1 研究地区概况。
研究地区位于我国南方, 调查范围包括海南、广东、广西、重庆、湖南、湖北、江西、浙江、福建、安徽、江苏以及上海12个省市区。地理范围跨越我国南方18个经度(105°–123° E)、17个纬度(18°–35° N)。区域内地形为平原盆地与高原、丘陵交错, 主要山脉有南岭山地、罗霄山脉、雪峰山脉、武陵山脉、武夷山脉。属热带亚热带区域, 气候属东南季风湿润气候。年平均气温(MAT) 13–22 ℃, 最热月平均气温28–30 ℃, 最冷月平均气温大于0 ℃, ≥10℃积温4 000–6 500 ℃, 无霜期230–350天; 降水主要集中在下半年, 年降水量(MAP)大于800 mm, 多在1 200–2 000 mm之间。由于水热条件优越, 我国南方分布着世界上面积最大、最具有代表性的亚热带常绿阔叶林(中国科学院中国植被图编辑委员会,2007)。然而, 该区域是我国人口最为密集、经济发展最为迅速的区域, 由于不合理的人类活动, 区域内山地常绿阔叶林面积大为减少, 生态系统功能严重退化, 灌丛成为一种主要的现状植被类型。
2 研究方法。
2.1 数据采集。
根据1:100万中国植被图(中国科学院中国植被图编辑委员会, 2007)所记载的我国南方灌丛分布范围, 采用分层随机抽样方法布设了462个样点, 样点之间间隔20 km以上。记录每个样点的经度和纬度信息, 对每个样点的灌丛群落优势木本植物, 分种选择3–5株收集叶片的混合样品, 所有植物样品带回实验室烘干、磨碎、过60目筛待测。同时, 每个样点用土钻采集0–10 cm表土层土壤样品3个(采样点间隔15m), 将样品阴干后均匀混合、除根、研磨, 并过100目的分样筛待测(谢宗强和唐志尧, 2015)。所有调查和采集在2011–2013年的7–9月进行, 共采集优势木本植物53科122属193种(含种下等级), 包括91种常绿木本植物和102种落叶木本植物(附录I)。
植物和土壤全N采用C/N元素分析仪(2400IICHNS/O, PerkinElmer, Boston, USA)测定(称取5–6mg样品干粉末, 燃烧温度设定在950 ℃, 反应温度设为640 ℃); 植物和土壤全P用酸溶-钼锑抗比色法(GB 7852-1987)测定, 先将样品粉末用H2O2-H2SO4凯氏法消解, 然后用钼蓝比色法测量(谢宗强和唐志尧, 2015)。
各样点MAT (℃)和MAP (mm)数据来源于地球系统科学数据共享平台(
www.geodata.cn)的全国1km × 1 km栅格逐月平均气温和降水数据。
2.2 数据分析。
基于原始数据, 按种统计叶N、P含量的算术平均值, 并进行正态性检验, 叶N、P含量呈非正态分布(偏度>1.6), 但符合对数正态分布, 因此在统计各生活型(常绿和落叶)和所有木本叶片N含量、P含量时采用几何平均数(Han et al., 2005)。由于N、P含量数据不符合正态分布, 生活型间的N、P含量比较时采用Kruskal-Wallis (K-W)检验, 并用Nemenyi进行两两比较(李单凤等, 2015)。
为了衡量木本植物叶N、P含量与气候和土壤养分之间的关系, 将每个样点上分种叶N、P含量原始值进行对数化转换, 分别与MAT、MAP、土壤N含量和土壤P含量进行一般线性回归(任书杰等, 2007;Hong et al., 2014)。同时, 采用广义线性模型(GLM)来衡量生活型、MAT、MAP、土壤N含量和P含量分别对木本植物叶N含量和P含量变异的解释量(Chen et al., 2013; Zhao et al., 2014)。所有的统计分析和作图分别在R 3.2.1和Excel 2013中进行。
3 结果。
3.1 叶片N、P含量特征。
所有木本植物叶的N、P含量的几何均值分别为16.57 mg·g–1和1.02 mg·g–1, 其中N的范围为5.06–43.78 mg·g–1, P的范围为0.18–4.04 mg·g–1(表1)。落叶木本植物和常绿木本植物的叶N、P含量存在显着差异, 其中落叶木本植物叶N、P含量的几何均值分别较常绿木本植物叶高15.19%和21.93%.从变异系数来看, 所有木本植物和各生活型叶的P含量变异大于N, 落叶木本植物叶N含量的变异略高于常绿木本植物, 而常绿木本植物叶P含量的变异大于落叶木本植物(表1)。