成都生物所揭示森林生态系统中林下层植被对上层乔木生长的影响机理

植物间的交互作用在植物群落和生态系统组成、结构、功能等方面发挥着重要作用。在过去的森林生态系统研究中，更多地关注上层乔木之间的交互作用或乔木层对林下层植被的影响，甚少研究林下层植被（灌木、草本和苔藓等）对上层乔木生理生态和生长的影响。Li等（2012）统计分析了发表于2010年底前，关于森林生态系统中植物间交互作用的研究论文（330篇），发现只有6.4%的研究聚焦于林下层植被对乔木层的影响，限制了人们认识和了解林下层植被对上层乔木生理生态和生长的影响及其内在机理（Li et al., Community Ecology, 2012, 13: 117–128）。在森林经营管理方面，为了增加森林生产力，去除林下层植被是一种最常用的方法，但是缺乏其机理研究。

中国科学院成都生物研究所生态中心杜忠博士等人基于在北方针叶林（欧洲、北美洲）、暖温带森林（欧洲、北美洲）、寒温带森林（日本）和亚热带人工林（中国）开展的短期和长期去除林下植被实验，首先综述了去除林下层植被对土壤温度、土壤水分含量、土壤质量、凋落物分解以及上层乔木生长和生理生态的影响；然后讨论了外界干扰对林下植被-乔木层竞争关系的影响；最后提出林下层植被对上层乔木影响的生理生态学机理概念模型。通过综述分析可知：乔木林龄、地力条件、林下植被类型是影响林下层植被-乔木层竞争关系的重要因素。研究成果丰富植物-植物交互作用理论，对森林生态系统的经营管理具有重要的现实意义。

然后，在鞍子河自然保护区（四川省成都市崇州市鞍子河镇），以柳杉、秃杉和水杉（2常绿，1落叶）人工林为研究对象，采用“自然实验”和“去除实验”相结合的方法，研究了长期和短期去除林下植被对上层乔木的不同组织器官（叶，木质部，细根）非结构性碳水化合物（NSC：non-structural carbohydrates）和总氮（N）的影响，以探讨林下层植被对上层乔木生长的影响机理。研究发现，林下层植被显著影响了上层乔木的CN生理，这种趋势在干季更加明显；去除林下层植被显著增加了上层乔木的NSC和N总量，且在长期去除林下层植被样地更加明显。研究结果表明，林下层植被与上层乔木存在着对养分资源的竞争，而且在不利的环境条件下这种竞争作用更加显著。本研究从CN生理角度揭示了林下层植被对上层乔木生长的影响机理。

研究得到国家林业局公益性行业科研专项（#201104026）、中国科学院战略性先导科技专项（XDA0505020407）和国家自然科学基金项目（#41501227, 40771071）的资助，相关成果发表在Forests, 2016, 7, 67; doi:10.3390/f7030067 和应用生态学报, 2016, 27(3): 963-972.

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