尾叶桉（Eucalyptus urophylla S.T.Blake）化感作用的实验研究

摘要

大片的桉树人工林对周围环境造成了一定程度的破坏，引发了以生物多样性减少为核心的一系列生态环境退化问题。为此，探索桉树人工林生物多样性下降的根本原因，采取相应措施提高桉树人工林生物多样性，最低限度控制桉树对生态环境的负面影响，这对桉树人工林的可持续经营以及生态环境的改善，无疑具有重要的理论指导意义。 本文以尾叶桉(Eucalyptusurophylla)人工林为研究对象，以20种本地常见的阔叶乔木树种为受体植物，开展室内化感实验与野外桉树林下的种植实验。20种受体植物是：1.闽粤石楠(Photiniabenthamiana(Hance)Maxim.)；2.锥栗(CastanopsischinensisHance)；3.鸭脚木(Scheffleraoctophylla(Lour.)Harms)；4.肖蒲桃(Acmenaacuminatissima(B1.)Merr.etPerry)；5.藜蒴(Castanopsisfissa(Champ.)R.etW.)；6.三花冬青(IlextrifloraB1.)；7.翅子树(PterospermumlanceaefoliumRoxb.)；8.黄果厚壳桂(CryptocaryaconcinnaHance)；9.新银合欢(Leucaenaleucocephala(Lam.)deWit)；10.大叶合欢(Albizialebbeck(L.)Benth.)；11.樟树(Cinnamomumcamphora(L.)Presl.)：12.荷木(SchimasuperbaGardn.etChamp.)；13.扁斗青冈(Cyclobalanopsishui(Chun)ChunexY。C.HsuetH.W.Jen)：14.阴香(CinnamomumburmanniB1.)；15.拟杜英(ElaeocarpusdubiusA.DC.)；16.小叶青冈(Cyclobalanopsismyrsinaefolia(Blume)Oersted)；17.华润楠(Machiluschinensis(Champ.exBenth.)Hemsl.)；18.拐枣(HoveniadulcisThunb.)；19.光叶红豆(OrmosiaglaberrimaWu.)；20.火力楠(MicheliamaclureiDandy)。 采集新鲜的尾叶桉树叶，制备叶片水提取液，对20种受体植物进行从种子萌发到幼苗根茎生长的化感实验；另外采用尾叶桉的新鲜叶片，对20种受体植物从种子萌发到根茎生长进行挥发物影响的测试。根据两部分化感实验结果，将20种受体植物划分为化感抑制类植物和化感非抑制类植物，前者有某一环节受到尾叶桉的化感抑制作用，后者则不受抑制甚至受到促进作用。 在东莞市水濂山森林公园的桉树人工林地中，设置标准样地，样地内设置36个10m×10m的样方。将两类树种的小苗按拉丁方排列方式种植在36个样方内。采用定期施肥、浇水和不施肥、不浇水共3种处理，定期观察和记录。实验从2006年12月1～3日开始，于2007年2月1～3日进行了第一次测量。之后按预定方案进行浇水和施肥，并每隔3个月作一次详细调查。根据2008年5月测量的数据，对20种植物的苗高增长值(△h)、基径增长值(△d)和冠幅增长值(△c)进行相关的统计分析研究；同时，对2008年8月的小苗存活率(r)进行相应的统计分析。此外，对种植实验前后的样地植物进行了调查，统计分析样地的物种丰富度(植物种数)。 主要研究结果如下： 1.尾叶桉叶片水提取液中，只有浓度较高的母液对15.79％的植物种在种子萌发上产生显著或极显著的抑制作用；水提取液对幼苗根茎生长的影响有抑制也有促进，其中31.58％的植物种受到较高浓度的母液的显著抑制。结果说明，水提取液可对部分受体植物产生显著的化感抑制作用。 2.叶片挥发物对受体植物生长的影响，表现出随着浓度的增加，抑制作用逐渐增强的趋势：在较低浓度(如50g处理)时，所有植物发芽率都没有受到显著影响，有31.25％和56.25％的受体植物分别在根、茎生长上受到显著抑制；但在较高浓度(如350g处理)时，有43.75％和约90％的受体植物分别在种子萌发和根茎生长上受到显著的抑制作用。 3.综合水提取液和挥发物的测试结果，对20种植物进行了类别划分：闽粤石楠、锥栗、鸭脚木、肖蒲桃、藜蒴、三花冬青、翅子树、黄果厚壳桂、新银合欢和大叶合欢属于化感抑制类植物；樟树、荷木、扁斗青冈、阴香、拟杜英、小叶青冈、华润楠、拐枣、光叶红豆和火力楠属于化感非抑制类植物。 