半干旱裸露山地群落演替初期側(cè)柏-山毛桃種間互作關(guān)系研究.pdf

1、在半干旱石質(zhì)山區(qū)，由于水土流失嚴(yán)重，造成巖石裸露，土壤瘠薄，再加上氣候干旱，因此，植被稀少。當(dāng)務(wù)之急就是探求有效可行的技術(shù)進(jìn)行該區(qū)域的植被恢復(fù)。近年來(lái)，種間促進(jìn)作用在極端環(huán)境的植被恢復(fù)中發(fā)揮著重要的作用，尤其是保育理論得到廣泛的應(yīng)用。但是前人的研究通常是以恢復(fù)區(qū)域現(xiàn)存的喬木、灌木甚至是草本作為保育植物，而以同齡的速生樹(shù)種作為慢生樹(shù)種的保育植物還未見(jiàn)報(bào)道。另外，隨著演替進(jìn)程，群落種間關(guān)系又會(huì)發(fā)生怎樣的變化？因此本文以此為契機(jī)，選擇典型退化

2、石質(zhì)山區(qū)處于演替初期的人工恢復(fù)群落，以本地速生樹(shù)種山毛桃（Prunus davidiana）和慢生樹(shù)種側(cè)柏（Platycladus orientalis）的混交林為研究對(duì)象，以同齡側(cè)柏純林為對(duì)照，通過(guò)野外調(diào)查和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，探討了10年生不同混植比例對(duì)慢生樹(shù)種側(cè)柏地上部分的植株生長(zhǎng)表現(xiàn)和光合生理的影響，以及混交林中兩樹(shù)種地下根系形態(tài)特征和分布特征和林地土壤理化性質(zhì)的響應(yīng)，并且借鑒樹(shù)高和胸徑模型，對(duì)側(cè)柏生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行分析研究，探明演

3、替過(guò)程中種間互作的動(dòng)態(tài)變化。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)山毛桃對(duì)側(cè)柏的生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用，但是隨著林齡的增長(zhǎng)種間關(guān)系發(fā)生著變化。通過(guò)Richards和Gompertz模型分別對(duì)側(cè)柏樹(shù)高和胸徑生長(zhǎng)模擬，結(jié)果表明，25年生以前，群落1、2中側(cè)柏樹(shù)高和胸徑的生長(zhǎng)量均顯著高于純林(P＜0.05)，能夠促進(jìn)側(cè)柏生長(zhǎng);群落1中平均樹(shù)高和胸徑生長(zhǎng)量分別在10年和15后出現(xiàn)拐點(diǎn);群落2中平均樹(shù)高和胸徑的增長(zhǎng)量均在6年左右出現(xiàn)拐點(diǎn);純林平均樹(shù)

4、高生長(zhǎng)量在10年左右最大，平均胸徑生長(zhǎng)量在6年左右最大;25年后，純林中側(cè)柏樹(shù)高的總生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量均大于群落2。綜合考慮林齡和冠層結(jié)構(gòu)的發(fā)展，除了對(duì)側(cè)柏生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，空間競(jìng)爭(zhēng)可能會(huì)成為山毛桃和側(cè)柏生長(zhǎng)的主要矛盾。
　　(2)適度的樹(shù)冠遮蔽更利于側(cè)柏光合作用的順利進(jìn)行?；旖蝗郝?中山毛桃樹(shù)冠遮蔽程度最大，側(cè)柏葉片的Chla、Chlb和Chl(a+b)含量最高，Chla/b值最低;純林中的側(cè)柏Chl(a+b)含量最低，Chla/

5、b、Car和Car/Chl(a+b)值最大，表明側(cè)柏在強(qiáng)光照條件下，對(duì)光能捕獲和利用的能力降低。qP、Y(NO)日均值的大小順序?yàn)?純林＞群落1＞群落2;ΦPSⅡ、Fv/Fm、F0、Fv/F0、Y(Ⅱ)日均值的大小順序?yàn)?群落2＞群落1＞純林，ETR、Y(NPQ)日均值的大小順序?yàn)?群落1＞純林＞群落2，NPQ為:群落1＞群落2＞純林。qP、ΦPSⅡ、Fv/Fm、Fv/F0和Y(Ⅱ)的日變化曲線均呈“V”型變化，ETR、NPQ、F0和Y

6、(NPQ)的日變化曲線呈現(xiàn)倒“V”型，Y(NO)的日變化幅度較小，說(shuō)明側(cè)柏對(duì)不同光環(huán)境的具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。
　　(3)在側(cè)柏-山毛桃混交群落中，側(cè)柏細(xì)根的生物量(RB)、表面積(SA)、根長(zhǎng)密度(RLD)等指標(biāo)顯著大于山毛桃，但比根長(zhǎng)(SRL)小于山毛桃;側(cè)柏粗根的RB、SA、SRL和RLD都小于山毛桃。2D contour分布，山毛桃細(xì)根和粗根的RB、SA、SRL和RLD比側(cè)柏分布深，山毛桃細(xì)根水平分布相對(duì)較集中，主要分布在距

7、樹(shù)干30cm以內(nèi);而側(cè)柏細(xì)根水平分布相對(duì)較廣泛，在距樹(shù)干40-50cm處仍有少量;山毛桃粗根分布比側(cè)柏范圍稍大，在距樹(shù)干30-40cm仍有少量粗根分布，側(cè)柏粗根在距樹(shù)干30cm以外幾乎沒(méi)有分布。水平分布上，側(cè)柏和山毛桃細(xì)根的RB、SA、SRL和RLD均表現(xiàn)為隨著水平距離的增加先增加后減小的趨勢(shì);側(cè)柏粗根的SA、SRL和RLD隨著水平距離的增加而減小;山毛桃粗根的RB和SRL在距樹(shù)干10-20cm時(shí)，值最大;SA和RLD在距樹(shù)干0-10c

8、m時(shí)最大。垂直分布上，側(cè)柏細(xì)根的RB、SA、SRL和RLD均隨著土層的加深而降低，粗根的SA和SRL的最大值出現(xiàn)在中間層;山毛桃細(xì)根的RB和SA最大均值出現(xiàn)在中間層，SRL和RLD均隨著土層的加深而降低;粗根的RB和和RLD的最大均值出現(xiàn)在中間層，SA和SRL均隨著土層深度的增加而降低。側(cè)柏的根系分布符合淺根系植物特點(diǎn)，而山毛桃根系分布具有深根系植物的特點(diǎn)，因而根系分布在生態(tài)位上屬于互補(bǔ)型，根系整體呈分層分布有效避免了根系間的過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)，

9、但在0-20cm土層中兩樹(shù)種根系分布交叉，可能會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)作用。
　　(4)混植速生樹(shù)種山毛桃可以改善林地土壤理化性質(zhì)，對(duì)表層土壤理化特性的改善尤為明顯。側(cè)柏-山毛桃的混交群落中，林地土壤脲酶和蔗糖酶活性顯著高于純林(P＜0.05)，土壤各層容重、PH值減小而含水量、速效氮(AN)、有效磷(AP)、速效鉀(AK)、有機(jī)碳(SOC)、有機(jī)質(zhì)(SOM)、陽(yáng)離子交換量(CEC)、鹽基飽和度(BS)、Ca2+、Mg2+和K+均有不同程度的增