生物量刘谦2010

第35卷第23期2015年12月生态学报ACTAECOLOGICASINICAVol.
35,No.
23Dec.
,2015http://www.
ecologica.
cn基金项目:新疆维吾尔自治区财政林业科技专项资金项目(xjlk(2013)001);国家自然科学基金项目(31060075);新疆自治区公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(《天山东部与西部灌木林生物量及生产力研究》201414)收稿日期:2014鄄04鄄28;摇摇网络出版日期:2015鄄05鄄19*通讯作者Correspondingauthor.
E鄄mail:ecocsl@163.
comDOI:10.
5846/stxb201404280841仇瑶,常顺利,张毓涛,王文栋,何平,王慧杰,谢锦.
天山林区六种灌木生物量的建模及其器官分配的适应性.
生态学报,2015,35(23):7842鄄7851.
QiuY,ChangSL,ZhangYT,WangWD,HeP,WangHJ,XieJ.
BiomassestimationmodelingandadaptabilityanalysisoforganallocationinsixcommonshrubspeciesinTianshanMountainsforests,China.
ActaEcologicaSinica,2015,35(23):7842鄄7851.
天山林区六种灌木生物量的建模及其器官分配的适应性仇摇瑶1,常顺利1,*,张毓涛2,王文栋2,何摇平1,王慧杰1,谢摇锦11新疆大学资源与环境科学学院绿洲生态教育部重点实验室,乌鲁木齐摇8300462新疆林科院森林生态研究所,乌鲁木齐摇830063摘要:灌木全株生物量估算模型的构建仍存在一定困难,对灌木生物量在器官分配上所体现的适应性研究也不够充分.
以天山林区6种常见灌木为研究对象,在天山的东段、中段、西段林区分别设置样地进行群落调查,由此以全株收获法取得6种常见灌木若干标准株的全株、根、枝、叶及各径级根的生物量,将D2H(地径平方与高度的乘积)与V(冠幅面积与高度的乘积)分别选为估测模型的自变量,通过回归分析法建立了各种灌木全株生物量的最优估算模型,然后比较了此6种灌木全株生物量在营养器官上分配差异以及根系生物量在径级上的分配差异.
结果表明:(1)天山林区6种常见灌木中,小檗(BerberisheteropodaSchrenk)、忍冬(LonicerahispidaPall.
exRoem.
etSchuet.
)、栒子(CotoneastermelanocarpusLodd.
)的全株生物量约为8.
48—9.
01kg,蔷薇(RosaspinosissimaL.
)、绣线菊(SpiraeahypericifoliaL.
)、方枝柏(JuniperuspseudosabinaFisch.
etMey.
)的全株生物量约为2.
71—3.
20kg;(2)蔷薇、绣线菊、栒子的全株生物量最优估测模型是以V为自变量的函数,小檗、忍冬、方枝柏的全株生物量最优估测模型是以D2H为自变量的函数,各模型R2值均在0.
850以上,且在P20mm)、粗根(10—20mm)、中根(5—10mm)、小根(2—5mm)和细根(枝生物量>叶生物量.
6种灌木根、枝、叶生物量占全株生物量的比例各不相同,根生物量所占比例在47.
8%—72.
9%之间,物种间差异不显著;枝条生物量6487摇生摇态摇学摇报摇摇摇35卷摇http://www.
ecologica.
cn图1摇6种灌木全株及营养器官的生物量摇Fig.
1摇Thebiomassofleaf,branch,rootandtotalbiomassofsixshrubs所占比例在20.
6%—46.
5%之间,物种间差异也不显著;而叶生物量所占比例在2.
4%—10.
1%之间,其中方枝柏为10.
1%、栒子为3.
5%、绣线菊为2.
4%,仅呈现出方枝柏与绣线菊、栒子有显著性差异(P20mm)>粗根(10—20mm)>中根(5—10mm)>小根(2—5mm)>细根(20mm)生物量的分配上,方枝柏最大为71.
6%、绣线菊最小为44.
9%,方枝柏、小檗与绣线菊有极显著性差异(P枝>叶的规律,与前人研究结果一致[36鄄37],但这6种灌木全株生物量在营养器官的分配上又可以分为三类较有差异的生境适应类型(图4).
类型一包括绣线菊、方枝柏.