4.对两类植物生长特点的研究表明：①不同类别的植物苗高、基径和冠幅增长都有极显著差异，说明类别的影响极为重要；②不同处理的植物苗高、基径和冠幅增长也有极显著的差异，说明水肥处理对植物生长同样产生了极为重要的影响，LSD检验进一步证实了浇水与施肥能显著促进植物幼苗的生长；③不同类别与不同处理的交叉作用对植物苗高、基径和冠幅增长没有显著影响，说明两者的交叉作用影响不重要。 ANOVA检验结果也充分说明：水肥条件的差异是导致两类植物分别在不同处理中的幼苗生长产生显著变化的极重要原因；LSD检验进一步证实，浇水和施肥对两类植物的部分幼苗生长起到了显著的促进作用。 5.对两类植物的存活特点分析显示：①不同类别的植物存活率有极显著的差异，说明植物类别的影响极为重要；②不同处理的植物存活率没有显著差异，说明浇水与施肥对存活率没有显著影响，LSD检验进一步证实了这一结果；③不同类别与不同处理的交叉作用对植物存活率的影响不显著。 ANOVA检验结果表明，两类植物分别在不同处理中的存活率都没有显著差异；LSD检验进一步证实，不同处理分别对两类植物的存活率高低没有显著影响。 6.研究20种植物各自的生长特点发现，分别有40％、35％和75％的植物种相应在苗高、基径和冠幅增长上受到浇水与施肥的显著促进作用，说明浇水与施肥能显著促进部分植物的生长，其中冠幅增长受到促进的比例较大。 研究20种植物的存活率发现，不同处理的存活率没有显著差别，说明植物种的存活率高低不受水肥处理差异的显著影响；有65％的幼苗存活率≥90％，其中包括50％的化感抑制类植物和80％的化感非抑制类植物。 7.根据不同处理的植物苗高、基径和冠幅增长值进行聚类分析，结合各个种的存活率，将20种植物划分为5大类，继而确定适合在尾叶桉人工林中种植的本地树种，首选是拐枣和翅子树，其次是阴香、藜蒴、樟树、拟杜英、三花冬青、火力楠和荷木。 8.对室内外实验结果的分析表明，根据室内实验结果确定的植物类别在野外实验中对植物种的存活与生长均有极显著的影响，在一定程度上验证了植物类别划分的准确性。 野外实验结果显示，水肥条件只是植物生长的重要影响因素，对种的存活率影响并不重要。研究发现，有60％的化感非抑制类植物在尾叶桉林下生长良好，70％的化感抑制类植物则表现一般甚至很差。总体上，野外实验中生长良好的植物种有66.67％属于化感非抑制类植物，生长一般甚至很差的种则有63.64％属于化感抑制类植物。很显然，野外生长中化感非抑制类植物优于化感抑制类植物。 9.研究种植实验前后样地植物调查结果发现，种植实验后林地植物的种类组成明显增加，其科、属和种数分别增加了31.70％、20.90％和17.57％，同时样地物种丰富度(植物种数)也得到了显著提高。 总而言之，桉树具有化感作用，可对部分植物种产生显著的抑制作用。这种抑制作用与竞争作用一起，成为导致桉树人工林生物多样性下降的重要原因。其具体表现为：桉树通过分泌化感物质，对周围部分物种产生抑制作用，同时与周围植物竞争水分与养分，满足自身快速生长的需求，排挤、影响周围物种，导致生物多样性下降。 因此，有必要对桉树人工林进行修复或改造，以提高林地的生物多样性，解决日渐严重的生态环境退化问题。采用在林地中种植本土植物的办法是有效可行的，但必须先对种植的树种进行室内化感实验的测试，并结合野外的种植实验，准确选择树种，提高桉树人工林的改造效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1 桉树人工林生物多样性的研究现状

1.2 立题依据及研究思路

第2章研究方法

2.1室内化感实验

2.1.1实验材料

2.1.2实验方法

2.1.3数据分析

2.2野外种植实验

2.2.1区域概况与样地设置

2.2.2实验方去

2.2.3数据分析

2.3样地植物调查

第3章结果与讨论

3.1桉树的化感作用

3.1.1 叶片水提取液对种子萌发的影响

3.1.2叶片水提取液对幼苗根茎生长的影响

3.1.3叶片挥发物对种子萌发的影响

3.1.4叶片挥发物对幼苗根茎生长的影响

3.1.5化感抑制类植物与化感非抑制类植物的划分

3.2桉树林下不同类型植物的种植

3.2.1两类植物的生长特点

3.2.2两类植物的存活特点

3.2.3 20种植物的生长与存活特点

3.2.4优良树种选择

3.2.5小结与讨论

3.3样地调查分析

第4章结论

参考文献

附录:攻读博士学位期间发表的学术论文(与博士学位论文相关的学术论文)

致谢