林木氮素吸收偏好性及其形成机制研究进展

森林土壤中可被林木吸收利用的氮（N）素主要以铵态氮（NH₄+-N）和硝态氮（NO₃--N）的形态存在。受全球气候变暖、氮沉降和人类活动等因素的影响，NH₄+和NO₃-的分布存在很大的时间波动性和空间异质性，且NH₄+-N和NO₃--N亏缺已成为限制林地生产力的主要因素。在森林土壤N亏缺和N异质分布的逆境中，在林木长期进化过程中形成了对不同形态N素的吸收偏好，且这种吸收偏好会随生长环境条件而发生改变。特别是对于NH₄+和NO₃-这2种主要形态的偏好选择性已被证明是决定林木生产力、竞争、共存和生态演替的重要因素之一。对不同树种在N异质分布环境下的N吸收偏好和形成机制的研究，是揭示林木N素营养遗传特性和提高林地N素利用效率的关键。文中从森林土壤中N的主要形态及其分布特征、林木对不同形态N素的吸收偏好和形成机制、林木N吸收偏好的影响因素3个方面进行总结阐述，并对未来研究方向进行展望，以期为我国人工林培育中不同树种的造林配置和合理N素施肥技术提供理论依据和参考。     

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NH_4~+-N和NO_3~--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(NH_4~+-N和NO_3~--N)和浓度配比的4个供N处理(NH_4~+∶NO_3~-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NO_3~--N斑块中的根长、根表面积和根生物量均显著大于NH_4~+-N斑块中的值,而马尾松和木荷则是NH_4~+-N斑块中的值大于NO_3~--N斑块中的值;杉木根系平均直径NO_3~--N斑块中的小于NH_4~+-N斑块中的值,而马尾松和木荷根系平均直径为NO_3~--N大于NH_4~+-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NO_3~--N和NH_4~+-N的异质性供N环境下,杉木偏向于在NO_3~--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NH_4~+-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。