华南退化坡地芒萁层片的“生态筛”功能
芒萁为里白科蕨类植物，是华南地区退化坡地的典型先锋种、优势种和关键种，多分布于我国长江以南、日本、越南及印度等地。芒萁是酸性土壤的指示植物，喜光、耐酸、耐旱、耐贫瘠，在荒地上多易形成单优势种层片群落，能有效稳固土壤、促进土壤养分积累、增加微生物多样性、促进土壤物质循环等，对南方红壤侵蚀区水土流失的治理具有积极作用。另外，芒萁层片在森林物种更新中会抑制多数物种的生长，仅允许少数物种定居，这一现象被称为芒萁的“生态筛”过程。能突破芒萁层片的物种幼苗被认为是“筛选种”，并将对后期的演替方向和路径有重要作用。芒萁层片“生态筛”功能的研究可为单一林分或次生林结构、功能优化等提供技术参考，以及为华南地区合理推动群落演替可采取的生态恢复措施（物种选择、人为干预等）提供支撑。本研究通过芒萁层片的种子滞留实验、幼苗筛选实验结合微环境实验，探究芒萁的“生态筛”功能及其作用机制，主要研究结果如下： （1）种子滞留实验中种子库收集的种子均为华南退化坡地常见的先锋物种，共14种，出现种子数最多的为山黄麻、桃金娘、野牡丹、岗松和玉叶金花，种子类型以草本、灌木种为主，缺乏乔木种。各样地中，芒萁根毯层的种子库密度、物种种类数、物种丰富度、ShannonWiener指数（H）、Simpson指数（D）均大于红壤层和空白地，如各样地根毯层的种子库密度在40个/m2以上，相应红壤层的种子库密度和空白地则分别为5-24个/m2、6.67个/m2；各样地根毯层的物种种类数为2-5，相应红壤层和空白地的物种种类数则仅为1或0。 （2）幼苗筛选实验中，芒萁层片对幼苗存活存在“筛选”作用，其中芒萁根毯层对幼苗存活率起决定性作用，大多数物种在芒萁层片下无法存活。12个物种中，芒萁层片下存活率相对较高的为桃金娘、梅叶冬青和野牡丹幼苗，均为灌木种，且在根毯层保留处理中存活率最高可为26.7%，其它幼苗则均低于该值或为零，故这些灌木种极有可能成为突破芒萁层片限制的“过滤种”或“筛选种”。 （3）芒萁层片的微环境效应研究中，与空白样地相比，芒萁层片能极大地缓冲高温，平均温度最高能缓冲0.8℃；保温保湿，土壤温度日温差基本保持在0.5-1℃左右，空气湿度可接近于100%；抵挡强光，光合有效辐射可降至零；降低风速，风速基本在2m/s以下，甚至可降低至零。芒萁样地根毯层的有机质含量则能达到红壤层、空白地的三倍多，碱解氮含量是红壤层的一倍及以上，有效磷最高值可达到1.2mg/kg，显著高于空白地，根毯层速效钾含量最高可达到20mg/kg，土壤可交换盐基总量（交换性钠、交换性钙、交换性镁和阳离子交换量）等则均大于空白地。 本研究中，结合芒萁层片的微环境实验、种子滞留实验和幼苗筛选实验来看，芒萁层片确实具有“生态筛”作用。芒萁的密集层片结构和根毯层通过对种子进行截留和对不同物种幼苗进行“筛选”，抑制了多数物种定居，但仍有多数灌木物种能在芒萁层片下存活，并且在筛选过程中芒萁根毯层起到决定性作用。
退化坡地;芒萁;种子滞留;幼苗筛选;层片微环境
广东工业大学
硕士
环境工程
杨龙;尹光彩
2021
中文
S718.5
2021-10-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）