)行清洗和根系分級。

1.3 一級根C、N濃度和C∶N的測定

細(xì)根分級采用Pregitzer等[3]的根序法，位于根系分支最末端的細(xì)根為一級根。先將一級根在65℃烘干，用球磨儀進(jìn)行粉碎。每樹種(3個(gè)重復(fù))的一級根樣品粉末用錫杯精確稱取8～10 mg，包樣并記錄質(zhì)量。用CN元素分析儀(Elemental Analyzer) Vario EL III測定一級根的全C和全N。C∶N為一級根的全C與全N濃度的比值。

1.4 系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建

在“植物智”網(wǎng)站(http://www.iplant.cn/frps)中“中國植物志”板塊查詢89種木本植物的學(xué)名，通過R 3.3.0中的“”程序包生成科屬種列表，并提交給在線軟件Phylomatic (http://phylodiversity.net/ phylomatic/)，最后輸出NEWICK樹，該樹以Zanne等[32]發(fā)表的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹為骨架。本文構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹見王雪等[33]的研究。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2013軟件對木本植物一級根C、N濃度、C∶N化學(xué)計(jì)量學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算平均值、中位值、極值和變異系數(shù)等。數(shù)據(jù)分析前進(jìn)行以10為底的對數(shù)轉(zhuǎn)換以符合正態(tài)分布的要求。利用SPSS 20.0軟件中的單因素方差分析檢驗(yàn)葉片習(xí)性、生長型和主要科系對一級根C、N濃度和C∶N的影響，用LSD進(jìn)行多重比較(=0.05)。在R 3.3.0統(tǒng)計(jì)平臺上利用“”程序包計(jì)算得到Blomberg’s值[34]，檢驗(yàn)天然常綠闊葉林一級根C、N濃度、C∶N的系統(tǒng)發(fā)育信號，同時(shí)用線性回歸分析檢驗(yàn)科水平分化時(shí)間與一級根N濃度的相關(guān)性。參照前人研究[35]，將科內(nèi)最早屬的分化時(shí)間定義為該科的分化時(shí)間[15,18,36]。采用Origin 9.0和Microsoft Excel 2013軟件繪制圖表。

2 結(jié)果和分析

2.1 一級根化學(xué)計(jì)量學(xué)變異特征

89種木本植物的一級根C質(zhì)量濃度為307.87～ 500.82 mg/g，平均(433.9±2.9) mg/g；N質(zhì)量濃度為5.54～30.19 mg/g，平均(13.7±0.6) mg/g；C∶N為13.97～75.94，平均(36.7±1.6)。89種樹種的C濃度分布比N濃度和C∶N更為集中，C濃度變異系數(shù)最小，為6.4%；而N濃度和C∶N接近40%，約為C濃度的6.2倍(圖1)。

從葉片習(xí)性來看，常綠樹種的一級根C質(zhì)量濃度(346.30～500.82 mg/g)要大于落葉樹種(307.87～ 457.45 mg/g)；常綠與落葉樹種一級根N質(zhì)量濃度分別為5.54～28.97和5.84～30.19 mg/g；C∶N分別為37.85±1.7和31.90±3.7。常綠樹種與落葉樹種一級根C濃度數(shù)據(jù)分布比N濃度和C∶N相對集中,常綠樹種一級根C濃度變異系數(shù)5.7%, 小于N濃度和C∶N的變異系數(shù)，落葉樹種一級根C∶N的變異系數(shù)最大(48.5%)，約是C濃度(8.0%)的6倍。常綠樹種一級根C濃度顯著高于落葉樹種(<0.05), 而N濃度和C∶N無顯著差異。

從生長型來看，灌木一級根C質(zhì)量濃度最大(307.87～457.45 mg/g)，喬木的N質(zhì)量濃度最大(5.84～ 30.19 mg/g)。灌木一級根C濃度的變異系數(shù)最大(10.2%)；喬木一級根N濃度的最高(41.1%)，灌木最低(26.3%)；一級根C∶N變異系數(shù)為喬木>小喬木或灌木>灌木。不同生長型一級根C濃度的差異顯著，其中灌木一級根C濃度顯著低于喬木、小喬木或灌木(<0.05)，但N濃度和C∶N的差異不顯著。這表明，亞熱帶常綠闊葉林樹種一級根C濃度受葉片習(xí)性和生長型的影響,表現(xiàn)出一定的趨同適應(yīng)。

