泰山景区刺槐的萌蘖扩散格局及其控制技术研究

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我国有悠久的引种历史,也是遭受生物入侵(Biological invasion)危害最严重的国家之一。刺槐(Robinia pseudoacacia)为固氮树种,在植被恢复和生态建设中发挥了巨大的作用,但是它具有许多入侵种(Invasive species)的特性,已分别被全球入侵物种数据库(Global Invasive Species Database)和斯威士兰外来植物数据库(Swaziland’s AlienPlants Database)定为入侵种和有入侵潜力的物种。一旦引入就难以去除,预防和控制刺槐的入侵是一个亟待解决的难题。泰山作为世界三重遗产,在20世纪50、60年代营造了大面积的刺槐林。刺槐的不断蔓延和扩散,已对泰山景区的森林生物多样性和景观带来了严重危害。本研究以泰山二代刺槐萌生林为优势的刺槐油松混交林、刺槐侧柏混交林为研究对象,采用定位观测的方法探索刺槐采伐后的萌蘖扩散格局、地下生态因子场变化以及防控措施,以期为泰山森林健康经营和刺槐入侵控制提供理论依据。主要研究结果如下:1.刺槐萌蘖更新动态变化刺槐伐后1年以伐桩萌芽为主,根蘖为辅,坡下方的萌蘖苗数量、地径、高度均大于坡上方的,其中,刺槐侧柏林每桩萌芽14.5株,比刺槐油松林多3.1株,根蘖数量则比其少1.3株;伐后次年以后林下萌芽数量逐渐减少,根蘖数量相对增加。刺槐伐桩萌芽苗数量、地径、高度的变化与伐桩高度、径级密切相关:刺槐油松林下,伐桩高度为5~13cm范围时,萌芽数量随桩高的增高而增多,但幼苗的地径、高生长逐渐减小;在桩高相对一致的情况下,萌芽苗的数量、地径、高度随伐桩径级的增大而增加。刺槐侧柏林表现为随桩高的增加,萌芽苗数量先增后减,在桩高9~11cm达到最大值,幼苗的径、高生长则逐渐减小;萌芽数量随伐桩径级的增大而增加,幼苗地径、株高则呈先增后减趋势,在径级14~22cm时达到最大。刺槐根蘖苗的数量和生长量受侧根粗度、深度和根蘖距离的影响:刺槐油松林内以距伐桩20~80cm范围内,0~10cm土层以及侧根粗度为1.0~1.5cm的根蘖数量最多,以距伐桩60~100cm范围内,5~10cm土层及侧根粗度1.5cm以上的根蘖苗生长量最大。刺槐侧柏林则是距伐桩40~60cm范围内,0~10cm土层以及侧根粗度为1.0~2.5cm的根蘖数量最多,距伐桩80~100cm范围内,5~10cm土层及侧根粗度2.0~2.5cm的根蘖生长量最大。伐后2年,刺槐油松林和刺槐侧柏林的根蘖扩散距离明显增大,分别达到了1.43m和1.05m。由此可见,根蘖繁殖是刺槐种群向外扩张的主要方式。2.刺槐萌蘖更新与林下生态因子场的响应关系伐后1~4年,2种混交林的土壤含水量与对照相比均呈下降趋势,第1年下降幅度更为明显;土壤容重、土壤总孔隙度变化不大;以上3个指标在垂直方向上的变化情况一致:土壤含水量为0~20cm>20~40cm,土壤容重和总孔隙度为0~20cm<20~40cm;土壤pH、土壤速效氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾及有机质在垂直方向上表现为0~10cm<10~20cm<20~30cm,除了刺槐油松林的土壤pH、伐后第4年的土壤全氮、速效氮含量高于对照外,其他养分含量均小于对照;土壤过氧化氢酶、脲酶及蔗糖酶的活性均明显低于对照,并且均随土层深度的增加而减小;伐后2种林分的灌草层的高度、盖度、多样性和物种数目均低于对照,以草本的下降趋势最明显。相关性分析表明,刺槐萌蘖扩散程度与土壤含水量、土壤全氮、土壤全钾、有机质、土壤脲酶、土壤蔗糖酶、林下生物多样性呈显著负相关。3.刺槐萌蘖扩散的控制物理控制抑制刺槐萌蘖扩散效果较差,伐后对林内保留木生长的促进作用仅能维持4~5年;多次采伐会造成刺槐生长衰退,降低林分质量。化学控制2年内高剂量(4倍药量)的药物组合A、B对萌蘖株数、幼苗地径、株高的控制效果均较好,相同剂量下组合A的控制效果优于组合B;伐桩打药的控制效果好于伐桩抹药。本研究揭示了泰山混交林中刺槐伐后的萌蘖扩散规律及其影响因子,并阐明了地下生态因子场的变化过程,为刺槐萌蘖扩散的形成机制、确定萌蘖扩散与生态因子场的响应关系的相关研究提供理论基础和参考。在此基础上的控制试验表明,伐后想在短期内控制刺槐萌蘖扩散可以采用4倍药量的药物组合A进行伐桩注药。本研究对科学防治刺槐萌蘖扩散、维持区域生态平衡具有十分重要的理论意义和实践指导意义。
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