长白山主要树种对水氮变化的响应特征

探讨全球及区域性降水变化和大气氮沉降增加对植物的影响，能够为预测未来气候变化背景下植物相对竞争能力的变化及陆地生态系统的植被组成及其演替动态提供科学依据。本实验以我国温带典型红松针阔叶混交林主要组成树种紫椴（Tilia amurensis）、水曲柳（Fraxinus mandshurica）、蒙古栎（Quercus mongolica）和红松（Pinus koraiensis）为研究对象，采用控制试验的方法，在自然条件下模拟降水和氮素变化，研究幼树的光合特征、形态、生长及生物量分配对水氮变化的响应。主要结论如下： (1) 降水变化后，紫椴幼树保持自身的光合、形态、生物量及其分配特征不变；氮素添加后，紫椴幼树通过茎部的快速生长来提高对水分和养分的传输能力，植株的生物量也有较大增长。 (2) 在增加30%自然降水时，水曲柳幼树的光合速率降低，但并没有影响到整个生长季的生物量积累的提高；氮素添加后，水曲柳幼树各器官生物量和植株生物量都有增加。 (3) 蒙古栎幼树的光合碳同化能力受水、氮变化的影响不明显。蒙古栎幼树调节各器官的生物量分配，作为应对降水格局变化的策略，即减少30%自然降水时分配给茎部的同化物也减少，增加30%自然降水时茎干生长加速以适应水分传输的要求；氮素添加后，蒙古栎幼树通过增加对叶的同化物的分配，以调节各器官的生物量分配策略。 (4) 红松幼树的光合碳同化能力受水、氮变化的影响不明显。为适应水分的变化，红松幼树在减少30%自然降水时地上生物量减少、增加30%自然降水时地下生物量增加；氮素添加后，红松幼树总体生物量保持增加。 因此，面对全球变化背景下的水、氮变化，水曲柳幼树和红松幼树能更有效地利用增加的降水和氮素，而氮素增加对这两个树种生长的促进作用在降水减少时将被削弱；紫椴幼树的生长更多地受到氮素添加的促进，对降水格局变化响应不明显；蒙古栎幼树则通过调节生物量分配来适应变化的生存环境，但光合特征和植株生物量变化不大。在同龄的针阔叶幼树的竞争中，针叶树种在光合能力和形态特征等方面均占弱势。因此，在比较适应水氮变化的两个树种中，水曲柳幼树的竞争优势更加明显。