刺槐（Robinia pseudoacacia）克隆種群生態(tài)學(xué)及對(duì)光環(huán)境的適應(yīng)性研究.pdf

1、刺槐(Robinia Pseudoacacia L.)豆科蝶形花亞科刺槐屬植物，由于具有適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)迅速、耐干旱、耐瘠薄、耐鹽堿等特點(diǎn)，目前已成為山東省闊葉樹(shù)中造林面積最大、木材蓄積量最多的一個(gè)樹(shù)種；也是長(zhǎng)江以北各地分布面積最廣的落葉闊葉林之一。刺槐作為一個(gè)理想的混交樹(shù)種和植被恢復(fù)的先鋒樹(shù)種對(duì)我國(guó)溫帶大部分地區(qū)植被恢復(fù)和生態(tài)建設(shè)具有重大的意義。當(dāng)前國(guó)際國(guó)內(nèi)的許多研究主要集中在刺槐造林技術(shù)和對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響等方面；然而，刺槐作為典型的克

2、隆喬木，根蘗繁殖作為自然條件下刺槐林主要的更新方式，其克隆種群生態(tài)學(xué)受到的重視較少；因此，研究刺槐克隆種群的動(dòng)態(tài)、結(jié)構(gòu)、分布格局、克隆生長(zhǎng)的機(jī)理及影響因子、分株形態(tài)的可塑性、小葉對(duì)光環(huán)境的適應(yīng)等具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。 本研究用野外調(diào)查的方法，設(shè)置樣地，研究刺槐克隆種群的種群結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。結(jié)果表明，刺槐克隆種群中幼年分株數(shù)量較多，死亡率較高；成年個(gè)體數(shù)量較少，死亡率較低，而且相對(duì)穩(wěn)定，種群數(shù)量結(jié)構(gòu)呈金字塔型;無(wú)性系

3、產(chǎn)生分株的時(shí)間較晚，分株的數(shù)量正處于上升階段。無(wú)性系中刺槐基株的基徑、高度、冠幅遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分株。刺槐分株在幼年時(shí)期高生長(zhǎng)和冠幅的生長(zhǎng)均較快，當(dāng)生長(zhǎng)到一定的年齡逐漸緩慢下來(lái)。克隆分株的生長(zhǎng)、數(shù)量動(dòng)態(tài)主要受克隆整合的內(nèi)部調(diào)節(jié)機(jī)制和外部環(huán)境中灌木層、草本層競(jìng)爭(zhēng)的影響。 本研究用相鄰格子法在兩個(gè)取樣尺度下，研究了克隆生長(zhǎng)對(duì)刺槐人工林無(wú)性系種群分布格局的影響。結(jié)果顯示隨著克隆分株的增多，無(wú)性系種群由顯著的均勻分布演變成不顯著的偏向

4、波松分布的均勻分布，最后演變成顯著的聚集分布。小于11年林齡的刺槐無(wú)性系，呈典型的均勻分布：14年林齡的無(wú)性系種群仍然成均勻分布，但是已經(jīng)不再明顯的偏離波松分布;17年和20年林齡的種群成典型的集群分布。同時(shí)，我們推測(cè)集群分布的斑塊大小更接近25m<'2>；20年林齡的無(wú)性系種群內(nèi)分株之間的競(jìng)爭(zhēng)仍然相對(duì)較小;隨著無(wú)性系內(nèi)分株的生長(zhǎng)和數(shù)量的增加，分株之間的競(jìng)爭(zhēng)增大，集群分布的格局會(huì)進(jìn)一步發(fā)生演變。 本研究在野外環(huán)境下研究了刺

