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研究亮点
HIGHLIGHTS
1. 单独探讨了树皮的营养功能，突出树皮在森林营养循环中的独特作用；
2. 揭示了热带先锋树种和原始森林树种在树皮生物量和营养浓度方面的显著差异；
3. 提出利用树皮生物量与树木尺寸参数之间的异速生长关系，改进了传统生物量估算模型。
01
研究背景
树皮是树木的重要组成部分，不仅为树木提供物理保护，抵御外部环境的干扰，还在维持树木结构稳定和营养储存方面发挥着关键作用。尽管研究人员已对树皮的形态特征进行了广泛研究，但相比树叶和木材等其他树体组织，我们对树皮的营养功能，特别是其内部营养浓度的了解仍不够深入。在早期的森林营养循环研究中，树皮通常未被单独考量，而是与树干木材一起评估。然而，树皮的营养物质含量通常显著高于木材，且其分解速度相对较慢，这种差异导致早期研究在估算森林营养循环时产生了较大误差。为了提升森林营养循环模型的准确性，精确测量树皮生物量以及深入研究影响其营养浓度变化的因素至关重要。这些研究不仅能加深我们对树皮功能性状的理解，还能为森林生态系统的管理和保护策略提供重要的科学依据。
龙脑香科树种是东南亚热带雨林的主要建群种，但由于人为不合理砍伐等因素，许多原始森林已退化为次生林，大戟科血桐属树木大量生长繁殖。为了深入理解这些次生林的营养储量、营养循环过程及其在生态服务中的关键作用，开发准确的树皮生物量估算方法，并厘清树木尺寸与土壤营养浓度之间的关系尤为关键。尽管目前针对热带次生林树皮生物量的估算方法较少，但树皮生物量与树木尺寸参数之间的异速生长关系可为准确估算树皮生物量提供一种有效途径。先前的研究已准确估算了多种热带次生林树木的叶、茎和根生物量，并为热带干旱森林开发了一些树皮生物量的异速生长方程，但这些方程在不同森林类型中的差异尚不清晰。因此，比较不同森林类型和地区的异速生长方程，可能有助于进一步突出树皮的功能角色，并评估这些方程在各类森林中的适用性。
02
研究方法
研究在马来西亚砂拉越美里的尼亚国家公园(Niah Forest Reserve)的次生林中进行。该地区原为低地龙脑香科混交林，后经过择伐和轮作耕作，形成了不同年龄的次生林。研究选取了两种优势树种，即大戟科血桐属Macaranga gigantea和Macaranga hosei两种具有高生长速率的典型的次生林树种。研究人员在19个样地中对两种树种的18个个体进行树皮样本采集，记录树高(H)和胸径(DBH)。采集的树皮样本经过干燥、研磨，使用硝酸和高氯酸分解，并通过原子吸收光谱仪和顺序等离子体光谱仪测定了树皮中氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)和钠(Na)的浓度。同时，分析树皮的碳(C)和氮(N)浓度。对不同DBH的树皮样本进行了密度和水分含量的测量。
砍伐部分树木，记录DBH、H和冠幅(CD)，并将其分为叶、树皮和茎木材及枝条，对湿样本进行称重。使用树木大小参数开发树皮生物量的回归方程。使用方差分析(ANOVA)比较不同物种的平均营养值，通过回归分析研究DBH和五种营养元素浓度之间的关系。使用协方差分析(ANCOVA)比较两种血桐属物种之间的差异。将新开发的树皮生物量估算模型与先前研究中为热带干旱森林、红树林和热带季风森林开发的其他七个模型进行比较。
图 1｜带有树皮的树干横截面照片。(a) M. hosei；(b) M. gigantea；(c) 来自柬埔寨热带干旱森林的小瘤龙脑香(Dipterocarpus tuberculatus)
03
研究结果
图 2｜胸径(DBH)与 M. gigantea 和 M. hosei 树皮中不同元素浓度之间的关系。(a) 钾(K)，(b) 磷(P)，(c) 钙(Ca)，(d) 镁(Mg)，(e) 钠(Na)
图 3｜M. gigantea 和 M. hosei 的土壤与树皮营养浓度之间的关系。(a) 钾(K)，(b) 磷(P)，(c) 钙(Ca)，(d) 镁(Mg)，(e) 钠(Na)
图 4｜树皮生物量与 (a) 胸径(DBH)，(b) 树高(H)，(c) DBH2×H，以及 (d) 冠幅(CD)之间的关系
图 5｜胸径(DBH)与 (a) 树高/胸径比和 (b) 冠幅/胸径比之间的关系
图 6｜ 比较不同研究中得出的树皮生物量估算方程
Cite this article
Kenzo T., Hattori D., Meleng P., Wasli M. E., Ichie T., 2024. Bark biomass and nutrient concentrations in tropical secondary forest trees of Malaysia. For. Ecosyst. 11, 100242.
https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100242
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100242
关于本刊
《森林生态系统(英文)》（Forest Ecosystems）是由教育部主管、北京林业大学主办的林学、生态学类的开放获取学术期刊。主要收录森林生态系统、森林群落、森林环境、遥感、气候变化、大数据等相关研究领域的高质量、原创性研究论文和评论性文章。影响因子3.8，在中科院期刊分区表中居农林科学大类一区，林学小类一区。
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森林生态系统(英文)
微信号：Forest Ecosystems
https://www.sciencedirect.com/journal/forest-ecosystems
编辑：唐珊珊
审核：李杰
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