青海云杉林林木器官养分特征与生态水文研究

5.2.1　青海云杉林分级木（优势木、平均木、被压木）林木器官养分

森林林木器官营养元素含量分布特征反映了林木自身的生理特征，是林木长期演化的结果。在一定程度上关系到林木自身的生长状况和所在群落内养分循环格局［53］。从青海云杉林分级木不同林木器官养分含量可以看出（图4），青海云杉林大样地林木器官有机碳、全氮、全磷、全钾、全钙和全镁含量大小呈现出有机碳＞全氮＞全钙＞全镁＞全钾＞全磷。不同林木器官有机碳含量远远高于其他营养元素含量，有机碳含量变化范围401.40～526.58 g/kg，不同林木器官有机碳含量大小呈现出粗根＞干＞叶＞细根＞皮＞枝，表明有机碳在不同器官的积累存留存在差异。有机碳含量在不同分级木的含量分布也各不相同，除干和细根以外，平均木的林木器官皮、枝、叶、细根有机碳含量均高于优势木和被压木的有机碳含量。

图4　青海云杉林分级木林木器官主要养分含量图

注：图中YSM表示优势木，PJM表示平均木，BYM表示被压木。

青海云杉林不同分级木不同林木器官全氮含量的变化范围为4.51～22.53 g/kg，不同林木器官全氮含量大小表现为叶＞细根＞枝＞皮＞粗根＞干，叶片氮含量的平均值为22.53 g/kg，其含量远远大于其他林木器官的全氮含量，这是因为叶是青海云杉林的同化器官，是参与核酸和蛋白质的主要器官。因此，叶片具有较高的氮素含量。需要指出的是，在青海云杉林不同分级木中，优势木和平均木的全氮含量均大于其他林木器官氮素含量，而被压木氮素含量不同于优势木和平均木的氮素含量，即叶片氮素含量不均是大于其他林木器官氮素含量。可见，在科学研究中，对青海云杉林叶片氮素含量研究要选择生长态势较好的叶片作为研究对象，才能较为客观地反映青海云杉林木器官叶片氮素含量。

青海云杉林不同林木器官全磷含量的变化范围为0.55～0.99 g/kg，不同林木器官全磷含量大小表现为叶＞枝＞粗根＞皮＞干＞细根，叶片磷含量的平均值为0.99 g/kg，其含量大小同氮素含量一样，其含量也远远大于其他林木器官的全磷含量，磷是叶片参与光合作用、能量贮存、呼吸作用等的主要器官。因此，叶片具有较高的磷素含量。需要指出的是，在青海云杉林不同分级木中，优势木和平均木的全磷含量均大于其他林木器官磷素含量，而被压木磷素含量不同于优势木和平均木的磷素含量，即叶片磷素含量不均是大于其他林木器官磷素含量。对青海云杉林叶片磷素含量研究要选择生长态势较好的叶片进行磷素含量研究。特别是高山亚高山地区，磷素含量较为缺乏，可供林木吸收的磷素也较少，进行林木磷素研究对磷素营养水平丰缺诊断具有重要的作用。(www.xing528.com)

青海云杉林不同分级木不同林木器官全钾含量的变化范围为0.54～4.50 g/kg，钾素含量在不同林木器官分配大小表现为叶＞细根＞皮＞枝＞粗根＞干，叶片钾素含量最高，干钾素含量最低，钾素含量主要分布在代谢活跃的叶片内，从而促进光能利用、酶的活化、改善糖代谢和能量代谢、提高抗旱性等营养功能；而干主要用于养分运移，含量最低。钾素含量在不同分级木的分配大小也各不相同，被压木叶片钾素含量最大，其干钾素含量最小。在本研究中，平均木叶片钾素含量能较好地代表青海云杉林林木器官钾素含量。

青海云杉林不同分级木不同林木器官全钙含量变化范围为2.16～12.25 g/kg，不同林木器官的钙素含量大小顺序为叶＞皮＞细根＞枝＞粗根＞干，叶片钙素含量最高，有助于提高青海云杉林对寒冷的抵抗能力，促进糖分运移，提高叶片光合作用效率，也有助于降低叶片蒸发量，不同分级木优势木叶片钾素含量高于平均木和被压木钾素含量，也说明这一点。皮的钾素含量与叶的钾素含量较为接近，干的钾素含量最低。

青海云杉林不同分级木不同林木器官全镁含量的变化范围为1.28～2.85 g/kg，金属镁元素在不同林木器官的分配大小顺序则为细根＞叶＞枝＞皮＞粗根＞干，镁素含量主要分配在青海云杉细根和叶片上，有利于镁参与光合作用、酶的活化、蛋白合成等生理作用。镁素含量在不同分级木中没有明显的变化规律。

5.2.2　青海云杉林叶片化学计量学特征

森林林木器官叶片、代谢物质枯落物和生长基质土壤等不同组分的碳、氮、磷比可以作为森林生长养分限制以及碳、氮、磷饱和诊断的预测性指标［54］，其中林木器官叶片的碳、氮、磷比值被认为是环境判断因子，甚至可以作为土壤的养分供给状况的指标［55］。根据青海云杉林不同分级木林木器官养分分布特征，本研究选择平均木的叶片碳、氮、磷化学计量比进行了分析。经统计，青海云杉林叶片C∶N值的变化范围为16.15～19.71，均值为17.93；N∶P值的范围为27.14～18.74，均值为22.93；C∶P值的变化范围为438.24～369.50，均值为403.87。叶片C∶N值（17.93）低于全球平均水平（22.5）［56］，N∶P值（22.93）明显高于全球水平（13.8或12.7）［56］，也高于全国平均水平（16.3）［56］，C∶P值（403.87）显著高于全球平均水平（232）［58］。这与青海云杉林地处亚高山地带的气候环境有关。同时，青海云杉叶片的N∶P值大于16［58］，在一定程度上表明林地生长环境可供青海云杉直接吸收利用的磷素含量较氮素含量少。