草本竞争对云杉更新幼苗根系特性的影响机制

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wenmin673594913
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植物种间竞争现象在森林生态系统中普遍存在,竞争对林木个体的生存方式和对环境的适应性有重要影响,且在维持森林生态系统多样性和稳定性中起着不可替代的作用。而在森林的正常更新演替过程中,更新幼苗的健康生长起到决定性作用,天然更新对优化森林结构有重要作用,因此种间竞争成为森林生态系统中更新幼苗生存生长的关键影响因素,故探究种间竞争对森林更新幼苗的影响显得尤为重要。在森林更新幼苗更新阶段,其根系生态位总是与草本植物根系产生重叠,发生激烈的根系竞争,而草本植物因其根系分支繁殖较快的特点,能够在土壤中快速占据高养分分布的斑块,从而影响更新幼苗对土壤养分和水分资源的有效吸收,抑制幼苗的更新状态。因此,研究草本植物对森林更新幼苗根系特性的影响具有重要的生态学意义,以期为日后森林的合理经营和管理实践中草本清除的合理性和范围提供科学依据,促进天然林和人工林中更新幼苗的茁壮生长,为尽早的实现森林植被的连续覆盖提供基础。本研究以3-7年云杉更新幼苗为研究对象,采用方差分析、冗余分析及结构方程模型等方法探究草本竞争是否对云杉更新幼苗根系特性产生影响;草本竞争如何结合其他环境因子对更新幼苗根系特性产生影响;了解草本竞争对更新幼苗根系特性的作用机理及作用途径。研究结果如下:(1)草本竞争对云杉更新幼苗的细根形态和生物量产生显著影响(P<0.05)。即随草本竞争增加,云杉更新幼苗细根形态和生物量显著增加,以此来提高幼苗细根对土壤养分的吸收,增强自身对竞争环境的适应能力。(2)据RDA排序图可知,草本竞争结合土壤养分、立地因子和幼苗自身生长特性对云杉更新幼苗根系形态、生物量和细根氮含量产生正向影响,且除去幼苗自身生长特性外,草本竞争占主要地位。对幼苗细根根长和表面积产生影响的因素重要性排序为:CW>H>Age>PN>HS>ALT>HC;对幼苗小根根长和表面积产生影响的因素重要性排序为:CW>H>Age>AP>ALT>PN>HS>HC>AN;对幼苗细根各亚径级根根长和表面积产生影响的因素重要性排序为:CW>H>Age>PN>HS>HC>ALT。(3)根据不同影响因子对云杉更新幼苗根系特性影响的结构模型可知,草本竞争通过云杉幼苗自身生长特性对云杉更新幼苗根系特性产生显著影响。其中草本竞争通过云杉幼苗自身生长特性对云杉更新幼苗细、小根根长的标准化路径系数分别为0.640、1.602和0.626、2.178;对云杉更新幼苗细、小根表面积的标准化路径系数分别为0.638、1.871和0.625、2.163;对云杉更新幼苗细、小根生物量的标准化路径系数分别为0.637、1.951和0.625、1.587,草本竞争对更新苗根系系产生一定影响。由各草本竞争作用机理模型可知植物间激烈的根系竞争可对草本种类、草本株数和草本盖度三者间比例造成影响,三个草本竞争指标对潜变量草本竞争能力是草本竞争功能的主要实现部分,最终作用于更新苗根系,这种现象在幼苗根系形态和根系生物量的作用机制中都有所体现。(4)研究结果表明,幼苗苗龄与草本竞争通过幼苗自身生长特性对云杉更新幼苗细根根长、细根表面积、细根生物量和小根生物量产生正相关影响(P<0.05),即随幼苗苗龄越大,幼苗长势越好,幼苗细根形态指标及生物量越高,有利于幼苗在有竞争的环境中生长。幼苗苗龄、草本竞争均会通过幼苗自身生长特性对小根根长、小根表面积产生正向影响,而幼苗自身生长特性与土壤碱解氮对小根根长、小根表面积产生直接的正向作用(P<0.05),即幼苗长势越好,幼苗小根根长及小根表面积越大,对幼苗在有竞争的环境中生长越有利;土壤碱解氮含量越高,云杉幼苗小根根长和小根表面积越大,幼苗从土壤中吸收的养分和水分越多,越利于幼苗生长。林分郁闭度对云杉更新幼苗细根氮含量产生负相关作用(P<0.05),即林分郁闭度越高,云杉更新幼苗细根氮含量越低,根系吸收养分能力越低,不利于云杉更新幼苗的生长发育,故培育幼苗的过程中,不仅要注意草本竞争对幼苗的影响,还要注意林分郁闭度对幼苗的影响,为后期森林培育提供理论基础。
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