许辰森，熊德成，邓 飞，史顺增，钟波元，冯建新，陈云玉，陈光水,*，杨玉盛

1 福建师范大学地理科学学院， 福州 350007 2 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地， 福州 350007

杉木幼苗和伴生植物细根对土壤增温的生理生态响应

许辰森1,2，熊德成1,2，邓 飞1,2，史顺增1,2，钟波元1,2，冯建新1,2，陈云玉1,2，陈光水1,2,*，杨玉盛1,2

1 福建师范大学地理科学学院， 福州 350007 2 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地， 福州 350007

为揭示全球变暖背景下杉木人工林幼苗与其伴生的其它植物间的对土壤养分的竞争关系和适应性,本研究采用埋设加热电缆进行土壤增温(+5℃)技术,在福建省三明市陈大国有采育场内建立杉木(Cunninghamialanceolata)幼苗试验小区,包括对照(NW)与增温(WNW)处理(均不除草)。采用内生长环法与土钻法相结合,测定增温对杉木幼苗及伴生的其他植物(主要为山油麻Helicteresangustifolia、东南野桐Mallotuslianus)等细根生物量、呼吸、形态、及根组织氮浓度的短期影响。结果表明,(1)增温显著降低了杉木<1mm细根生物量,而显著增加了其他植物<1mm细根生物量。增温显著提高了其他植物<1mm细根的氮浓度,显著降低了其比根长(SRL)和比表面积(SRA);同时降低了比根呼吸(参比温度18℃,SRR18),表明细根呼吸对增温产生了驯化现象。而增温对杉木细根的氮浓度没有显著影响,却显著提高了<1mm细根比表面积;同时增温对杉木SRR18没有显著影响,表明杉木细根呼吸没有产生驯化现象。(2)SRR18与比根长间的关系受到增温的显著影响,但树种以及增温×树种的交互作用没有显著影响,表明杉木和其他植物细根竞争能力与维持成本间的平衡关系均受到增温的共同影响。综上结果显示,相较于杉木,伴生的其他植物在增温环境中对地下资源的竞争具有更强的优势,能通过增加细根生物量迅速抢夺吸收因增温而加速矿化的土壤养分,同时通过生理和形态的调整,减少根系单位质量的维持成本,从而提高其对全球变暖的适应性;而杉木在增温条件下面临其他植物的强烈竞争,细根生物量降低,处于不利地位,为了满足生长所需,需增大比根长和比根表面积,且因细根呼吸没有产生驯化现象,从而增加了细根单位质量的维持成本,说明杉木对全球变暖的适应性低于其他植物。该研究结果对于全球变暖下杉木人工林的管理具有重要意义。

增温;竞争;适应性;比根呼吸速率;细根形态;根组织氮浓度;驯化

近几十年来,随着大量CO2和其他温室气体的排放,大气温度显著升高。IPCC第五次评估报告中预测,到21世纪末全球平均温度增幅可能超过0.3℃乃至4.8℃[1]。目前,全球已相继展开大量增温模拟实验,研究森林生态系统组分和生态过程对全球变暖直接或间接的响应[2]。我国湿润亚热带森林生态系统在结构及生态过程等方面都有别于其它森林类型,且该生态系统已接近其高温阀值[3],故其对全球变暖的响应与其他地区相比可能存在较大区别。……