两种不同恢复模式下细根垂直分布特征比较——以缙云山常绿阔叶林风灾迹地为例

摘要

风灾是常见的自然灾害之一,其发生不仅使植被遭到破坏,如土壤等环境特征也会发生改变,因而灾害后的植被恢复十分重要。1989年6月14日深夜,缙云山遭受的史无前例的飓风,风灾后,地表植被保存极少。在缙云山国家级自然保护区管理处组织下,对受损的森林群落进行人工和自然等不同模式的恢复并进行保护。风灾后截止至2011年已经过22年。
　　 植物根系对植物在生态系统中的结构和功能、物种间的相互作用及与环境的相互作用等方面都有重要影响,其在土壤中的空间格局直接影响着植物对土壤中资源的利用,从而影响植物个体或种群对土壤资源的竞争能力。缙云山地处三峡库区腹地,拥有较完整的亚热带森林群落类型,能在一定程度上反映中亚热带森林生态系统的天然本底,是系统研究森林植被的天然实验室。而这一区域对森林地下部分的研究极少。因而对缙云山风灾迹地常绿阔叶林地下部分的研究,不仅可以为三峡库区生态环境建设工程的布局、实施以及长江沿岸森林植被生态恢复等方面从另一个角度提供理论指导和技术支撑,同时对亚热带常绿阔叶林进行区域森林生态效益评价、区域生态环境规划、流域管理及科学造林育林也具有重要意义。
　　 本研究主要是对缙云山常绿阔叶林风灾迹地地下部分土壤理化性质及细根垂直分布特征的研究。采用取样方法和土壤剖面法,结合根系图像分析仪WinRHIZO Pro2007d对细根进行扫描分析。
　　 通过对群落环境特征的研究,结果表明:土壤环境方面,土壤的物理性质:自然恢复样地、人工恢复样地及对照样地的土壤容重都随着土壤深度的增加而增大,总孔隙度、饱和含水量、自然含水量和毛管含水量等都随着土壤深度的增加而减小。土壤容重:人工恢复样地＞自然恢复样地＞对照样地,其他各物理指标大都表现为对照样地＞自然恢复样地＞人工恢复样地。化学性质:随着土层加深,土壤pH逐渐增大,其他化学指标都随着土层的增加而减少,除了pH、全氮、碱解氮表现为人工恢复样地＞自然恢复样地＞对照样地外,其他各指标大都表现为对照样地外＞自然恢复样地＞人工恢复样地。群落结构特征方面,群落可以划分为乔木层、灌木层和草本层,物种组成科属种在两种恢复模式下差异都比较明显,都表现为自然恢复模式高于人工恢复模式。自然恢复样地和对照样地的群落a多样性指数大都表现为乔木层＞灌木层＞草本层,人工恢复样地群落α多样性指数大都表现为灌木层＞乔木层＞草本层或者草本层＞灌木层＞乔木层。自然恢复样地、人工恢复样地及对照样地对比分析可得,灌木层和草本层的α多样性指数多表现为人工恢复样地＞自然恢复样地＞对照样地,乔木层α多样性指数表现为对照样地＞自然恢复样地＞人工恢复样地。
　　 对两种恢复模式的细根垂直分布特征研究表明,细根生物量都主要集中分布在0～20cm土壤层,两种不同恢复模式和对照样地细根生物量均随着土壤深度的增加而减少。各土壤层细根生物量未受风灾影响的样地(即对照样地)最高,自然恢复模式都高于人工恢复模式。除了人工恢复样地,各土壤层间细根生物量差异显著,随着土层的加深,各样地之间细根生物量的差异性逐渐减小。细根表面积的分布主要集中在0～20cm的土层,各个土壤层细根表面积的分布都表现为未受风灾＞自然恢复＞人工恢复,并且这种差异随着土层的加深而减小。除了人工恢复样地,各土壤层间细根差异显著。两种不同恢复模式及对照样地细根的比根长的垂直分布样地间和不同土壤层间差异都不显著。
　　 通过对细根参数和土壤理化性质参数的相关性研究表明:除了人工恢复细根生物量与土壤容重呈现显著相关性(P＜0.05)外,其他各指数都呈极显著相关性(P＜0.01)。两种恢复模式及对照样地的土壤容重都呈负相关关系,其他的各个指数都呈正相关关系。细根的表面积大小与土壤中的营养物质呈正相关关系。土壤的理化性质与细根表面积的皮尔森相关系数结果表明,各指数都呈极显著相关(P＜0.01)。自然恢复模式和未受风灾干扰样地的细根比根长与土壤的总孔隙度、饱和含水量、毛管含水量、有机质、全氮、碱解氮、全磷等以及人工恢复样地的细根比根长与土壤的pH值呈现极显著相关性关系,人工恢复样地的细根比根长与土壤的容重及自然恢复模式和未受风灾干扰样地的细根比根长与土壤的速效钾呈显著相关性,其它各土壤各参数与细根比根长相关性不显著。