南方主要造林樹(shù)種對(duì)異質(zhì)供磷及鄰株競(jìng)爭(zhēng)的適應(yīng)機(jī)制.pdf

1、杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook)是我國(guó)南方最重要的造林樹(shù)種之一,在南方林區(qū)林業(yè)生產(chǎn)中占重要地位。馬尾松(Pinus massoniana)是我國(guó)南方重要的工業(yè)原料樹(shù)種。楠木(Phoebezhennan)是亞熱帶常綠闊葉林的重要組成樹(shù)種,是國(guó)家三級(jí)保護(hù)的漸危種。我國(guó)南方土壤多為酸性土壤,酸性土壤存在許多限制植物生長(zhǎng)的因子,其中包括土壤有效磷。由于土壤有效磷缺乏的廣泛性及其對(duì)植物生長(zhǎng)的巨大影響,有

2、效磷缺乏已成為影響人工林產(chǎn)量的重要限制因子。大量的研究表明:一些植物在長(zhǎng)期有效磷缺乏的環(huán)境下產(chǎn)生了響應(yīng)土壤磷缺乏的適應(yīng)機(jī)制。目前一些學(xué)者對(duì)我國(guó)造林樹(shù)種利用酸性土壤中磷的內(nèi)在機(jī)制進(jìn)行了研究,多是在同質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行的模擬研究,但自然界中森林土壤的養(yǎng)分分布具有高度異質(zhì)性,在同質(zhì)環(huán)境下得出的研究結(jié)果不足以說(shuō)明植物是如何適應(yīng)異質(zhì)土壤環(huán)境的。為最大限度地獲取養(yǎng)分,一些植物可通過(guò)不同的可塑性反應(yīng)來(lái)應(yīng)對(duì)高度空間異質(zhì)性的土壤養(yǎng)分,由此形成了植物覓養(yǎng)不同養(yǎng)分

3、的內(nèi)在機(jī)制。
　　 有鑒于此,為揭示我國(guó)南方主要造林樹(shù)種對(duì)酸性土壤磷缺乏的適應(yīng)機(jī)制,本文根據(jù)根系生物學(xué)和脅迫植物學(xué)的原理和方法,以福建漳平五一國(guó)有林場(chǎng)的馬尾松半同胞家系、杉木半同胞家系及楠木苗木為研究對(duì)象,通過(guò)構(gòu)建同質(zhì)磷供應(yīng)、異質(zhì)磷供應(yīng)和鄰株磷競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境的模擬,設(shè)計(jì)單株、雙株純?cè)院碗p株混植的栽植方式,進(jìn)行同質(zhì)磷脅迫、異質(zhì)磷脅迫及鄰株競(jìng)爭(zhēng)砂培模擬試驗(yàn),測(cè)定馬尾松、杉木和楠木在異質(zhì)供磷及鄰株競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下的生理學(xué)過(guò)程和形態(tài)學(xué)指標(biāo),分析馬尾

4、松、杉木和楠木響應(yīng)環(huán)境異質(zhì)磷脅迫和競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下的形態(tài)學(xué)和生理學(xué)過(guò)程差異,比較馬尾松、杉木和楠木在異質(zhì)供磷環(huán)境和競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下利用土壤磷的能力,探討馬尾松、杉木和楠木對(duì)異質(zhì)供磷環(huán)境和競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制,評(píng)價(jià)馬尾松、杉木和楠木的磷吸收利用效率,為從機(jī)理水平上揭示馬尾松、杉木和楠木根系尋覓南方土壤磷的途徑提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.杉木在異質(zhì)供磷環(huán)境下:杉木較多的生物量分配到地上部分。雖然杉木根系形態(tài)變化較小,但不同處理間存

5、在差異,杉木的總根長(zhǎng)和根表面積在左邊高磷右邊低磷時(shí)增量最大,杉木平均直徑在左邊正常供磷右邊不施磷時(shí)增加最大,可見(jiàn)杉木在適應(yīng)異質(zhì)供磷時(shí)表現(xiàn)出很強(qiáng)的形態(tài)學(xué)適應(yīng)。除左邊正常供磷右邊高磷的異質(zhì)供磷處理外,杉木的葉綠素含量均升高,杉木光合效率之間存在一定差異,表現(xiàn)為前期緩緩下降,中期下降明顯,到后期升高的趨勢(shì)。丙二醛含量在不同供磷水平之間差異均不顯著；而可溶性蛋白含量在各個(gè)處理間的差異比較明顯,最高值出現(xiàn)在左邊正常施磷右邊高磷處理,最低值出現(xiàn)在左

