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研究树种之间的相互作用以及植物相互作用与土壤微生物之间的关系,是理解森林生态系统物种共存机制和群落演替重要方面。本文以我国亚热带常绿阔叶林常见树种为研究材料,建立马尾松分别与不同演替阶段的常见阔叶树种配对混生的实验体系,以均质退化林地土壤作为生长基质,在自然生境中进行盆栽控制试验,探讨木本植物之间的种间关系,通过连续3个生长季监测种间关系的年际变化。结果表明:1)油茶及盐肤木对马尾松幼苗的生长存在典型的种间偏利效应。试验持续期的3个生长季中,油茶对马尾松幼苗生长的正效应均显著,偏利的种间关系方向未曾发生改变;幼苗建成初期盐肤木对马尾松幼苗生长的正效应极显著,但盐肤木相对生长速率快,对生长空间及土壤养分的需求越来越大,逐渐抵消对马尾松幼苗的促进效应,生长后期种间正效应消失,由偏利的种间关系转变为中性;2)石栎、枹栎、漆树仅在幼苗建成初期对马尾松的生长有益;3)楤木与马尾松的互作格局年际变化剧烈,二者出现互为不利相互拮抗的阶段;4)薯豆、栓皮栎、青冈与马尾松总体上没有明显的种间正或负效应。
了解到完全自然光照条件下树种的种间关系后,我们试图进一步探讨不同光强水平下,树种种间关系会发生怎样的变化,遮阴条件下种间竞争策略有哪些调整,竞争和遮阴两种因素对树种幼苗生长的交互作用如何。结果表明:50%遮阴对常绿耐荫树种石栎、薯豆、油茶、香叶树以及光环境适应范围宽的落叶阔叶树种栓皮栎,盐肤木幼苗生长影响不显著。光照强度与香叶树、油茶的存在和生长对马尾松幼苗生长有交互效应;光照强度与薯豆、盐肤木的种间关系对马尾松幼苗生长没有交互作用;光照强度与马尾松幼苗生长对栓皮栎、油茶、香叶树的生长没有交互效应。无论完全光照或是50%遮阴环境,薯豆与马尾松的种间关系趋于稳定。
经历特定树种混生生长周期后,我们取各树种单种与混生的根际土,试图了解针叶/常绿树种与针叶/落叶树种这两种混生组合对土壤细菌群落功能多样性的影响。采用Biolog微孔板技术,得到的数据进行聚类分析,了解土壤微生物群落格局的相似性。结果表明:上述两种树种混生组合中,针叶/常绿树种混作类型土壤微生物群落整体活性及微生物多样性比针叶/落叶树种高。并且,与其他土壤理化性质比较,土壤微生物功能多样性与根际土壤pH值密切相关(r=0.907,p<0.05),即土壤pH值越低,碳源颜色反应程度越大,暗示土壤细菌活性越高。根际土壤微生物多样性指数(Shannon指数)对植物根系生物量不敏感。植物组成对土壤微生物多样性有影响,没有证据表明随着植物多样性增加而微生物多样性也增加的相关关系。树种混栽的根际土壤微生物活性高于单种栽培,可以由特定树种的存在来解释,不同生活型的树种组合可能导致土壤细菌群落产生快速响应。
马尾松与壳斗科树种枹栎、栓皮栎、青冈、石栎等外生菌根树种混生,较其与非外生菌根树种盐肤木、香叶树、油茶、楤木混生,产生的外生菌根真菌子实体物种组成和多样性结果表明:与马尾松有显著种间促进的油茶混生组合中子实体发生频率最高,数量也最多,种类最丰富。石栎马尾松混生盆钵中子实体种类单一,但是子实体发生频率高,超过50%,黑根须腐菌偏好与该宿主树种的根系形成共生。存在种间正效应的树种混生,其外生菌根真菌子实体种类和数量高于彼此不利的树种混生。子实体组成与频率表现出对于宿主树种的偏好与专性,表明在针阔混交林中宿主类群与外生菌根真菌类群多样性之间的匹配。针阔混交林中,外生菌根真菌多样性高可能是由宿主树种多样性来维持的,反之,各种宿主树种共存可能会通过外生菌根真菌群落的多样性和空间异质性来维持的,该项研究结果对于解释亚热带生物多样性的共存机制有启示意义。