表1 亞熱帶常綠闊葉林群落中的89種樹種

由圖2可見，6主要科一級根C濃度變異系數(shù)均低于N濃度和C∶N，冬青科的C質(zhì)量濃度為346.30～445.30 mg/g，平均423.4 mg/g，變異系數(shù)最大，為8.2%；杜英科的C質(zhì)量濃度為411.96～432.25 mg/g，平均422.4 mg/g，變異系數(shù)最小，為2.1%。樟科一級根的N質(zhì)量濃度為6.15～28.97 mg/g, 平均19.4 mg/g，變異系數(shù)最大，為33.5%；五列木科平均僅9.4 mg/g，變異系數(shù)最小，為17.8%。一級根C∶N以樟科的變異系數(shù)最大(59.4%)，其次是冬青科(43%)，五列木科最小(15.7%)。6主要科間一級根C、N濃度、C∶N的差異顯著，其中殼斗科一級根C質(zhì)量濃度(448.56 mg/g)顯著高于冬青科、山礬科和杜英科(<0.05)；樟科一級根N質(zhì)量濃度(19.39 mg/g)顯著高于其他科(<0.05)，其他5科間差異不顯著；五列木科和殼斗科一級根C∶N最高，且顯著高于樟科、冬青科和山礬科(<0.05)。這表明樟科一級根傾向于高C、N濃度，低C∶N，殼斗科一級根傾向于高C濃度和C∶N及低N濃度，山礬科一級根傾向于低C、N濃度和C∶N。

圖1 木本植物一級根的C、N質(zhì)量濃度和C∶N。Aspe: 所有樹種; Ever: 常綠樹種; Deci: 落葉樹種; Tree: 喬木; Semi: 小喬木或灌木; Shru: 灌木; 括號內(nèi)數(shù)值為變異系數(shù)(%); n: 樣本數(shù)量; 不同字母表示差異顯著(P<0.05); ns: 無差異。下圖同。

圖2 不同科植物一級根的C、N質(zhì)量濃度和C∶N。Laur: 樟科; Faga: 殼斗科; Aqui: 冬青科; Symp: 山礬科; Pent: 五列木科; Elae: 杜英科。

2.2 一級根化學(xué)計(jì)量學(xué)的系統(tǒng)發(fā)育信號

89種木本植物一級根N濃度系統(tǒng)發(fā)育信號顯著，Blomberg’s=0.142，=0.003，表明系統(tǒng)發(fā)育對亞熱帶天然常綠闊葉林一級根N濃度具有顯著影響；而C濃度和C∶N的Blomberg’s分別為0.068和0.078，系統(tǒng)發(fā)育信號不顯著(>0.05)。線性回歸分析表明，一級根N濃度與分化時(shí)間呈顯著正相關(guān)(2=0.08,<0.05, 圖3)，表明一級根N濃度受系統(tǒng)發(fā)育的影響較弱。

圖3 科級一級根N濃度與分化時(shí)間的線性回歸。MYA: 百萬年前; 圓圈越大表示科所包含的物種數(shù)量越多。

3 結(jié)論和討論

3.1 一級根C、N濃度和C∶N變異

本研究結(jié)果表明，89種木本植物一級根C濃度和C∶N的變異程度小于全球尺度的植物[18]，但N濃度的變異程度則相反。萬木林地區(qū)亞熱帶天然常綠闊葉林一級根平均C濃度低于全球平均水平[18]，也低于絕大多數(shù)亞熱帶地區(qū)植物[10–11,13,16]，但卻高于摩天嶺地區(qū)草本植物細(xì)根[12]，這可能與樣本數(shù)量有關(guān)，樣本數(shù)量會直接影響整體結(jié)果的平均值。此外，植被類型不同也會造成根C濃度差異，如亞熱帶地區(qū)草本植物細(xì)根的C濃度遠(yuǎn)小于木本植物[12–13]。本研究中一級根C濃度的變異系數(shù)小于全球尺度, 變化范圍處于全球水平(307.7～684.4 mg/g)[18]的前半段。

