种子养分和土壤肥力对栓皮栎苗木质量和造林效果的影响

发布时间：2020-10-08 15:18

　　栓皮栎(Quercus variabilis Bl.)是我国栎属典型代表树种、华北地区生态建设重要支撑树种,在我国乃至世界范围内的森林植被建设中占有非常重要的地位,同时也是前景可观的用材树种、经济树种和园林绿化树种,其更新效率受种子养分供应能力和立地环境的影响很大。作为大粒种子树种,栓皮栎种子大小存在很大差异,自身养分含量差异显著;且富含淀粉,容易吸引动物取食,包括落种后不同程度取食和萌发后不同时间取食,造成种子养分不同程度亏损。这种种子自身养分差异和动物取食行为所导致的种子养分供应差异,可能影响更新初期苗木生长,降低更新效率。本研究采用种子大小分级、播种前切除部分子叶和苗木萌发后不同时间移除子叶的方法模拟栓皮栎自然更新过程中种子养分供应差异,同时通过控制施肥模拟自然界贫瘠和肥沃两种土壤肥力条件,研究不同处理措施下栓皮栎苗木萌发特性以及容器苗生长性状、根系特征、光合特性、养分积累和造林效果的差异规律,旨在揭示种子养分在苗木生长过程中的作用和种子养分转移供应规律,探究种子养分差异性对苗木生长乃至造林效果的影响机制,以及种子养分供应差异条件下苗木质量对土壤肥力的响应,为栓皮栎苗木培育和更新提供理论与技术参考。主要研究结果与结论如下:(1)不同大小栓皮栎种子萌发出苗率差异显著,小粒种子萌发出苗率仅有38.8%,比大、中粒种子萌发出苗率小50%以上。种子大小对苗圃阶段栓皮栎苗木生长的影响主要表现为小粒种子播种苗的形态生长、光合特性和养分积累均显著小于大、中粒种子播种苗,且苗圃施肥不能缩小上述差距;而大、中粒种子各方面表现性状整体相近。造林后,小粒种子苗木成活率始终大幅度低于大、中粒种子苗木,且造林后第二年生长量仅为大、中粒种子苗木的32%～40%;同样,大、中粒种子造林效果相似。综合苗木萌发情况以及苗圃和造林两个阶段研究结果,采用小粒种子播种育苗严重降低苗木培育效率,增大育苗成本,对栓皮栎苗木更新贡献很小,但中粒种子和大粒种子可以同时使用,二者在栓皮栎更新中具有同等应用潜力;此外,种子大小对苗木萌发特性和苗木质量的影响可能不仅仅限于其自身养分差异效应,还可能与种子生理发育程度、种子活力等其他因素密切相关,仍需进一步研究探析。(2)萌发前子叶部分丢失对栓皮栎苗木培育的影响具有两面性,同时受苗圃施肥水平调控。切除部分子叶可以加快苗木萌发速率并提高萌发率,尤其切除1/2子叶后苗木萌发速率和萌发率最大,但切除子叶后苗圃阶段苗木生长受到不同程度的抑制,其抑制效果因苗圃施肥水平而异。在不施肥(F0)条件下,一旦切除子叶均显著抑制苗木生长和养分积累,而在施肥(F+)条件下,切除1/3或1/2子叶对苗木质量的影响较小,甚至提高苗木根系活力,但切除2/3子叶仍然具有很强的抑制作用。造林后苗木生长和养分积累以及光合特性对子叶切除的响应与苗圃阶段不同,E1/2-F+处理组合苗木生物量、各组织养分含量和苗木光合特性均大于或其他处理组合,E1/3-F+次之。因此,说明栓皮栎苗木生长对种子养分部分丢失有一定的耐受性,其耐受程度因土壤肥力条件的不同而异。(3)种子养分转移规律与苗木生长需求相耦合,超过80%种子矿质养分转移发生在苗木萌发及早期生长过程中(≤萌发后2周),N和P的转移速率大于K,且不受苗圃施肥条件的影响。苗木萌发后2周以及此前丢失子叶对苗木建成产生严重抑制,影响后续生长和养分积累,减小下层根系分配比例,甚至降低成活率,并且不因苗圃施肥而得到缓解。萌发两周以后子叶丢失对苗木生长、根系发育以及养分积累不再产生影响,因此苗圃施肥的促进作用得以发挥。综合以上三个方面的研究结果得出,种子自身养分差异和动物捕食所导致的种子养分供应差异对栓皮栎苗木生长具有先天性影响,其影响效应具有一定的持续性,进而影响栓皮栎苗木更新;这种差异性影响因土壤肥力条件而异,但并不因土壤肥力条件的改善而得到弥补。因此,为了提高栓皮栎苗木质量及造林更新效率,在栓皮栎苗木培育过程中,应高度重视种子养分对苗木生长的支撑作用,加强种子养分和土壤肥力的耦合控制。
【学位单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S792.18;S714.8
【部分图文】：

