点击题目获取原文 ▲
研究亮点
HIGHLIGHTS
1. 无论与固氮树种还是非固氮混交，空间竞争都会对西南桦的树高-胸径关系产生一致的影响。在强空间竞争下，西南桦的树高生长会显著促进，而胸径生长则受到抑制。
2. 与固氮树种混交能够显著提高西南桦的氮素水平，进而促进其径向和冠幅生长。这表明固氮树种通过提供额外的氮素，改善了西南桦的营养状况，从而促进其生长。
3. 外生菌根真菌与西南桦的共生关系受到空间竞争和伴生树种固氮作用的双重影响，而丛枝菌根真菌则不受显著影响。说明不同类型的菌根真菌对环境变化的响应机制存在差异。
01
研究背景
林木异速生长对于混交林的稳定性以及木材产量和质量均具有至关重要的作用，然而林木异速生长对于种间竞争和互补的响应规律尚未明晰。热林所森林经营研究团队基于西南桦（Betula alnoides）与黑木相思（Acacia melanoxylon）、大花序桉（Eucalyptus cloeziana）、思茅松（Pinus kesiya var. langbianensis）和格木（Erythrophleum fordii）的混交试验，构建了“强空间竞争+固氮树种、强空间竞争+非固氮树种、弱空间竞争+固氮树种、弱空间竞争+非固氮树种”4种西南桦混交模式。对6年生林分的生长调查以及总氮和总碳含量、水分和养分利用、菌根侵染等的测定分析，揭示了西南桦与各树种间的竞争和互补关系，系统阐明了混交对西南桦异速生长的影响机制。
02
研究方法
本研究从地上和地下两个层面探究了空间竞争、养分利用和菌根真菌共生关系对西南桦树体构型的影响。具体而言，研究者首先建立了西南桦与黑木相思、大花序桉、思茅松和格木四种树种的混交林，并设置纯林作为对照。然后，通过测量西南桦的树高、胸径、冠幅等生长指标，以及叶片的碳、氮含量和稳定同位素组成，分析了不同处理间生长指标和养分状况的差异。此外，研究者还收集了西南桦的细根样品，并测定了菌根真菌的侵染率，以探究菌根真菌共生关系对西南桦树体构型的影响。最后，研究者采用 Pearson 相关分析和多元线性模型分析了形态指标、竞争参数和养分参数之间的关系，并利用结构方程模型揭示了树体构型与地下因素之间的关系。
图1｜实验研究单元设计图
03
研究结果
混交林内西南桦异速生长与伴生树种呈现出高度相关性。伴生树种的强空间竞争，通过改变西南桦水分利用策略促进其树高生长，进而影响树干异速生长；与固氮树种混交，改善了西南桦的养分条件，进而促进了其胸径、树高和树冠的协同生长，因而并未显著改变西南桦树干和树冠的异速生长。伴生树种的空间竞争和固氮作用显著影响西南桦与外生菌根真菌的共生关系。结构方程模型分析进一步揭示了西南桦的水分和养分利用效率经由改变树高生长而影响其树干异速生长，而树冠异速生长则受到菌根真菌共生关系的影响。总体而言，伴生树种主要通过改变西南桦与外生菌根真菌的共生关系和资源（水分、养分、空间）利用策略影响其异速生长。因此，基于养分改善和适度竞争的混交树种配置是混交林成功营建的基础。研究不仅从地上和地下资源利用竞争、互补的视角增进了对于混交调控林木异速生长机制的理解，亦为珍贵树种混交林经营提供了理论依据。
图2｜西南桦单作和混作条件下的树高和竞争指数
图3｜西南桦在单一栽培和混合栽培条件下的异速变异
图4｜不同处理西南桦的种间竞争指数和种内竞争指数(a)、δ13C 和 C% (b)、δ15N 和 N% (c)、叶片 C: N (d)、丛枝菌根和外生菌根定殖率(e)的比较
图5｜西南桦形态性状与竞争及营养参数之间的相关性
图6｜营养相关参数与 H/D 和 CL/CPA 关系的结构方程模型分析
Cite this article
Chen, B.Y., Liu, K.L., Wang, C.S., Guo, J.J., Lu, J.K., Chen, L., Zhao, Z.G., Zeng, J., 2024. Tree allometry responses to competition and complementarity in mixed-species plantations of Betula alnoides. For. Ecosyst. 11, 100207.
https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100207
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100207
有关这篇文章的更多信息，扫描下方二维码即可获得PDF全文。
相
关
文
章
1. What diameter? What height? Influence of measures of average tree size on area-based allometric volume relationships
https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100171
2. Developing allometric equations to estimate forest biomass for tree species categories based on phylogenetic relationships
https://doi.org/10.1016/j.fecs.2023.100130
3. Competitive effect, but not competitive response, varies along a climatic gradient depending on tree species identity
关于本刊
《森林生态系统(英文)》（Forest Ecosystems）是由教育部主管、北京林业大学主办的林学、生态学类的开放获取学术期刊。主要收录森林生态系统、森林群落、森林环境、遥感、气候变化、大数据等相关研究领域的高质量、原创性研究论文和评论性文章。影响因子4.1，在中科院期刊分区表中居农林科学大类一区，林学小类一区。
扫描二维码关注我们
森林生态系统FECS
微信号：Forest_Ecosystems
https://www.sciencedirect.com/journal/forest-ecosystems
供稿：王春胜
编辑：李杰
审核：黄珍，李雅文
点击“阅读原文”访问期刊主页