本研究中萬木林地區(qū)亞熱帶常綠闊葉林群落的89種木本植物一級根平均N濃度低于全球植物[18]，也低于其他地區(qū)植物[10–11,16]，但卻高于同屬亞熱帶地區(qū)的神農(nóng)架[13]和武夷山[23]植物。這很可能與植物根系取樣方法相關(guān)，徑級法和序級法會使植物根C、N濃度存在顯著差異[11]。植物根系解剖結(jié)構(gòu)，例如根維比值大小也會影響根組織C、N濃度[37]。本研究一級根N濃度的變異系數(shù)稍大于全球尺度，變化范圍處于全球水平(5.6～50.3 mg/g)[18]的中前區(qū)間。

值得注意的是，本研究的89種木本植物一級根平均C∶N高于全球植物[18]和其他地區(qū)植物[11,16]，卻低于全國植物[38]，這可能是一級根C、N濃度差異造成的，主要與樣本量、植被類型[12–13]、根系取樣方式[11]和根解剖結(jié)構(gòu)[37]有關(guān)。本研究一級根C∶N變異系數(shù)小于全球尺度，其變化范圍幾乎與全球水平(2.1～77.8)[18]持平。

3.2 葉片習(xí)性、生長型和科級水平的差異

本研究葉片習(xí)性對一級根C濃度影響差異顯著,可能與植物對環(huán)境的適應(yīng)性有關(guān)，即表現(xiàn)出一定的趨同效應(yīng)。不同葉片習(xí)性植物根化學(xué)計(jì)量學(xué)的差異可能與其生態(tài)策略相關(guān)，從葉片來看，常綠物種會通過更長的生長周期和更高的氮利用效率來減少養(yǎng)分流失(即減少落葉)[36]，就根系而言, 則會增加木質(zhì)素含量來提高根C含量[39]，使植物代謝速率減慢,可見常綠樹種在資源獲取方面較為保守。本研究結(jié)果表明，常綠樹種與落葉樹種的一級根N濃度沒有顯著差異，與劉璐等[13]的研究結(jié)果一致，而周永姣等[20]報(bào)道落葉樹種一級根N濃度顯著高于常綠樹種。這可能與樣本數(shù)量及物種進(jìn)化史有關(guān)。

本研究生長型對萬木林地區(qū)89種木本植物一級根C濃度影響顯著，對N濃度和C∶N沒有影響，這可能與植物趨同效應(yīng)有關(guān)。本文喬木、小喬木或灌木的一級根C濃度顯著大于灌木，這與王釗穎等[23]研究結(jié)果相似，與張亞興等[40]不同。與灌木相比，喬木樹種高的林冠層能獲取更多光能，其光合作用強(qiáng)度大于灌木，可能分配更多的C到植物根系。不同生長型植物生態(tài)位的分化可能造成其對地理環(huán)境(光、熱、水等)適應(yīng)性的差異，因而表現(xiàn)出不同的養(yǎng)分適應(yīng)策略[41]，使得不同生長型植物根C、N濃度存在一定差異。

本研究結(jié)果表明在土壤養(yǎng)分和水分條件相似的同一立地環(huán)境下，不同科的植物根系在資源分配方面存在差異。賈全全[42]研究結(jié)果表明，樟科一級根N濃度顯著高于其他科植物(如殼斗科、杜鵑花科和山茶科)，這與本研究結(jié)果一致。樟科植物一級根N濃度高可能與自身化學(xué)特性有關(guān)，其體內(nèi)含有一種含氮的次生化合物生物堿。同時(shí)，不同植物的根C、N濃度差異最終會影響根的C∶N。

