【摘 要】
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马尾松(Pinus massoniana)是我国南方造林的先锋树种及主要用材树种,在我国林业生产及森林生态系统中发挥着极其重要的作用。长期以来马尾松人工林的生产力和经济价值倍受人们关注,而马尾松生长发育动态过程、林木营养元素利用策略及其关系尚不完全清楚。因此,为探明马尾松人工林发育过程中氮(N)、磷(P)养分利用特征、循环规律及其与林木生长速率和微生物群落特征的关系,为马尾松人工林合理施肥、促进林
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马尾松(Pinus massoniana)是我国南方造林的先锋树种及主要用材树种,在我国林业生产及森林生态系统中发挥着极其重要的作用。长期以来马尾松人工林的生产力和经济价值倍受人们关注,而马尾松生长发育动态过程、林木营养元素利用策略及其关系尚不完全清楚。因此,为探明马尾松人工林发育过程中氮(N)、磷(P)养分利用特征、循环规律及其与林木生长速率和微生物群落特征的关系,为马尾松人工林合理施肥、促进林木生长发育及经营管理提供科学指导。本文以贵州省孟关林场典型分布的幼龄(10年生)、中龄(20年生)、近熟(30年生)及成熟(36年生)马尾松人工林为研究对象,以生态化学计量学和生长速率假说等理论为依据,探讨马尾松不同生长阶段林木生长速率、各器官、凋落叶、土壤碳(C)、N、P化学计量特征及微生物群落特征的变化规律及其相关关系。主要研究结果如下:(1)随林龄增加,马尾松各器官总有机碳(TOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及化学计量比变化各异,且不同发育阶段存在N、P限制。随林分年龄增加,各器官TOC含量总体变化相对较小;叶TN含量上升,茎、根TN含量先降低后上升;叶、根TP含量先上升后降低,茎TP含量无显著差异;叶C/N比趋于降低,C/P比先降低后上升,说明随林龄增加N利用率减小而P利用率增加;叶N/P比在幼、中龄林分别为12.47和11.05,表现为N限制,近、成熟林分别为17.02和18.46,表现为P限制。马尾松胸径相对生长速率与各器官TP含量、C/N比呈显著正相关,与C/P和N/P比呈显著负相关,遵循生长速率假说。(2)随林龄增加,马尾松凋落叶TOC、TN、TP含量及化学计量比和N、P养分再吸收率变化显著。随林分年龄增加,凋落叶TOC和TN含量、C/P和N/P比趋于上升,TP含量、C/N比趋于下降;N再吸收率先上升后降低,与针叶N/P比相关性不显著;P再吸收率在近、成熟林显著高于幼、中龄林,且与叶和凋落叶TP含量、N/P比显著相关。(3)随林龄增加,不同土层TOC、TN、TP含量及化学计量比、速效养分、p H值变化各异,且与微生物Shannon-Wiener指数及群落组成显著相关。首先,随土层增加,各林分土壤TOC、TN含量降低,TP含量总体变化较小;随林龄增加,土壤TOC、TN含量先降低后升高,TP含量先升高后降低;土壤TOC、TN含量是调控土壤化学计量比的主要因素,速效磷(AP)含量可通过影响TOC、TN含量间接影响土壤化学计量比。其次,随林龄增加,细菌Shannon-Wiener指数趋于降低,真菌Shannon-Wiener先降低后升高,均与土壤AP含量呈极显著正相关。此外,土壤细菌群落中酸杆菌门(Acidobacteria)丰度最高,其次为放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria);真菌群落中担子菌门(Basidiomycota)丰度最高,其次为子囊菌门(Ascomycota)和未分类真菌(Eukaryota-unclassified),土壤TOC、AP和C/P是影响微生物群落的主要因子,TOC是最关键因子。(4)马尾松各器官—凋落叶—土壤TOC、TN、TP化学计量特征及微生物群落间存在显著相关。首先,马尾松叶、凋落叶、土壤化学计量特征显著相关,茎、根与土壤化学计量特征显著相关。其次,土壤、根、凋落叶化学计量特征与微生物Shannon-Wiener指数也存在显著相关。此外,冗余分析表明,土壤化学计量(45.04%)对微生物群落的解释率高于根(19.95%)和凋落叶(31.62%)化学计量。综上所述,马尾松幼、中龄林阶段表现为N限制,近、成熟林阶段表现为P限制,且随林龄增加N利用率减小而P利用率增加,这是马尾松适应贫瘠养分状况的一种生存策略;土壤AP是影响细菌和真菌群落多样性的主要因素,TOC是影响微生物群落结构的关键因子;马尾松各器官、凋落叶、土壤TOC、TN、TP化学计量及微生物群落特征间相关性显著,且土壤化学计量对微生物群落的影响高于根和凋落叶。
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