邻株竞争对低磷环境杉木生长及根系有机酸的影响研究

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杉木[Cunninghamia lanceolata(Lamb.) Hook.]是我国特有速生树种，居我国南方人工造林树种首位。近年来随着杉木人工造林面积不断增大，其种植区域由原来山区向低山丘陵地区扩展，并出现了杉木人工林多代连续栽植引起地力衰退的现象。由于杉木人工林广泛分布的南方土壤中有效磷匮乏，植物在长期进化过程中，为最大量获取土壤有限的磷营养，一些植物可通过形态生理学指标的适应性变化，以增加在磷素不足环境下完成生命周期的机会。自然环境中，植物无法自由移动，在整个生命周期内持续不断遭受种内和种间对共有环境资源的竞争，尤其是发生于地下根系之间对水分、矿物质等土壤资源的争夺。大量研究表明：植物主要通过根系形态变化来缓解对土壤有限资源竞争强度，并通过根系分泌有机酸等生理变化来调整适应对策。近年来国内学者研究报道了次生阔叶林内杉木种内竞争大于种间竞争，杉木-观光木(Tsoongioden odorum)混交林中杉木种内邻株竞争强度也大于杉木观光木种间竞争。目前，虽然对单株杉木在磷胁迫环境下的根系响应已有深入研究，但对邻株竞争条件下杉木对低磷胁迫的反应策略知之甚少，而这又是揭示大面积连片杉木人工林在低磷环境如何维持生产力的关键。
　　有鉴于此，本文以南方广泛种植的速生杉木无性系（洋-020）幼苗为研究对象，通过室内模拟磷胁迫环境，构建杉木邻株竞争试验，测定不同竞争时间与竞争强度处理中杉木苗高、地径、根系等生长情况，比较不同竞争处理下杉木地上部与根系生物量的积累与分配，分析不同处理条件下杉木根系内源有机酸种类及其数量的变化规律，研究邻株竞争杉木生长及根系分泌有机酸对不同供磷水平的适应性应对策略，为南方杉木人工林可持续经营提供科学理论及实践依据。主要研究结果如下：
　　（1）不同竞争强度对低磷环境杉木生长、生物量分配及根系有机酸的影响较大。低磷环境中强度、中度竞争处理杉木苗高、地径、根系生长、地上部分干重、根系干重增量高于轻度竞争处理。随着竞争强度的提高，杉木各生长指标增量均有不同程度增加。低磷环境中不同强度竞争处理对杉木根系有机酸总量及草酸、苹果酸、柠檬酸、辛酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、亚油酸、山嵛酸等含量的影响较大，强度、中度竞争处理杉木根系有机酸含量明显高于轻度、无竞争处理。在不供磷环境中，不同竞争强度对杉木生长、生物量及根系有机酸等指标的影响存在明显差异。在正常供磷环境中，竞争处理对杉木生长及根冠比等指标的影响较小，但对杉木根系有机酸总量及草酸、苹果酸、肉豆蔻酸、棕榈酸等含量具显著影响。
　　（2）不同竞争时间对低磷环境杉木生长、生物量分配及根系有机酸的影响明显。在试验初期（竞争时间为50d），竞争处理对杉木苗高、根系生长、根系有机酸总量及草酸、苹果酸、柠檬酸等低分子的影响不明显；在试验中期（竞争时间100d），竞争处理对杉木苗高、根系生长、根系有机酸影响显著；在试验后期（竞争时间150d），竞争处理对杉木根系生长、生物量、根系有机酸含量影响较大，对杉木苗高、地径的影响不显著。随着竞争时间的延长，竞争处理对杉木生长及生物量的积累具有一定促进作用。竞争试验中期杉木根系有机酸含量最高，在试验后期杉木根系有机酸含量的增幅有所减缓。
　　（3）不同供磷水平对杉木苗高、地径、根系生长、生物量等指标的影响不大，但对根系有机酸含量影响显著。同一竞争时期内，不供磷环境中杉木根系有机酸总量、草酸、苹果酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、亚油酸、山嵛酸含量明显大于低磷、正常供磷环境。不供磷环境中未检测出柠檬酸。根系有机酸中辛酸含量在正常供磷条件下高于同一竞争时期的低磷和不供磷处理。

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作者
李琦;
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作者单位

福建农林大学;

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授予单位福建农林大学;
学科林学;水土保持与荒漠化防治
授予学位硕士
导师姓名吴鹏飞;
年度 2014
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正文语种中文
中图分类 S791.270.1;
关键词
杉木; 生长机理; 根系有机酸; 邻株竞争; 低磷环境;

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