示意图,栓皮栎种群,示意图

获取深层土壤水分和养分能力，抗旱、抗瘠薄性能突出，分布于我国２２个省区，占逡逑国土面积４４．１％，分布范围极广。栓皮栎分布中心区域位于大别山、秦岭及太行山逡逑以南地区、鄂西及川东一带，西南地区也有广泛分布（图１－１），是组成我国温带、暖逡逑温带、亚热带地区落叶阔叶林和针阔混交林的基本类群，垂直分布－－般在海拔５０？逡逑２０００米之间，有的可达到２８００？３０００米以上（罗伟祥等，２００９；雷静品等，２０１３）。逡逑０逦５０逦１００逡逑！邋ｉ邋．逦１邋Ｉ逡逑ｋｍ逡逑４00＾—ｆ—￣￣１—￣＼ｙ－＼一－ｐｒｘ￣７ｒｉ逡逑Ｓ５°逦９０°逦９５邋ｌ＿0邋１０５°逦１１０°逦１１５°邋丨邋２？°逦１２５０逡逑图１－１我国栓皮栎种群分布示意图（引自罗伟祥等，２００９）逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｑｕｅｒｃｕｓ邋ｖａｒｉａｂｉｌｉｓ邋ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ邋（Ｃｉｔｅｄ邋ｆｒｏｍ邋Ｌｕｏ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２００９）逡逑注：ａ．图中每一＾点为现有文献ｉ己载栓皮栋分布的重要地区；Ｅａｃｈ邋ｐｏｉｎｔ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｉｍａｇｅ邋ｒｅｆｅｒｓ邋ｔｏ邋ａｎ邋ｉｍｐｏｒｔａｎｔ逡逑ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ａｒｅａ邋ａｃｃｏｒｄｉｎｇ邋ｔｏ邋ｆｏｒｍｅｒ邋ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓ；逡逑注ｂ：虚线为边界点连在一起形成的边界线。Ｄｏｔｔｅｄ邋ｌｉｎｅ、ｆｏｒ邋ｂｏｕｎｄａｒｙ邋ｐｏｉｎｔｓ邋ｔｏｇｅｔｈｅｒ逡逑栓皮栎在我国华北地区生态造林工程中发挥着重要作用，同时其木材、树皮和逡逑果实均有非常好的开发利用价值，是极具潜力的用材和经济树种。随着人民生态需逡逑求和精神追求的不断提高

整体思路,养分,造林效果

园（１１３0２２＇Ｅ，３５。２６叫、北京市平谷区四座楼林场（１１７°１４８ｆＥ，４０°２８２＇Ｎ＞和北京市逡逑鹫峰北京林业大学能源林野外试验站（４０°０３＇５４〃Ｎ，１１６°０５＇４５〃Ｅ）。苗圃试验均在现代逡逑化玻璃温室进行，配套相应的光照和温、湿度控制系统。造林试验研究在近自然条逡逑件下进行。逡逑２．２研究方法逡逑本研究通过温室模拟和造林试验，从种子大小（自身养分差异）对栓皮栎容器苗逡逑苗木质量和造林效果的影响，苗木萌发前种子养分不同程度丢失对苗木质量和早期逡逑造林效果的影响，以及萌发后不同时间种子养分亏损对栓皮栎容器苗生长的影响三逡逑个方面展开，同时均通过苗圃施肥控制模拟自然界贫瘠和肥沃两种土壤肥力条件，逡逑探究种子养分和土壤肥力对苗木的交互影响机制。采用分级对比研究法开展种子自逡逑身养分差异性影响研究，通过播种前人为切除部分子叶或苗木萌发后不同时间移除逡逑子叶的方法模拟自然条件下种子养分亏损过程。调查分析指标主要包括种子养分转逡逑移规律、苗木生长性状、根系特征、光合特性、养分积累状况和造林效果。逡逑整体研宄思路如下图所示：逡逑种了？养分和土壤肥力对检皮栎苗木质最和造林效果的影响研究目标逡逑

流程图,种子大小,差异性,流程图

种子养分和土壤肥力对栓皮栎苗木质量和造林效果的影响木造林效果观测逡逑一个造林生长季末（２０１５年１２月）与第二个造林生长季末（２０１６年１２月）分别逡逑木成活率与造林苗木苗高、地径，并于第二个造林生长季末取苗木地上部分逡逑验室７０°Ｃ下烘４８邋ｈ至恒重，进行干物质增长量计算。逡逑．邋６技术路线图逡逑种了？大小

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