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刺槐(Robinia pseudoacacia)是一种固氮先锋造林树种,具有强大的适应能力和根蘖繁殖能力。刺槐在泰山景区大面积种植始于20世纪50-60年代,经过萌蘖扩散,现已成为泰山1000m以下的主要优势树种,这导致了泰山景区森林景观质量和生物多样性的降低。为了探讨刺槐的入侵性及其与泰山乡土树种的种间关系,本研究选取泰山桃花源景区的刺槐油松(Pinus tabulaeformis)混交林为研究对象,按照刺槐油松混交比例选取了10刺槐(A)、7刺槐3油松(B)、4刺槐6油松(C)、10油松(D)四种林分类型,分析了刺槐与油松的年龄径级结构和竞争关系、刺槐混交比例对土壤质量的影响;同时按照海拔梯度选择了8个样地,分析了刺槐与油松在海拔、坡度、养分等资源维度上的适应性及对资源利用的相似性,为科学调控混交林提供理论依据。主要研究结果如下: 1.刺槐混交比例增加能显著提高土壤质量 土壤养分含量、微生物数量与酶活性随刺槐比例增加而增加(P<0.05)。当刺槐混交比例为40%时,土壤四种微生物数量、硝态氮、有效氮、速效磷含量及过氧化氢酶活性已显著高于油松纯林(P<0.05),而土壤酸性磷酸酶与脲酶活性在刺槐混交比例为70%时,显著高于油松纯林(P<0.05)。采用土壤质量综合评价指数(SQI)的评价结果表明:刺槐纯林(0.99)>7刺槐3油松(0.78)>4刺槐6油松(0.67)>油松纯林(0.10)。因此,刺槐能够提高土壤质量,改善自己的生长环境,导致刺槐的进一步扩散。 2.刺槐油松竞争关系 根据逐步扩大法确定竞争木范围为5m。竞争指数与胸径、树高、冠幅呈负相关关系。随刺槐混交比例增多,油松受到的竞争较油松纯林显著增加(P<0.05),4刺6油与7刺3油中油松受到的总竞争强度分别是油松纯林的2.23、1.63倍,主要原因是来自于刺槐的种间竞争增大。油松在刺槐油松混交林中同时受到种间竞争与种内竞争的影响,且种间竞争(72.28)>种内竞争(60.13)。刺槐竞争木为421株,占竞争木总数的70.17%,多数为二代萌生苗,其胸径较小,单株对油松造成的竞争较小,但刺槐竞争木数量较多,因此对油松造成较大的种间竞争压力,应适当控制刺槐数量,减少对油松的竞争,这也有利于控制刺槐的进一步扩散。 3.刺槐油松的生态位特征 刺槐在海拔、有效磷、有机质、pH、铵态氮、细菌、真菌、固氮菌、脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶等资源维度上的生态位宽度均大于油松,说明与油松相比,刺槐在这些资源维度上的适应性与竞争能力较强,在群落中处于优势地位。刺槐与油松在坡度、有效磷、有效氮、硝态氮、铵态氮、真菌、固氮菌、蔗糖酶这些资源维度上的生态位相似性大于0.6,说明刺槐油松在这些资源维度上具有较高的生态位相似性。刺槐油松在有效磷、有效氮、铵态氮、细菌、放线菌这5种资源维度上的生态位重叠值大于0.8,这说明刺槐与油松在有效磷、有效氮、铵态氮、细菌、放线菌这5个资源维度上均具有较高的资源利用相似性。当可利用资源不足时,必然会导致刺槐油松之间的竞争,而刺槐具有较强的竞争能力,会对油松的生长空间及养分资源造成侵占,不利于油松的生长与更新,降低风景林景观质量。 综合分析表明,刺槐具有较大的生态位宽度,在有效氮与速效磷等资源维度上与生态位的重叠值较大,会导致刺槐与油松在这些资源维度上产生竞争。且刺槐的增多,会导致油松受到的种间竞争增大,不利于油松的生长,造成风景林景观质量的下降。因此,需要提高对刺槐入侵风险的认识。从泰山景区风景林经营的角度,刺槐多代萌生林也降低了风景林景观质量,但大规模间伐不符合健康的森林经营理念,因此需要合理调控刺槐油松的比例。综合考虑刺槐油松不同混交比对土壤质量的影响,合理调控刺槐油松混交林的树种组成的比例不宜高于4刺槐6油松,既能保持土壤肥力,又能保证树种多样性,改善风景林质量。