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氮和磷是森林生态系统中最重要的限制性元素,且两者相互影响,但作用机制有待深入了解。养分回收是植物适应土壤养分状况的生存策略,土壤养分供应状况会影响树木枝叶养分含量及其回收效率,而改变养分内循环,从而影响林分的生产力和稳定性。本研究选取12年杉木(Cunninghamia lanceolata)人工纯林为对象,开展模拟2个水平大气氮沉降(+N1,50 kg N ha-1yr-1和+N2,100 kg N ha-1yr-1)和外源磷添加(+P,50 kg P ha-1yr-1)及其耦合效应(+N1P和+N2P)对土壤养分有效性、杉木枝叶养分含量、不同年龄枝叶的养分回收等影响的研究,揭示杉木人工林氮磷养分动态的耦合机制,剖析常绿树种枝叶养分性状的年龄变异格局,评价丘陵红壤区人工林生态系统的养分限制性特征,为杉木人工林经营管理和应对全球氮沉降加剧提供科学依据。主要结果如下: (1)单独氮添加明显增加表层(0~5cm)和下层(5~10cm)土壤有效氮含量(NH4+-N和 NO3–-N),且均为 N2>N1>CK;单独磷添加提高土壤有效磷含量,其中表层土壤增加6~7倍,下层增加1.5倍左右;氮磷同时添加对于土壤 NH4+-N表现为明显的拮抗效应,对土壤 NO3–-N为叠加效应,而对有效磷为明显的协同效应。 (2)单独氮添加未显著提高枝叶氮含量,但显著提高其 N/P比;单独磷添加显著提高一级枝叶磷含量,对二级枝叶磷含量未显著影响,但一级和二级枝叶 N/P比均下降;氮磷同时添加可明显提高枝叶的氮磷含量,对枝叶氮含量呈明显协同效应,对枝叶磷含量呈叠加效应。 (3)单独氮添加未改变枝叶氮回收度,单独磷添加显著降低枝叶磷回收度,氮磷同时添加显著降低枝叶氮和磷回收度,且磷回收度响应比氮回收度明显;而氮磷添加的不同处理对枝叶氮磷回收效率影响不显著。 (4)氮磷同时添加可增加杉木胸径生长;杉木生长量、枝叶氮磷养分含量和养分回收度与土壤硝态氮显著正相关,与土壤有效磷显著正相关,而氮磷养分回收效率与土壤硝态氮显著负相关。 综上所述,杉木人工林主要受土壤磷的限制,氮沉降会加剧土壤磷的限制性,磷添加可显著改善土壤磷限制性及氮沉降带来的负面效应。推断氮磷同时添加可促进杉木枝叶对氮的利用,从而有利于提高杉木人工林的生产力。杉木枝叶氮磷回收度比其回收效率对土壤养分变化的响应更加敏感,推断杉木倾向于控制氮磷回收度,即降低枝叶凋落前的养分含量,而非养分回收效率,即养分转移的百分比来适应外界养分供应的干扰。建议在大气氮沉降日益严重的情景下,适量添加磷有利于改善杉木人工林的养分状况,增强生态系统的适应性和稳定性。