石灰岩山地淡竹克隆整合特性及其应用研究

发布时间：2020-06-03 22:32

【摘要】：生理整合作用是克隆植物应对异质生境的生态策略,近年来受到学者们的广泛关注。然而,目前对于克隆植物生理整合单元(Integrated Physiological units,IPUs)的结构特征和整合动态仍知之甚少,克隆整合对于克隆生长和种群结构的影响亦尚不明确。为此,本文选择在高异质性生境——石灰岩山地开展研究,以优势种——克隆植物淡竹(Phyllostachysglauca)为研究对象,利用稳定同位素15N原位示踪技术来刻画淡竹IPUs组成结构及其克隆整合时空格局;采用拉丁方设计,运用切断竹鞭的手段考察不同大小克隆分株单元的整合作用对淡竹发笋育竹和种群结构的影响;利用克隆整合特性,探索了高效可持续经营的淡竹林采伐新模式。研究旨在揭示自然状态下淡竹生理整合单元结构与资源传输动态,分析克隆整合对淡竹克隆生长的重要性,以及探索克隆整合特性在竹林经营应用上的可行性。通过研究,以期阐释克隆植物IPUs的克隆整合动态机制,并为竹林经营提供理论基础和技术支撑。研究主要结果如下:(1)淡竹IPUs内年龄结构组成分别为1年生23.6%、2年生26.3%、3年生41.2%、4年生6.2%,IPUs是生理活性很高的生理单元。淡竹IPUs范围3.56±2.79m2,克隆整合有效距离3.18±0.96m,IPUs形状多为不规则椭圆形;淡竹克隆整合的时空格局变化为,在外源15N标记后,随着时间的延长,高、中、低浓度等级的分株δ15N含量的变化呈先升高后下降的趋势,在第4、第5周达到峰值;不同15N标记浓度等级分株的克隆整合面积以标记物施入株为中心向四周逐渐扩大,经过一个月后IPUs的边界趋于稳定;不同器官的δ15N含量变化为地上部分叶片最高,秆最低,地下部分根最高,鞭最低,Ndff%含量分别是地上部分叶片最高,枝最低,地下部器官根部的吸收能力最强,鞭的吸收能力最弱。在淡竹生长过程中,竹叶和竹根是主要的“汇”,也是吸收能力最强的器官。(2)在断鞭处理的第一年(2015),lm2断鞭单元的出笋量最多,成竹率最低,笋径以小于1cm为主,株高和胸径远小于其他面积的断鞭单元。CK的出笋率最少,成竹率最高,笋径2cm。在断鞭处理的第二年(2016),CK的出笋数目优于其他处理,25m2、6.25m2、2.8m2、1m2处理的断鞭单元成竹率基本一致,且笋径均以大于2cm为主,但CK的株高和胸径值仍最大,而1m2断鞭单元的值最小。断鞭处理对竹林种群结构有一定影响,虽然竹林的整体均匀度达标,但是整齐度在不同的断鞭单元之间有很大的差别,CK优于其它处理,2.8m2、1m2断鞭单元的整齐度均不达标。经过断鞭处理,淡竹林种群整体得到了更新,但是由于不同大小断鞭单元内的克隆整合因断鞭而遭受不同程度的限制,从而对克隆生长和种群结构产生不利影响,不同断鞭强度处理的指标均低于CK,说明克隆整合对淡竹克隆生长和种群结构有促进作用。(3)皆伐林的新竹数量显著高于留竹林和对照林,样带内新竹基径和株高从-10 m至10 m逐渐降低,6 m—10 m区段的数值显著低于1 m—5 m区段、留竹林和对照;提前出笋新竹数量多于正常出笋新竹,但基径和株高都小于正常出笋新竹,提前出笋新竹分布在皆伐林,而正常出笋新竹从留竹林一直延伸至皆伐林1m—5 m区段;留竹林和对照林分在出笋数量、新竹基径和株高等指标上均无显著差异。说明淡竹的母竹供养(克隆整合)距离最大可达5m左右,母竹的养分供给使克隆整合有效距离内新竹的总体质量优于有效距离外的新竹,且供养未对母竹本身造成明显的负面影响;在实际的“带状采伐”中,皆伐带宽在10m为宜。综上所述,生理整合作用对石灰岩山地淡竹的克隆生长具有重要作用,淡竹的克隆整合单元的大小平均为3.56m2,生理整合的有效整合距离最大为4.6m,年龄组成以幼壮年竹为主。IPUs内的15N传输以施入株为中心向周围扩展,并在4-5周即达到最高浓度值。不同大小断鞭单元在克隆生长和种群结构均受到不同程度抑制,说明克隆整合对石灰岩山地淡竹林生长具有重要的积极作用。利用淡竹克隆整合特性的“带状轮伐”采伐模式既可节约劳动力又利于竹林持续生长,在理论上具有可行性。
【图文】：

概况,淡竹

２研究区域和实验材料逡逑２．１研宄区概况逡逑本研宄试验区在瑞昌市（图２．１）。瑞昌市位于江西省西北部，地理位置为东经逡逑１１５°６３１＂？１１５°４３４５＂，北纬２９°２３＇６＂￣２９°５ｒｉｒ。瑞昌北临长江，幕阜山余脉自西向逡逑东绵延全境，地形多为低山、丘陵。气候属于中亚热带北缘湿润性季风气候区，雨量逡逑充沛，春夏多雨，秋季多旱，年平均气温１６．６°Ｃ，极端最高温４１．２°Ｃ，极端最低温－１３．４°Ｃ，逡逑年平均降雨量１３９４ｍｍ。年日照时数１８９０小时，年活动积温在５０６７－５２３３°Ｃ之间，无逡逑霜期２５５天。土壤以红壤土为主，其次为石灰岩土，腐殖质层薄，土层厚度中度偏薄，逡逑石砾含量较高，肥力等级较差［２１’１（）７４（）９］。逡逑瑞昌市是淡竹林的重点产区，淡竹在瑞昌市石灰岩山地大面积连片分布，淡竹林逡逑面积９９３８ｈｍ２

淡竹,基本特征,样地,竹龄

图３．１淡竹克隆整合单元的基本特征逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３．１邋Ｔｈｅ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｆ邋ｃｌｏｎｉｎｇ邋ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ邋ｕｎｉｔ邋ｏｆ邋Ｐｈ．邋ｇｌａｕｃａ逡逑由图３．２Ａ可知，在淡竹样地中，不同样地竹龄结构组成１年生到４年生均有分逡逑布，，只有样地１有５年生。不同竹龄的占比平均为：１年生２７％、２年生２７％、３年逡逑生３６％、４年生１２％、５年生１％。逡逑１５逡逑
【学位授予单位】：江西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S795

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