油松和云杉幼苗对草本竞争的适应性特征

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leoni002
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在森林生态系统中,种间竞争是不可忽视的自然现象之一,影响着植物个体的丰富度、生存方式以及适应环境的能力等。竞争强度增加,将导致植物个体生存压力增强,甚至在该群落中消失。同时,不同物种竞争能力的强弱决定着种群数量及动态,进而决定群落内物种的分布和发展,影响了群落的结构和功能,在维持生态系统物种多样性过程中扮演着重要角色。而在森林更新发展过程中,植物幼苗生长的健康与否至关重要。种间竞争作为植物幼苗在森林生态系统中生存不可避免的环境因素,影响着其更新过程,可能改变森林群落演替方向,故而成为生态学家们近年来研究的热点之一。因此,探究植物幼苗对种间竞争的适应性特征显得尤为重要。由于禾本科植物可凭借高竞争能力影响到植物幼苗的更新,因此本试验以关帝山早期演替代表树种油松、晚期演替代表树种云杉为研究对象,选取了草地早熟禾为竞争植物。鉴于自然界中普遍存在土壤养分异质现象,故设置土壤养分均质为对照。结合土壤养分异质性,通过分析不同土壤养分分布条件下无竞争(no neighbours,NN)、地上竞争(shoot of neighbours,SN)、地下竞争(root of neighbours,RN)及地上+地下竞争(all neighbours,AN)四种竞争方式对两种目标树种幼苗的影响,深入探讨在理想和现实土壤条件下,油松和云杉幼苗在生长初期的适应策略。研究结果如下:(1)土壤养分均质条件下:与NN处理相比,SN处理油松幼苗叶片SLA增加了22.10%,增加了接受光照资源的面积;对于根系来说,SN处理油松幼苗吸收根SRL、SSA分别增加了:55.13%、62.25%,油松幼苗RTD降低了35.24%,但是油松幼苗粗根SRL、SSA分别减少了28.6%、52.41%,油松幼苗RTD增加了74.02%。可以看出,油松幼苗通过平衡不同功能根系的形态变化来积极应对光照较少带来的危害。生理特征方面,SN处理油松幼苗叶片和细根SOD活性分别减少了:61.13%、75.36%,其抗氧化能力下降。(2)与NN处理相比,SN处理云杉幼苗叶片SLA增加了13.75%,说明在光照条件减弱时,植物可能都会增加自身截获光照资源的能力,通过尽可能提高光合效率来保证生存生长的需要。与油松幼苗不同的地方在于,云杉幼苗在地上竞争条件下,增加了所有根系的SRL、SSA,并降低其RTD,说明在地上有机物质合成减少的条件下,云杉幼苗通过积极调整所有根系形态特征,来提高根系从土壤中吸收水肥资源的能力,并减少水分和养分的散失,从而满足生长需求。(3)土壤养分分布和草本竞争的交互作用对油松幼苗综合特征有显著影响,从研究结果来看,地下竞争减少了油松幼苗细根SRL和SSA,而地上竞争和地下竞争增加了油松幼苗叶片SOD活性,可以看出油松叶片生理响应优于形态响应,根系形态响应优于生理,且细根为其重要的敏感响应器官。(4)在土壤养分异质分布条件下,云杉幼苗对地上竞争没有表现出积极的适应性。相反,云杉幼苗适应地下竞争和地上+地下竞争时,使总根系变短变粗,减少其SRL和SSA,同时,所有竞争条件下,云杉均减少了SLA,这可能是由于云杉幼苗改变了碳分配策略来适应土壤异质分布条件下竞争环境。而对于生理适应,云杉没有表现出规律性。综上所述,土壤养分异质分布条件下,云杉幼苗仍然以根系积极的形态响应策略为主,且地下竞争背景下的适应性强于地上竞争。综上所述,本试验通过探究对比不同土壤养分分布条件下油松和云杉幼苗对不同竞争方式的适应性特征,揭示了不同生长习性树种幼苗时期应对草本竞争的策略也不尽相同,完善了林木竞争机制的相关理论,为研究区以油松和云杉造林提供了理论支撑,对维持森林生态系统可持续发展具有一定的现实意义。
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