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自20世纪30年代以来,原产美国东南部的湿地松(Pinus elliottii)开始在我国亚热带引种。因其松脂产量高,生长快,能带来明显的经济效益,种植面积迅速扩大。外来树种因缺乏与引种地气候土壤长期协同适应进化的过程,其生态功能和风险不确定,有必要评估其生态适应性以更好地管理这类引种时间较短的树种。 本文以江西吉安地区20年生湿地松林为主要研究对象,基于长期观测与实验,通过与乡土树种马尾松(Pinus massoniana)的对比来从一个侧面评估湿地松林的生态效应,并分析了50年生湿地松生长过程与气候间的关系。 我国中亚热带的湿地松林的生长速率显著低于原产地美国佛罗里达州湿地松林,可能与我国湿地松林对东亚季风气候的适应性相对较差有关。湿地松树轮宽度指数与4月温度、11月降水呈负相关;与年干燥度无显著相关;但与夏季干旱(高温夏日数)显著负相关。湿地松早期速生特性明显(~0.45 cm);超过28年,生长速率减弱;超过40年林分成熟,年增长量不超过0.11 cm。 为了评估湿地松林对土壤的适应性,基于磷脂脂肪酸技术阐明了湿地松林和马尾松林微生物类群格局,证实了土壤微生物和矿物养分可利用性可能驱动林分养分供给,而磷是连接微生物和植物养分吸收的关键元素。湿地松林下土壤的Na和Zn显著高于马尾松林下土壤;其他养分无显著差异(C、N、P、K、Ca、Cu、Mg、S、Fe、Al)。 综合分析了湿地松林群落多样性和土壤微生物类群组成。与马尾松林相比,湿地松林下草本群落多样性指数较高,灌木群落的多样性指数没有显著差异,但灌木的种类组成不同、个体更大。湿地松林和马尾松林下微生物群落没有显著差异,表明生长30年的湿地松林并未导致微生物类群的显著变化。 生态系统尺度碳汇功能与稳定性的研究表明:千烟洲湿地松人工林和马尾松人工林平均碳储量分别为116.77±7.49 tC ha-1和117.89±8.27 tC ha-1;地上碳积累速率分别为2.23 tC ha-1yr-1和2.18 tC ha-1yr-1;两种林型间碳储量和碳积累并没有显著差异;但在冰雪灾害中,两种林型受损程度明显不同,湿地松林损失近7.5%的地上生物量,而马尾松林仅损失0.3%。湿地松林在应对冰雪灾害上能力显著更弱。冰雪灾害改变了湿地松林凋落物的季节性分配模式,但没有额外增加凋落物的量,并导致土壤呼吸对温度敏感性下降。 快速生长人工林并不带来直接的碳汇效益,需要考虑干扰、碳分配策略等因素。乡土树种因具有适应性强的生物学性状,对冰雪灾害抗性强,所以可以是减少生态风险建立人工林的更安全选择。