6、邊高磷處理右邊不施磷處理中,酸性磷酸酶活性在左邊供磷右邊輕磷時(shí)最高。與同質(zhì)供磷的對(duì)照相比,異質(zhì)供磷條件下杉木根和莖的磷含量較高,葉的磷含量比較低。
　　 2.馬尾松在異質(zhì)供磷環(huán)境下:馬尾松分配到地上部分的生物量較多；在異質(zhì)供磷環(huán)境下馬尾松根系增生尤其顯著,總根長(zhǎng)和根表面積在左邊正常供磷右邊高磷時(shí)增加最大。與同質(zhì)供磷對(duì)照相比,在異質(zhì)供磷處理下脅迫前期光合效率增大,脅迫中期光合效率在各個(gè)處理中均有不同程度的下降,最后,除了重度磷脅迫

7、及異質(zhì)供磷處理Ⅱ中的光合效率上升外,其它處理均有不同程度的下降。丙二醛含量最大值出現(xiàn)在左邊高磷右邊低磷處理中,可溶性蛋白含量在不同供磷水之間沒(méi)有顯著差異。馬尾松根際土呈弱酸性,根系分泌酸性物質(zhì)較多。馬尾松莖的磷含量較低,葉的較高。
　　 3.楠木在異質(zhì)供磷環(huán)境下:楠木分配到地上部分的生物量較多；在異質(zhì)供磷環(huán)境下根系顯著增生:總根長(zhǎng)和根表面積在左邊正常供磷右邊高磷時(shí)增加最大；平均直徑在左邊正常供磷右邊不施磷時(shí)增加最大。楠木光合效率

8、在脅迫前期光合效率比較高,然后顯著下降,最后再上升。丙二醛含量最高值出現(xiàn)在左邊正常施磷右邊高磷處理中,可溶性蛋白含量最高值出現(xiàn)在異質(zhì)處理Ⅰ中,楠木根際土pH值較高,根系分泌酸性物質(zhì)相對(duì)較少。楠木根、莖和葉的磷含量均居中,相差不大。
　　 4.杉木在臨株競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下:同種競(jìng)爭(zhēng)時(shí)杉木根系形態(tài)增量小于混栽處理。在正常供磷條件下,杉木表面積和平均直徑增量最大值出現(xiàn)在杉木與馬尾松混栽處理；輕度磷脅迫下,杉木平均直徑最大值出現(xiàn)在杉木同種競(jìng)爭(zhēng)；

9、在重度磷脅迫下,杉木根系平均直徑增量最大值出現(xiàn)在杉木與馬尾松混栽時(shí),可見(jiàn)與馬尾松混栽時(shí),杉木表現(xiàn)出很強(qiáng)的形態(tài)學(xué)適應(yīng)。在正常供磷時(shí),杉木四種栽植方式根際土壤pH值差異不顯著,其中與楠木混栽的時(shí)候,根際土pH偏中性,受到影響比較大。在缺磷環(huán)境下杉木葉最大磷含量出現(xiàn)在與馬尾松混栽處理；在重度磷脅迫下根最大磷含量出現(xiàn)在杉木雙株處理,且顯著高于單株及與馬尾松混栽處理,葉最大磷含量則在出現(xiàn)在與馬尾松混栽處理。
　　 5.馬尾松在臨株競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境

10、下:正常供磷條件下平均直徑、表面積增量最大值出現(xiàn)在單植處理；輕度磷脅迫條件下馬尾松平均直徑增量在與杉木混栽處理最大；在不同供磷處理?xiàng)l件下馬尾松根體積增量最大值均出現(xiàn)在單植處理中。馬尾松單植時(shí),根際土pH顯著高于馬尾松雙植處理；馬尾松在四種栽植方式下的根際土pH略有差異,單植和純種雙株時(shí)差異不顯著,馬尾松與楠木混栽處理根際土pH值顯著高于馬尾松與杉木混栽處理。在正常供磷條件下,馬尾松根、莖和葉的磷含量在不同栽植方式之間的差異不顯著；在輕度

11、磷脅迫條件下,根的最大磷含量出現(xiàn)在與楠木混栽處理,莖和葉的最大磷含量出現(xiàn)在馬尾松單植處理；在重度磷脅迫條件下,根最大磷含量出現(xiàn)在馬尾松單植處理,且顯著高于其它栽植方式下,莖的最大磷含量出現(xiàn)在與杉木混栽處理。
　　 6.楠木在臨株競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下:在正常供磷下條件下楠木的平均直徑、表面積增量最大值出現(xiàn)在單植處理；在輕度磷脅迫條件下楠木平均直徑最大值出現(xiàn)在同種競(jìng)爭(zhēng)處理中；在不同供磷處理?xiàng)l件下楠術(shù)根體積增量最大值均出現(xiàn)在單植處理中。楠木根際