论文部分内容阅读
毛竹（Phyllostachys edulis）是一种典型的扩张能力较强的克隆植物,它依靠强大的地下茎向邻近的林分扩张,已严重影响我国湿润亚热带地区地带性植被——常绿阔叶林的生产力形成、水土保持、生物多样性保护等生态功能。然而,毛竹扩张对毛竹和常绿阔叶林乔层林木的生态影响机制尚未明确。本研究在江西省阳际峰国家级自然保护区内沿毛竹扩张方向分别设置毛竹纯林、竹阔混交林和常绿阔叶林样地,并进行野外调查和取样,分析毛竹扩张对土壤理化性质和微生物群落结构的影响,及其对毛竹和阔叶林木叶、茎、细根功能性状的影响,探析毛竹和阔叶林木的资源权衡策略,并结合结构方程模型阐明叶、茎、细根功能性状对毛竹和阔叶林木生长的调控机制。本文主要研究结果如下:（1）毛竹扩张显著提高竹阔混交林土壤铵态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）与速效磷（AP）含量,可一定程度地缓解土壤P限制,并使得对NH4+-N吸收具有选择偏向性的毛竹趋向形成有利于自身的土壤养分环境。毛竹扩张后会显著提高竹阔混交林土壤真菌被孢霉门（Mortierellomycota）和球囊菌门（Glomeromycota）,及被孢霉属（Mortierella）和青霉属（Penicillium）,以及病理-腐生营养型（Pathotroph-saprotroph）下的丛枝菌根真菌（AMF）相对丰度,显著降低红菇属（Russula）、毛舌菌属（Trichoglossum）和Bulleribasidium属相对丰度;显著提高Shannon指数;但对细菌群落组成、结构和多样性等影响不明显。（2）毛竹扩张会显著增大竹阔混交林毛竹叶C含量（LCC）、叶N含量（LNC）、叶P含量（LPC）、叶长（LL）、叶面饱和蒸气压亏缺（VPD）、羧化效率（CE）、气孔限制值（Ls）、水分利用效率（WUE）、瞬时C利用效率（ICUE）和淀粉含量（SC）,降低其C:P、N:P、叶厚（LT）、基于面积和质量的暗呼吸速率(Rarea和Rmass)、蒸腾速率（E）、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（Ci）;扩张后会显著降低竹阔混交林阔叶LNC、LPC、基于面积和质量的净光合速率(Aarea和Amass)、E和Gs,显著增大其C:N和C:P。毛竹扩张后会显著增大竹阔混交林毛竹茎P含量（SPC）和SC,降低其C:P、茎木质密度（SWD）和可溶性糖含量（SSC）;增大竹阔混交林阔叶林木的C:N和基于质量的出叶强度（LIM）,降低其茎N含量（SNC）。毛竹扩张会显著增大竹阔混交林毛竹细根C含量（RCC）、细根N含量（RNC）、细根P含量（RPC）、C:K、N:K、比根面积（SRA）,显著降低其细根K含量（RKC）、C:N、K:P、细根生物量（RB）和根组织密度（RTD）;毛竹扩张显著降低竹阔混交林阔叶RCC、RNC、C:P、N:P、C:K、N:K、比根长（SRL）和SRA,显著增大其RKC、K:P和RTD。（3）竹阔混交林毛竹LNC、LPC、SLA、Amass、Rmass、SNC、茎K含量（SKC）、RB、SRL和SRA均显著高于阔叶林木,叶C:N、叶C:P、叶面积（LA）、LT、茎直径（SD）、茎长（SL）、茎生物量（SB）、茎体积（SV）、茎SSC、茎SC和RTD均显著低于阔叶林木,支持“表型趋异”假说。（4）虽然竹阔混交林毛竹叶性状显著相关对数低于阔叶林木,但其茎性状和细根性状显著相关对数均高于阔叶林木,且毛竹叶-茎相关系数高于阔叶林木,表明毛竹比阔叶林木具有更高的表型整合。（5）毛竹形成较高的LNC、LPC、SLA、Amass、Rmass、RB、SRL和SRA及较低的叶C:N、叶C:P、LT、LDMC和RTD等功能性状组合,有利于更快速地获取和吸收光、养分和水分资源,采取“快速投资-收益型”的获取策略,从而与阔叶林木竞争中占据优势地位,这可能是毛竹能向常绿阔叶林成功扩张的原因之一;反之,阔叶林木采取“缓慢投资-收益型”的保守策略。（6）毛竹扩张会显著提高竹阔混交林毛竹平均单株胸径增长量（ΔD）、平均单株生物量增长量（ΔM）和平均单株生物量相对生长速率（RGR）,但显著降低其阔叶林木ΔD、期末平均单株生物量（M2）、ΔM和RGR,表明毛竹扩张能够在一定程度上促进竹阔混交林中毛竹生长和抑制阔叶林木生长。竹阔混交林中毛竹重要值和生态位宽度最大,与其他阔叶林木重叠度较高,是群落中生态适应性最强的优势树种。（7）毛竹LNC、SNC和RNC通过对资源利用产生显著的正效应,进而间接对其RGR产生显著的正效应;LTD、SWD和RTD通过对碳同化产生显著的负效应,进而间接对其RGR产生显著的负效应。阔叶林木资源利用对其RGR产生显著的正效应,其中,LNC与资源利用显著正相关,SPC和RPC均与资源利用显著负相关;LIM和RTD通过对碳同化产生显著的负效应,进而间接对其RGR产生显著的负效应。本研究结果初步揭示了毛竹向常绿阔叶林扩张对毛竹和乔层常绿阔叶林木的生态影响机制,为合理调控毛竹扩张、维护常绿阔叶林生态系统稳定等提供科学的参考依据。