3.3 與系統(tǒng)發(fā)育的關(guān)系

植物功能性狀的跨物種分析闡明了與生活史適應(yīng)和資源經(jīng)濟(jì)策略相關(guān)的權(quán)衡[11]。本研究結(jié)果表明, 系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系對亞熱帶地區(qū)木本植物一級根N濃度影響較小，化學(xué)性狀中N更具有系統(tǒng)發(fā)育保守性。與本研究結(jié)果相似，Kong等[10]報(bào)道96種植物一級根化學(xué)性狀受到系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的影響，N濃度系統(tǒng)發(fā)育信號顯著。然而，Liu等[11]和Ma等[18]報(bào)道植物一級根化學(xué)性狀幾乎不受系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的影響。這可能與物種選擇有關(guān)，熱帶地區(qū)天然林樹種進(jìn)化歷史久遠(yuǎn)，存在著大量的古老樹種，當(dāng)把溫帶、亞熱帶地區(qū)新進(jìn)化的樹種囊括在一起時(shí)，可能會削弱系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的影響。一級根N濃度與科級水平分化時(shí)間呈顯著正相關(guān)，表明進(jìn)化歷史古老的物種具有高的N濃度，這同植物一級根直徑隨物種科級水平分化時(shí)間增加而增大的結(jié)論一致[15,18,43], 從側(cè)面反映出一級根N濃度可能與直徑具有相關(guān)性。本研究中一級根C∶N沒有表現(xiàn)出顯著的系統(tǒng)發(fā)育信號，可能是受到了C的干擾。

本研究主要揭示了亞熱帶常綠闊葉林群落內(nèi)具有種間可比性的一級根化學(xué)計(jì)量特征，及其受葉片習(xí)性、生長型和科級水平的影響。結(jié)果表明，亞熱帶天然常綠闊葉林一級根C濃度變異系數(shù)遠(yuǎn)低于N濃度和C∶N，反映出一級根C濃度的相對穩(wěn)定性。葉片習(xí)性和生長型對一級根C濃度影響顯著, 對N濃度和C∶N無影響, 可能與植物的趨同適應(yīng)有關(guān)；主要科植物間一級根C、N濃度和C∶N均差異顯著，說明不同科植物根系的資源利用與分配策略可能存在差異。亞熱帶天然常綠闊葉林一級根N濃度受系統(tǒng)發(fā)育影響較強(qiáng)，且與分化時(shí)間呈顯著正相關(guān)，表明亞熱帶地區(qū)植物一級根N濃度具有強(qiáng)烈的系統(tǒng)發(fā)育保守性。

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Variation Patterns in C and N Concentrations in the First-order Roots of 89 Woody Species in Subtropical Evergreen Broad-leaved Forest

WANG Xue1, YAN Xiaojun1,2, FAN Ailian1, JIA Linqiao1, XIONG Decheng1, HUANG Jinxue1, CHEN Guangshui1, YAO Xiaodong1 *

(1. School of Geographical Sciences, Fujian Normal University, Key Laboratory for Humid Subtropical Eco-geographical Processes of the Ministry of Education,Fuzhou 350007, China; 2. Mudu High School in Jiangsu Province,Suzhou 215101, Jiangsu, China)

In order to understand the variation patterns of nutrient elements for the first-order roots of woody plants in subtropical evergreen broad-leaved forests,the carbon and nitrogen concentrations of the first-order roots of 89 tree species in Wanmu Forest Nature Reserve, Jian’ou, Fujian Province, were determined based on root order method. The results showed that the mean C, N concentrations in the first-order roots of 89 tree species were 433.9 and 13.7 mg/g, and C∶N ratio was 36.7, which variation coefficients were 6.4%, 39.2% and 39.9%, respectively. There were significant differences in C concentration of the first-order roots among different leaf habits (such as evergreen and deciduous trees) and growth forms (including tree, semi-tree or shrub and shrub). However, there was no significant difference in N concentration and C∶N ratio. The differences in C, N concentrations and C∶N ratio of the first-order roots among six main families (Lauraceae, Fagaceae, Aquifoliaceae, Symplocaceae, Pentaphylacaceae and Elaeocarpaceae) were significant. The N concentration of first-order roots increased with the phylogeny level from low to high. Therefore, it was indicated that the interspecific variation of the first-order roots in C concentration was lower than N concentration in the subtropical evergreen broad-leaved forest, the N concentration of the first-order roots was influenced by phylogeny, however, the concentration of C was affected by leaf habits and growth forms, showing a certain convergence effect.

Absorptive root; Stoichiometry; Variation characteristics; Nature forest

10.11926/jtsb.4372

2020-12-29

2021-02-28

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31830014)資助

This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 31830014).

王雪，女，碩士研究生，從事植物生理生態(tài)研究。E-mail: 937621220@qq.com

. E-mail: xdyao@fjnu.edu.cn