不同造林树种对土壤营养异质性的适应性反应和觅养行为研究

论文摘要

本文鉴于我国南方山地森林土壤缺P少N严重并呈高度异质性的现实,开展马尾松、杉木、木荷和马褂木等南方主要造林树种对土壤营养异质性的适应性反应和觅养机制等系列研究,揭示了遮阳、邻株竞争和养分斑块特性对主要造林树种开拓利用斑块养分行为的影响。得出以下结论:(1)3个杉木参试家系对不同养分环境的生长反应差异显著,‘锦屏45’家系在异质养分环境中苗高生长量大、干物质积累量多、根系发达,而‘龙15’和‘靖398’两个家系则在同质养分环境中表现较好。杉木不同家系的根系均主要在异质养分环境之贫养斑块中大量增生,根系形态可塑性与觅养精确性较低。作为参照的马尾松,对异质养分环境反应敏感,根系广布性大、觅养精确性高。在3个参试杉木家系中,‘龙15’和‘靖398’对异质养分环境的生长反应敏感度低,根系生理可塑性一般,而‘锦屏45’对异质养分环境的生长反应敏感度较高,根系生理可塑性较高。(2)全光照下马尾松和木荷在异质养分环境中较同质养分环境具有较大的生长优势,其中根系干重优势分别达99.5%和66.7%,而马褂木则在同质养分环境中生长表现较好。遮阳处理显著改变了木荷根系广布性、觅养精确性及养分吸收效率,降低了其在异质养分环境中的生长优势。遮阳对马尾松觅养行为的影响不如木荷显著,其在异质养分环境中的生长表现仍保持一定优势,其中干物质积累量优势为37.0%,推测与马尾松在富养斑块中仍具有根系增生和养分吸收效率优势等有关;遮阳对马褂木反应敏感度和觅养精确性影响相对较小,未改变其对养分环境的生长反应式样。(3)单植时马尾松和木荷苗木生长对斑块养分反应敏感,与同质养分环境相比,两树种在异质养分环境中具有苗高生长量大,干物质积累量高,根系在富养斑块中大量增生、根系N、P含量和吸收效率高的特点。研究发现,与马尾松邻株竞争时木荷的生长表现明显地优于单植和双株纯栽模式,根系形态可塑性和生理可塑性在其觅取斑块养分中的作用显著增强;与木荷邻株竞争时马尾松苗高生长也表现出较单植和双株纯栽模式一定的优势,这与其根系广布性、觅养精确性和反应敏感度变化较小及富养斑块中根系P素含量和吸收效率较高等有关。相反,同种邻株竞争则得使异质养分环境中马尾松和木荷的根系广布性减小,反应敏感度减弱,富养斑块中根系N、P含量降低,结果苗高生长量和干物质积累量明显减小。与马尾松相比,同种邻株竞争对异质养分环境中木荷生长负向影响更为强烈。(4)马尾松对3种不同斑块养分环境的生长反应差异显著,其中P斑块养分环境下,马尾松在异质养分环境中苗高生长量大、根系发达,而N斑块处理下其在异质和同质养分环境下生长差异不大。不同斑块养分下马尾松的觅养机制差异较大,P斑块处理下马尾松在异质养分环境中表现出生长优势,主要通过提高根系形态可塑性和生理可塑性在觅养中的作用。N斑块处理下马尾松在富养斑块中根系没有明显增生,效率觅养精确性和反应敏感度都较低,导致异质养分环境中没有表现出明显生长优势。试验还观测到,P斑块处理下异质养分环境中马尾松虽然高生长表现出明显的生长优势,但干物质积累量低于对照斑块,推测可能由于局部单一供肥,不能满足植物生长所需,生长受阻。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究目的和意义
• 1.1.3 项目来源与经费支持
• 1.2 国内外研究现状与评述
• 1.2.1 植物对土壤营养异质性的可塑性反应研究现状
• 1.2.2 主要环境因子对植物觅取异质养分机制的影响
• 1.3 研究目标和主要研究内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.4 研究技术路线
• 第二章 研究材料与方法
• 2.1 杉木不同家系对异质养分环境的适应性反应差异
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验方法
• 2.2 异质养分环境下不同树种觅养行为与光照条件的关系
• 2.2.1 试验材料和设计
• 2.2.2 试验方法
• 2.3 竞争对马尾松和木荷觅取异质分布养分行为的影响
• 2.3.1 材料来源
• 2.3.2 养分环境构建与盆栽试验
• 2.3.3 试验采收、指标测定和数据分析
• 2.4 马尾松对N、P 斑块养分的觅养行为差异
• 2.4.1 材料来源
• 2.4.2 异质/同质斑块营养环境构建和盆栽试验
• 2.4.3 试验采收和指标测定
• 第三章 结果与分析
• 3.1 杉木不同家系对异质养分环境的适应性反应差异
• 3.1.1 异质/同质养分环境中杉木生长表现家系差异
• 3.1.2 异质养分环境中杉木根系形态可塑性的家系差异
• 3.1.3 杉木家系在不同养分环境中对N、P 和K 的吸收
• 3.2 异质养分环境下不同树种觅养行为与光照条件的关系
• 3.2.1 不同养分环境下光照条件对3 种造林树种生长的影响
• 3.2.2 不同养分环境下光照条件对3 种造林树种根系生长参数的影响
• 3.2.3 不同养分环境下光照条件对3 种造林树种根系形态可塑性的影响
• 3.2.4 不同养分环境下光照条件对3 种造林树种吸收利用斑块养分的根系生理可塑性影响
• 3.3 竞争对马尾松和木荷觅取异质分布养分行为的影响
• 3.3.1 不同养分环境下邻株竞争对马尾松和木荷苗木生长和干物质积累的影响
• 3.3.2 不同养分环境下邻株竞争对马尾松和木荷根系生长的影响
• 3.3.3 邻株竞争对马尾松和木荷觅取斑块养分之根系形态可塑性的作用
• 3.3.4 邻株竞争对马尾松和木荷吸收利用斑块养分之根系生理可塑性的作用
• 3.4 马尾松对N、P 斑块养分的觅养行为差异
• 3.4.1 异质/同质养分环境中马尾松在不同斑块养分中生长表现差异
• 3.4.2 异质养分环境中马尾松根系形态可塑性的差异
• 3.4.3 马尾松在不同养分环境中对N、P 和K 的吸收
• 第四章 结论与讨论
• 4.1 杉木不同家系对异质养分环境的适应性反应差异
• 4.2 异质养分环境下不同树种觅养行为与光照条件的关系
• 4.2.1 全光照下3 种造林树种觅取异质分布养分的行为差异
• 4.2.2 遮阳对3 种造林树种觅取异质分布养分行为的影响
• 4.3 竞争对马尾松和木荷觅取异质分布养分行为的影响
• 4.4 马尾松对N、P 斑块养分的觅养行为差异
• 4.5 展望
• 参考文献
• 在读期间的学术研究
• 导师简介
• 致谢