论文部分内容阅读
四川省是我国马尾松地理分布的西缘,人工林分布面积已超过90万hm~2,但在川马尾松人工林存在纯林食物链结构简单,森林生态系统脆弱,难以培育成大径用材,严重制约着林业的可持续发展。因此,引入目标树经营来培育大径阶战略储备林,旨在调整林分结构,提升林分生产力和森林碳汇,在满足林产品品质提升等经济效益需求的同时,完善人工林生态服务功能,建立高质量多功能的人工林生态系统。本文以四川盆地东北部深丘区(平昌)、东部平行岭谷区(广安)、盆地南部低山区(宜宾)3个马尾松生态地理环境区的马尾松人工林为研究对象,分析目标树经营3年后的林分与对照间在林层-林下灌草层-土壤层的立体空间格局差异,并在土壤层结合Illumina Miseq高通量测序技术与FUNGuild功能预测,对不同林分结构和林下植被影响下的土壤真菌群落结构、营养策略以及功能类型进行研究,探讨真菌群落对目标树经营的生态适应性机制,旨对科学指导马尾松人工林经营提供有力支撑。本研究主要得出以下结论:(1)目标树经营降低了林分密度,改善林木的生长环境,提高了林分蓄积,宜宾样地蓄积增幅高于平昌高于广安。6-8 cm径阶株数的平均分布频率从对照的21.2%降低到4.8%,26 cm以上大径阶株数的分布频率则从3.2%增至29.4%,促进林木直径生长。在三个环境区,经营样地直径分布反“J”型曲线的起始径阶皆较未经营的样地向高径阶移动,曲线呈现右偏态。目标树经营马尾松人工林树高分布在三个环境区的树高分布曲线表现出同一的右偏低峰态,而且树高分布峰值表达不同。目标树经营有效调整林分的混交度,角尺度,大小比。平昌、广安样地由均匀分布区间向随机分布区间调整,而宜宾样地则由随机分布区格局调整成为均匀分布格局。(2)从三个生态地理环境区的马尾松林中调查到灌木和草本植物共112种,隶属于54科,84属,其中灌木33科54属79种,草本21科30属33种;共调查灌木和草本植物共5328株(丛),其中灌木2402株,草本2926株(丛)。灌木层的优势种为毛萼莓(Rubus chroosepalus)13.28%,草本层的优势种为芒(Miscanthus sinensis)30.90%、芒萁(Dicranopteris dichotoma)21.38%、阴石蕨(Humata repens)13.44%。灌木层的柃木(Eurya japonica)和草本层的芒萁,生态位宽度之和为最大,并在所有处理中均出现。目标树经营提高了灌木层戟叶悬钩子(Rubus hastifolius)、毛萼莓和草本层斑茅(Saccharum arundinaceum)、宝铎草(Disporum sessile)、乌蕨(Stenoloma chusanum)的生态位宽度。马尾松人工林采用目标树经营,提高了草本层的多样性和丰富度,在林下植被稳定性上提高了林分的整体质量,但不同生态地理环境区在灌草层的表现并不一致,广安的物种多样性指数(D、H)和丰富度指数(R)为最高,灌木层生态位重叠度最高的为广安,草本层生态位重叠度最高的为平昌。(3)对三个环境区目标树经营后的马尾松人工林土壤真菌物种测序结果表明,共检测到20107条真菌物种OTUs,其中平昌样本OTUs来自5门、29纲、89目、195科、337属;广安样本OTUs来自5门、30纲、91目、199科、453属;宜宾样本OTUs来自5门、27纲、88目、196科、372属。子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)在三个环境区土壤中占主导菌门。在三个环境区目标树经营下的马尾松林土壤真菌Alpha多样性呈现出宜宾最高,物种数显著高于广安和平昌,且环境因子与Alpha多样性相关性较高;beta多样性分析来看,宜宾的特有种数量最多,且宜宾与广安和平昌的组间差异较大。(4)三个生态地理环境区真菌病理营养型多以联合营养型的形式存在,形成高比例的病理营养型-共生营养型联合真菌营养策略。单一通过与宿主细胞交换资源来获取营养的共生营养型相对丰度是在平昌生态区变现最高。真菌功能群落类群中并没有形成单一的动物病原菌,而是形成了动物病原菌-植物病原菌-未定义腐生真菌联合类群。同时以外生菌根真菌为主的外生菌根真菌-地衣共生真菌-木质腐生真菌联合群落,外生菌根真菌-杜鹃花类菌根真菌-木质腐生真菌群落在不同生态地理环境区出现的丰度不同。综上所述,在三个生态地理环境区,目标树经营降低了林分密度,促进林木直径生长和光竞争冠层分化,调整林分的混交度,角尺度,大小比,平昌、广安样地由均匀分布区间向随机分布区间调整,而宜宾样地则由随机分布区格局调整成为均匀分布格局。在林层结构的影响下,草本层的多样性和丰富度增加,林下植被稳定性的到提高。由于植被改变的直接影响,在目标树经营下的三个环境区土壤真菌群落稳定性表现不同,Alpha多样性呈现出宜宾最高,物种数显著高于广安和平昌,宜宾的特有种数量最多,且宜宾与广安和平昌的组间差异较大。三个环境区真菌病理营养型多以联合营养型的形式存在,形成高比例的病理营养型-共生营养型联合真菌营养策略。动物病原菌联合形成了动物病原菌-植物病原菌-未定义腐生真菌类群,外生菌根真菌为主的外生菌根真菌-地衣共生真菌-木质腐生真菌联合群落,外生菌根真菌-杜鹃花类菌根真菌-木质腐生真菌群落。