论文部分内容阅读
由于资源利用的互补性、环境效益和土壤特征的改善,混合种植的森林可以有效地增强生态系统的功能和可持续性。不同物种之间的互补效应和相互促进作用可能会导致地下根系的“超产”,同时,物种特有的细根觅食策略和权衡能力将决定植物群落的结构和动态。目前混交林中成熟树木的根部之间的竞争尚未得到很好的解释,因为尚无法在现场条件下研究这种相互作用的适当方法,而细根生物量很大程度上反映了树木对地下部分的投入,可以代表其对地下空间的占有和对地下资源的竞争能力。为了研究混交林地下根系的“超产”效应及其随着林龄变化特点和形成机制,选择亚热带地区三个不同年龄阶段樟树、马尾松纯林及其混交林研究地下细根生物量、垂直分布及其形态特征;并运用原位细根生长箱法,监测树木细根的生长,研究马尾松和樟树细根种内和种间的竞争情况,评价地下细根竞争关系与地上群落结构变化的相关性。本研究在湖南省植物园及汨罗桃林林场,选择林分年龄为10a、24a和45a的樟树,马尾松纯林及混交林,于2017年2月对不同林龄的林分填埋生长箱,及细根采集,研究不同年龄樟树-马尾松纯林及混交林细根生物量、垂直分布、年龄动态、形态结构和周转。同时对采集的生长箱数据进行对比,比较不同林龄樟树-马尾松的相对生长速率(RGR)及竞争能力(CA),分析不同林龄樟树、马尾松细根的竞争强度及能力。主要研究结果如下: (1)樟树马尾松纯林、混交林活细根生物量随林龄增加而减少,混交林生物量均大于纯林,但这积极的效应并没有谁林龄的增加而增大。10a、24a和45a林分活细根生物量分别为388.45 g·m-2,269.27 g·m-2和138.59 g·m-2,在混交林中,樟树细根生物量占绝大优势,分别为419.93 g·m-2、243.86 g·m-2和72.39 g·m-2,占混交林生物量的81.2%、81.3%、53.2%。 (2)不同林龄的樟树、马尾松的相对总产量,除24a的马尾松的相对总产量低于1,其他均大于1。不同林龄的混交林的相对总产量均大于1,表现出明显的“超产”效应,随着林龄的增加,地下细根的积极混交效应减小,分别为1.83,1.51,1.33,这可能与地下细根的生物量和林分密度有关。 (3)不同林龄樟树、马尾松细根生物量随土层深度的增加而减少,用渐近累积方程Y=1-βd拟合的结果显示,马尾松的β值随林龄的增大而增大,相同林龄的纯林β值大于混交林的β值,表明随林龄的增长,马尾松在混交林中表现出明显的表聚现象,樟树则没有表现出明显的变化趋势。 (4)马尾松细根比根长在纯林中随着林龄的增加而减小,混交林则随林龄的增加而增大,相同林龄的比根长纯林小于混交林。樟树纯林细根的比根长随年龄的递增而有增加。竞争能力试验研究发现,生长箱中马尾松细根比根长在纯林中表现与野外土钻采集的结果一致,随林龄的增加而减少,混交林则先增大后减少,并且混交林的比根长较纯林的比根长差距越来越大。生长箱中樟树纯林的细根比根长先降低后增大,混交林则随着林龄的增加而降低。 (5)在原位根生长箱实验中,不同林分、林龄的RGR(相对增长率)显示,10a、24a生的樟树-马尾松混交林均较纯林的高,RGR随林龄的增加而逐渐降低。说明混交林存在“超产”现象,且“超产”效应随林龄逐渐减弱。在混交林中,10a生的马尾松RGR比樟树的高,而到24a、45a则樟树更占优势,并且在24a时差异显著(p<0.05),说明樟树在与马尾松混交时细根生长速度明显快于马尾松。而在林分发育接近成熟以后,马尾松在与樟树混交时细根的生长速度因受到樟树的制约逐渐减慢。 (6)比较两个树种竞争能力CA值发现,先锋树种马尾松(-0.04)的CA值小于后期树种樟树(0.11),并且在不同的林龄阶段樟树-马尾松的竞争能力都呈下降趋势,10a、24a和45a生的马尾松的CA值分别为:0.23、0.17、-0.52,樟树的CA值分别为:0.57、0.44、-0.68。所有林龄均表现出随着树木胸径的增大竞争能力减少的趋势,随着林龄的增大,这种趋势在逐渐减小,林龄在10a生时,树种的竞争能力随胸径的变化趋势最大,而随着林分林龄增大到45a左右时,竞争能力趋于稳定树种的竞争强度将随着胸径的增大而变化很小。