杉木(Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook)是我国南方最重要的造林树种之一,在南方林区林业生产中占重要地位。马尾松(Pinus massoniana)是我国南方重要的工业原料树种。楠木(Phoebe zhennan)是亚热带常绿阔叶林的重要组成树种,是国家三级保护的渐危种。我国南方土壤多为酸性土壤,酸性土壤存在许多限制植物生长的因子,其中包括土壤有效磷。由于土壤有效磷缺乏的广泛性及其对植物生长的巨大影响,有效磷缺乏已成为影响人工林产量的重要限制因子。大量的研究表明:一些植物在长期有效磷缺乏的环境下产生了响应土壤磷缺乏的适应机制。目前一些学者对我国造林树种利用酸性土壤中磷的内在机制进行了研究,多是在同质环境下进行的模拟研究,但自然界中森林土壤的养分分布具有高度异质性,在同质环境下得出的研究结果不足以说明植物是如何适应异质土壤环境的。为最大限度地获取养分,一些植物可通过不同的可塑性反应来应对高度空间异质性的土壤养分,由此形成了植物觅养不同养分的内在机制。有鉴于此,为揭示我国南方主要造林树种对酸性土壤磷缺乏的适应机制,本文根据根系生物学和胁迫植物学的原理和方法,以福建漳平五一国有林场的马尾松半同胞家系、杉木半同胞家系及楠木苗木为研究对象,通过构建同质磷供应、异质磷供应和邻株磷竞争环境的模拟,设计单株、双株纯栽和双株混植的栽植方式,进行同质磷胁迫、异质磷胁迫及邻株竞争砂培模拟试验,测定马尾松、杉木和楠木在异质供磷及邻株竞争环境下的生理学过程和形态学指标,分析马尾松、杉木和楠木响应环境异质磷胁迫和竞争环境下的形态学和生理学过程差异,比较马尾松、杉木和楠木在异质供磷环境和竞争环境下利用土壤磷的能力,探讨马尾松、杉木和楠木对异质供磷环境和竞争环境的适应机制,评价马尾松、杉木和楠木的磷吸收利用效率,为从机理水平上揭示马尾松、杉木和楠木根系寻觅南方土壤磷的途径提供科学依据。主要研究结果如下:1.杉木在异质供磷环境下:杉木较多的生物量分配到地上部分。虽然杉木根系形态变化较小,但不同处理间存在差异,杉木的总根长和根表面积在左边高磷右边低磷时增量最大,杉木平均直径在左边正常供磷右边不施磷时增加最大,可见杉木在适应异质供磷时表现出很强的形态学适应。除左边正常供磷右边高磷的异质供磷处理外,杉木的叶绿素含量均升高,杉木光合效率之间存在一定差异,表现为前期缓缓下降,中期下降明显,到后期升高的趋势。丙二醛含量在不同供磷水平之间差异均不显著;而可溶性蛋白含量在各个处理间的差异比较明显,最高值出现在左边正常施磷右边高磷处理,最低值出现在左边高磷处理右边不施磷处理中,酸性磷酸酶活性在左边供磷右边轻磷时最高。与同质供磷的对照相比,异质供磷条件下杉木根和茎的磷含量较高,叶的磷含量比较低。2.马尾松在异质供磷环境下:马尾松分配到地上部分的生物量较多;在异质供磷环境下马尾松根系增生尤其显著,总根长和根表面积在左边正常供磷右边高磷时增加最大。与同质供磷对照相比,在异质供磷处理下胁迫前期光合效率增大,胁迫中期光合效率在各个处理中均有不同程度的下降,最后,除了重度磷胁迫及异质供磷处理II中的光合效率上升外,其它处理均有不同程度的下降。丙二醛含量最大值出现在左边高磷右边低磷处理中,可溶性蛋白含量在不同供磷水之间没有显著差异。马尾松根际土呈弱酸性,根系分泌酸性物质较多。马尾松茎的磷含量较低,叶的较高。3.楠木在异质供磷环境下:楠木分配到地上部分的生物量较多;在异质供磷环境下根系显著增生;总根长和根表面积在左边正常供磷右边高磷时增加最大;平均直径在左边正常供磷右边不施磷时增加最大。楠木光合效率在胁迫前期光合效率比较高,然后显著下降,最后再上升。丙二醛含量最高值出现在左边正常施磷右边高磷处理中,可溶性蛋白含量最高值出现在异质处理I中,楠木根际土pH值较高,根系分泌酸性物质相对较少。楠木根、茎和叶的磷含量均居中,相差不大。4.杉木在临株竞争环境下:同种竞争时杉木根系形态增量小于混栽处理。在正常供磷条件下,杉木表面积和平均直径增量最大值出现在杉木与马尾松混栽处理;轻度磷胁迫下,杉木平均直径最大值出现在杉木同种竞争;在重度磷胁迫下,杉木根系平均直径增量最大值出现在杉木与马尾松混栽时,可见与马尾松混栽时,杉木表现出很强的形态学适应。在正常供磷时,杉木四种栽植方式根际土壤pH值差异不显著,其中与楠木混栽的时候,根际土pH偏中性,受到影响比较大。在缺磷环境下杉木叶最大磷含量出现在与马尾松混栽处理;在重度磷胁迫下根最大磷含量出现在杉木双株处理,且显著高于单株及与马尾松混栽处理,叶最大磷含量则在出现在与马尾松混栽处理。5.马尾松在临株竞争环境下:正常供磷条件下平均直径、表面积增量最大值出现在单植处理;轻度磷胁迫条件下马尾松平均直径增量在与杉木混栽处理最大;在不同供磷处理条件下马尾松根体积增量最大值均出现在单植处理中。马尾松单植时,根际土pH显著高于马尾松双植处理;马尾松在四种栽植方式下的根际土pH略有差异,单植和纯种双株时差异不显著,马尾松与楠木混栽处理根际土pH值显著高于马尾松与杉木混栽处理。在正常供磷条件下,马尾松根、茎和叶的磷含量在不同栽植方式之间的差异不显著;在轻度磷胁迫条件下,根的最大磷含量出现在与楠木混栽处理,茎和叶的最大磷含量出现在马尾松单植处理;在重度磷胁迫条件下,根最大磷含量出现在马尾松单植处理,且显著高于其它栽植方式下,茎的最大磷含量出现在与杉木混栽处理。6.楠木在临株竞争环境下:在正常供磷下条件下楠木的平均直径、表面积增量最大值出现在单植处理;在轻度磷胁迫条件下楠木平均直径最大值出现在同种竞争处理中;在不同供磷处理条件下楠木根体积增量最大值均出现在单植处理中。楠木根际土pH在单植处理中表现为中性,在混栽处理时表现为酸性;楠木根际土pH值在与杉木混栽处理中显著低于其它栽植方式处理。在正常供磷时,根和茎的最大磷含量均出现在楠木单株处理中,而叶的最大磷含量则出现在与马尾松混栽处理,且显著大于其它栽植方式处理;在轻度磷胁迫条件下,根的最大磷含量出现在与杉木混栽处理中,茎和叶出现在楠木双株处理中;在重度磷胁迫条件下,根最大磷含量出现在与杉木混栽处理中,茎则出现在与马尾松混栽处理中。