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外来速生树种大都具有适应性强、用途广泛等优良特征,因此被广泛引种到我国华南地区进行大面积人工造林。由于外来速生树种的大面积单一林型的发展带来诸如生物多样性降低、土壤退化、生产力降低等生态问题,而乡土树种在保护环境和维持生物多样性方面有很重要的作用,因此采用乡土树种重建与外来速生树种的混交林变得十分重要。
本研究以中国科学院鹤山丘陵开放试验站中的尾叶桉和厚荚相思人工纯林为研究样地,以米锥、锥栗、黎蒴等12种乡土树种为测试种,旨在探讨以下科学问题:1)在野外自然环境下尾叶桉林以及厚荚相思林下是否抑制自身更新;2)尾叶桉和厚荚相思凋落物或根系是否影响乡土树种的定居及其影响机制;3)能否筛选出适宜于尾叶桉和厚荚相思林下定居的乡土树种;4)何种经营管理措施有利于乡土树种在尾叶桉和厚荚相思林下定居。
针对以上科学问题,本研究得出以下主要结果:
1)通过分别播种尾叶桉以及厚荚相思种子于尾叶桉和厚荚相思林下,发现尾叶桉对自身种子的萌芽有显著的抑制作用;而厚荚相思对于自身种子萌发虽然没有显著抑制,但是对种子萌发后的幼苗建立有显著的抑制作用。因此尾叶桉林和厚荚相思人工林都不利于自身的更新;
2)尾叶桉凋落物和根系的存在对各受试乡土树种的萌发无显著影响,但是对某些乡土树种萌芽后的生长具有一定程度的影响。主要表现在尾叶桉根系的存在显著抑制.了某些幼苗如荷木、阴香、山杜英的生长。由于尾叶桉凋落物和根系对土壤理化性质都无显著影响,因此尾叶桉对这些受试乡土树种的抑制作用可能是因为尾叶桉化感作用引起的。尾叶桉凋落物和根系对土壤微生物有显著影响,这表明尾叶桉根系分泌物通过抑制土壤微生物而间接地对乡土树种幼苗产生抑制作用。
3)厚荚相思凋落物和根系存在对受试种种子萌发以及幼苗的生长都有不同程度的影响,主要表现在厚荚相思凋落物的存在显著抑制某些乡土树种比如米锥、香樟的萌发;厚荚相思根系的存在显著抑制某些乡土树种比如格木、阴香、香樟的生长。厚荚相思凋落物有利于土壤含水量和土壤有机碳的增加,而厚荚相思凋落物和根系共同存在有利于土壤微生物量的增加。受试种萌发与土壤理化性质无显著差异,表明厚荚相思对受试种萌发抑制可能因为凋落物的物理阻碍或者沥出物的化感作用;受试乡土种幼苗生长与土壤含水量正相关,与土壤有机碳负相关,表明厚荚相思根系对受试种幼苗生长的影响可能因为根系对水分的竞争作用或者根系分泌物对乡土树种的生长产生直接的抑制作用。
综合以上研究,我们提出乡土树种在尾叶桉和厚荚相思林下定居的两种策略:1)对于萌芽率和幼苗建立率都很高的受试乡土树种,可采用直接播种的方式以建立它们与外来速生树种的混交林;2)对于萌发率低但是幼苗建立率高的乡土树种,可采用先在苗圃育苗再移栽的方式以建立它们与外来速生树种的混交林。由于各受试乡土树种对于尾叶桉、厚荚相思凋落物和根系影响的敏感程度不同,通过实验我们为尾叶桉和厚荚相思与乡土树种的人工混交林的营林措施提供一些可行性的建议:尾叶桉林可以直接建立与乡土树种米锥、锥栗、格木的混交林;采取去除林下凋落物的方式可以提高尾叶桉与黎蒴混交林建设的成功率;采取切根的措施可以提高尾叶桉与山杜英、阴香和香樟混交林建设的成功率。厚荚相思林可直接建立与乡土树种黎蒴、山杜英、火力楠的混交林;采取去除林下凋落物的方式可以提高厚荚相思与锥栗混交林建设的成功率;采取切根的措施可以提高厚荚相思与格木、阴香、香樟这3种乡土树种混交林建设的成功率。