辽东山区次生林生态系统主要树种幼苗对光环境的响应

辽东山区森林是辽宁省重要的水源涵养基地与用材林资源，在维系区域内生态环境和林产品的可持续供应方面占据十分重要的战略位置。该区的天然林已基本绝迹，因此该区的森林生态恢复具有重要意义。 已有研究表明，影响辽东山区森林更新演替最主要的环境因素是光环境。核桃楸（Juglans mandshurica）、水曲柳（Fraxinus mandshurica）、黄菠萝（Phellodendron amurense）和红松(Pinus koraiensis)是阔叶红松林的优势树种；这些树种幼苗对光环境的适应性差异，在群落演替和森林生态恢复中发挥重要作用。 本论文采用人为控制遮光试验测定了核桃楸、水曲柳和黄菠萝幼苗对光环境的响应，同时，采用自然光环境试验和人为控制遮光试验相结合的手段测定了红松幼苗对光环境的适应性。人为控制遮光试验设置的光环境类似于自然中的典型林窗、林缘和林下的光环境；在人为控制遮光试验中，研究材料于2007年4月末栽植于4个不同光环境（全光、全光的60%、30%和15%，分别记为FI、II、LI和WI处理）下，在2007年7~9月测定了树种幼苗的光合生理、叶片特征、生长和冠层形态特征等方面的变化，结果表明： 1）不同光环境处理区内的光合有效辐射（PAR）具有显著差异，形成一定的光强梯度，而气温，相对湿度和土壤含水量差异并不显著。全光处理区内的日平均PAR为842.4μmol∙m-2∙s-1，最大PAR为1884.1μmol∙m-2∙s-1，显著高于其它处理区。 2）生长在高光强下4个树种幼苗的叶片有较高的光合能力（Amax），随生长光强的下降，Amax显著下降；光补偿点（LCP）和光饱和点（LSP）也表现出随着生长光强的下降而降低的趋势。核桃楸和水曲柳净光合速率Pn的日变化最大值约为16μmol∙m-2∙s-1，黄菠萝的约为13μmol∙m-2∙s-1，这与温带阔叶树种叶片的最大净光合速率Pn在10~15μmol∙m-2∙s-1范围内的结论相符；3个苗龄红松针叶的Pn日变化均呈单峰型，没有光合“午休”现象，峰值出现在11:00~13:00期间。 3）4个树种幼苗的比叶重（LMA）和单位叶面积鲜重（LFA）均随着光环境的降低而下降；三个阔叶树种幼苗的叶长L、叶宽W、叶周长C和单叶面积A均具有随着光强的降低而呈增大的趋势，表明叶片通过调节叶片的形态来适应多变的光环境。 4）不同光环境对阔叶树种幼苗的植株冠形和生长有显著影响，而红松幼苗植株冠形和生长的变化无明显的规律性。 综上，本研究得出以下结论：○1.通过可塑性分析和模糊隶属函数分析，核桃楸和黄菠萝较水曲柳能适应更宽的光强幅度；同时，核桃楸和黄菠萝较水曲柳的需光性更强，核桃楸和黄菠萝的需光性差异不大。○2.与3年、5年生红松相比，7年生红松对光强的适应幅度最小；同时，7年生红松的需光性强于3年和5年生红松。○3.本研究结果支持前人的观点：红松在幼年阶段能耐一定程度的遮光，在全光的20%~60%光条件下生长较好，随着年龄的增大，红松的需光性增加。