该类型的两个物种主要分布在阳坡半阳坡、土层浅、砾石含量高的生境,它们的株形普遍矮小,全株生物量较低(图1),根占全株生物量的大部分(70%左右),枝占全株生物量的超过20%(图4).
此种类型表明,从土壤中获取水分和养分是这两个物种最严峻的生态压力,对根系生物量的大投入体现了它们对较干旱和贫瘠生境的适应.
类型二包括蔷薇、栒子.
该类型的两个物种主要分布在半阳坡、阴坡的林缘和林窗,它们株形较为高大,植株密度较高,全株生物量较高(图1),根占全株生物量的略超过50%,枝占全株生物量的40%左右,叶生物量占全株生物量比例波动较大(图4).
此种类型表明,种内和种间对光照的竞争在一定程度上是这两个物种较主要的生存压力,对营养器官生物量的分配体现了它们对水分养分条件较好、光照相对充足生境的适应8487摇生摇态摇学摇报摇摇摇35卷摇http://www.
ecologica.
cn图4摇6种灌木全株生物量在营养器官分配上的适应性Fig.
4摇Adaptabilityoftheallocationofsixshrubs`totalbiomassinvegetativeorgans特点.
类型三包括小檗、忍冬.
该类型的两个物种主要分布在林下、阴坡半阴坡的林缘或林窗,它们的株形相对较为纤细,全株生物量较高(图1),根占全株生物量的略低于50%,地上部分的枝、叶生物量占全株生物量的50%以上,且叶生物量占全株生物量比例较为稳定(图4).
此种类型表明,对光照的竞争是这两个物种最主要的生态压力,对营养器官生物量的分配体现了它们对光照条件稀缺生境的适应特点.
3.
3摇天山林区灌木根系生物量在径级上分配策略的适应性分析植物根系起着固定植株、摄取运输和贮存水分与营养等重要作用[26].
不同径级的根的功能是有一定区别的[38鄄39],其中,粗根通常在根系生物量中占主要组分,是主要的贮藏器官并起着固定植株的作用,但在水分和养分吸收、根土相互作用等方面的功能较小[26];而细根通常在根系生物量中占比较小[40],但细根是植物根系获得水分和养分的最重要的途径[19].
因此,植物对特定生境的适应不仅通过调节根系生物量占全株生物量比例来体现,也往往通过各径级根系生物量占根系整体生物量比例来体现[41].
从总体来看,天山林区6种代表性灌木均呈现出各径级根系生物量随径级减小而占比减小的规律,这符合乔灌木物种通常的根系构型.
但这6种灌木的各径级根系生物量占比分配上又可以分为两类较有差异的生境适应类型(图5).
类型一包括蔷薇、绣线菊.
该类型的两个物种中,起固定植株作用的根桩(>20mm)占根系总生物量的50%左右,起延展根系空间作用的粗根(10—20mm)占有20%以上的比重,而在水分、养分的吸收方面发挥重要作用的中根(5—10mm)、小根(2—5mm)、细根(20mm)占根系生物量的70%左右,起延展根系空间作用的粗根(10—20mm)占有15%—20%的较稳定比重,而在水分、养分的吸收方面发挥重要作用的中根(5—10mm)、小根(2—5mm)、细根(枝>叶的现象,且在根、枝上的分配比重差异不显著,仅在叶上的分配比重有差异(P20mm)>粗根(10—20mm)>中根(5—10mm)>小根(2—5mm)>细根(<2mm),6种灌木间仅在细根上的分配差异不显著(P<0.
05),在其他径级根上的分配均有差异(P<0.
05,其中根桩为P<0.
01).
(3)天山林区6种常见灌木全株生物量在营养器官上分配差异体现出各物种对生境差异的适应性,类型一为绣线菊、方枝柏,它们对较干旱和贫瘠生境较为适应;类型二为蔷薇、栒子,它们对水分养分条件较好、光照相对充足生境较为适应;类型三为小檗、忍冬,它们对光照条件稀缺的生境较为适应.
(4)天山林区6种常见灌木根系生物量在径级上的分配差异也体现出各物种对生境选择的适应策略,类型一为蔷薇、绣线菊,它们属于在竞争生境(蔷薇)或胁迫生境(绣线菊)中适应的较强者;类型二为小檗、方枝柏、忍冬、栒子,它们属于适应胁迫生境(小檗、忍冬)、先锋生境(方枝柏)或竞争生境(栒子)中适应的较弱者.
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