5、槐克隆種群對(duì)光照、土壤全氮、土壤有效磷、土壤酸堿度的可塑性響應(yīng)。結(jié)果表明，刺槐無(wú)性系內(nèi)分株和基株之間存在強(qiáng)大的 克隆整合?；昴軌蛲ㄟ^(guò)克隆整合提供分株生長(zhǎng)所需的氮和磷，但是不能提供光合產(chǎn)物。由于克隆整合的存在，土壤全氮、有效磷對(duì)分株根生物量的分配比例、分株數(shù)量、基株與分株之間連接根的長(zhǎng)度沒(méi)有顯著的影響。當(dāng)基株和分株之間連接的根切斷時(shí)，分株根的生物量比顯著的增加，并明顯地響應(yīng)土壤全氮、有效磷。光照顯著影響分株葉的生物量比和分株數(shù)量，但是

6、不影響連接根的長(zhǎng)度。在高光照斑塊中，分株分配更多的資源給葉子，無(wú)性系配置更多的分株。土壤酸堿度顯著影響分株數(shù)量和連接根的長(zhǎng)度。無(wú)性系通過(guò)選擇性的配置分株和改變根的長(zhǎng)度集中在堿性斑塊中，而逃離酸性斑塊。我們由此推斷在喬木無(wú)性系中，如果某個(gè)分株的大小顯著大于其他分株，那么，無(wú)性系中的克隆整合將是非常強(qiáng)大的，能給其他分株提供土壤養(yǎng)分，從而影響其他分株的形態(tài)和在無(wú)性系中的空間配置。 本研究研究了光照對(duì)刺槐林下天然更新的實(shí)生苗和克隆苗生物量

7、分配和樹(shù)冠結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，光照顯著影響了實(shí)生苗根和葉生物量的分配；低光照環(huán)境中，刺槐實(shí)生苗加大了對(duì)葉的投資，減小了對(duì)根的投資，根枝比較??；高光照環(huán)境中，刺槐實(shí)生苗加大了對(duì)根的投資，減小了對(duì)葉的投資，根枝比變大。光照顯著影響了刺槐克隆苗葉生物量的分配，但對(duì)根生物量的分配影響不顯著；低光照環(huán)境中，克隆苗減小了對(duì)葉的投資；高光照環(huán)境中，加大了對(duì)葉的投資。光照對(duì)刺槐克隆苗和實(shí)生苗的樹(shù)冠結(jié)構(gòu)具有相似影響，低光照環(huán)境中，刺槐幼苗通過(guò)增加比葉面

8、積、葉面積比率、一級(jí)分枝傾角，減小葉面積指數(shù)，建立開(kāi)闊、松散的樹(shù)冠。高光照環(huán)境中，刺槐幼苗通過(guò)減小比葉面積、葉面積比率、一級(jí)分枝傾角，增加葉面積指數(shù)，建立緊密型的樹(shù)冠。刺槐幼苗在林隙和全光環(huán)境中均能較好的生長(zhǎng)，能通過(guò)生物量的分配和樹(shù)冠結(jié)構(gòu)的可塑性適應(yīng)低光照環(huán)境；低光環(huán)境中，克隆苗較實(shí)生苗生長(zhǎng)更好，更能忍耐光脅迫。 本研究在3種光照處理下(100％、50％、lO％)研究了刺槐小葉在變化光環(huán)境下晝夜運(yùn)動(dòng)的方式。結(jié)果表明，中脈角的

9、作用是由獨(dú)立的兩個(gè)角β(小葉柄的底端和水平線的夾角)和0(小葉柄的頂端和小葉葉片主脈的夾角)共同實(shí)現(xiàn)的。光照顯著影響β角的運(yùn)動(dòng)，高光照環(huán)境中，β角變大，小葉向上豎起來(lái)，避過(guò)強(qiáng)光的照射；但是在低光照環(huán)境中，β角變化較小，不能使小葉增加光照。晝夜節(jié)律性運(yùn)動(dòng)是由θ角完成的，這個(gè)過(guò)程也叫就眠運(yùn)動(dòng)。低光照能夠打破光照的節(jié)律性，從而打破就眠運(yùn)動(dòng)，此時(shí)就眠運(yùn)動(dòng)停止，θ角較小且不再晝夜變化，小葉處于下垂?fàn)顟B(tài)，能夠接受林間散射的光。當(dāng)光-暗節(jié)律重新建立時(shí)