落叶松人工林细根生产和周转及其与土壤资源有效性关系

摘要

树木细根的生产和周转对森林生态系统C和养分循环具有重要影响.由于温带土壤资源有效性具有明显的季节变化,导致细根生物量、根长密度(RLD)和比根长(SRL)的季节性差异,以及细根生产和周转明显的季节性变化.该文以17年生落叶松(Larix olgensis Henry)人工林为研究对象,从2002年5月起到10月止,采用连续土钻法取样,研究了不同土层细根生物量、RLD和SRL的季节动态,以及这些指标动态与土壤水分、温度和土壤有效N的关系,并对不同季节细根的生产和周转过程进行了定量分析.同时对其它级别根系(直径为2~5mm的中根和直径>5mm的粗根)生物量动态和垂直分布进行了对比研究.结果表明:(1)落叶松细根年平均生物量(活根+死根)为189.1 g·m<'-2>·a<'-1>,其中50﹪分布在表层(0~10cm),亚表层(11~20cm)和底层(21~30cm)的相应比例分别为33﹪和17﹪.活根和死根生物量在5~7月以及9月较高,8月和10月较低,从5月到秋季10月,随着活细根生物量减少,死细根生物量增加.(2)土壤表层具有较高的RLD和SRL,而底层最低.5月三层的RLD和SRL平均值最高,分别为10621.45m.m<'-3>和14.83m·g<'-1>,到9月树木生长结束时达到最低,分别为2198.20m·m<'-3>和3.77m·g<'-1>.(3)直径为2~5mm的中根和直径>5mm的粗根在亚表层和底层活根生物量分布均高于表层,与直径≤2mm具有完全不同的动态模式和垂直分布.(4)细根生产主要发生在水分和养分丰富的表层,采用极差法、积分法和分室通量模型法(分解率采用埋袋法a和原状土芯法的两种结果b)计算的细根的生产在94.4g·m<'-2>·a<'-1>~210.5g·m<'-2>·a<'-1>之间,对不同土层的活细根的生产估计均以表层最高(53.8g·m<'-2>·a<'-1>~123.7g·m<'-2>·a<'-1>),底层最低(23.5g·m<'-2>·a<'-1>~47.1g·m<'-2>·a<'-1>).(5)落叶松细根年死亡量采用三种方法计算的结果依次为极差法71.0g·m<'-2>·a<'-1>,积分法为110.8g·m<'-2>·a<'-1>以及分室模型法(a)104.8g·m<'-2>·a<'-1>和(b)116.4g·m<'-2>·a<'-1>.(6)细根的周转速率在78﹪~175﹪之间,不同层次细根的周转速率不同.表层细根周转较慢(80﹪~192﹪);亚表层居中,为134﹪~204﹪;底层周转最快(130﹪~269﹪);(7)细根生物量、RLD和SRL、生产和周转与土壤水分、温度和有效N存在不同程度的相关性.从单因子分析来看,土壤水分和有效N对细根的影响明显大于温度,对活根的影响大于死根.各土层细根与有效性资源之间的相关性体现了细根功能的差异.细根(生物量、RLD和SRL)的季节动态(58﹪~73﹪的变异)主要由土壤资源有效性的季节变化引起.细根的生产和周转也与土壤资源有效性紧密相关.

目录

文摘

英文文摘

1文献综述

1.1细根及其相关概念

1.2细根研究的意义

1.3细根研究方法

1.3.1直接方法

1.3.2间接方法

1.4国内外研究现状

1.4.1细根生物量(Biomass and necromass)

1.4.2细根生产(Production)

1.4.3细根周转(Turnover)

1.4.4影响细根生物量、生产及周转的环境因子

1.5存在问题

1.6本论文的研究目的和意义

2研究地区自然概况

3样地设置及研究方法

3.1样地设置、取样方法和根样处理

3.1.1样地设置和取样方法

3.1.2细根样品分析

3.2土壤速效氮、土壤温度、土壤含水量的测定

3.2.1取样

3.2.2土壤样品分析

4根系动态、垂直分布及养分和水分对细根的影响

4.1研究方法

4.1.1生物量、根长密度及比根长计算

4.1.2数据分析

4.2结果与分析

4.2.1根系生物量动态

4.2.2细根根长密度(RLD)和比根长(SRL)动态

4.2.3根系的垂直分布

4.2.4细根动态与土壤水分、温度和速效N的关系

4.4讨论

4.4.1细根、中根和粗根生物量比较分析

4.4.2细根季节动态与土壤资源有效性和碳水化合物分配的关系

4.4.3不同土壤层次细根功能的差异

4.5小结

5细根的生产和周转

5.1研究方法

5.1.1细根生产和周转计算方法

5.1.2养分分析

5.1.3数据分析

5.2结果与分析

5.2.1细根的生产

5.2.2细根生产的季节性

5.2.3细根的周转

5.3.3细根生产和周转及其相关因子

5.4讨论

5.4.1不同方法计算细根年生产量结果比较分析

5.4.2落叶松细根生产的季节性

5.4.3落叶松细根周转比较分析

5.4.4不同土壤层次细根的周转差异分析

5.5小结

6结论与问题讨论

6.1结论

6.1.1细根生物量动态及其与环境因子的关系

6.1.2细根生产、周转及其影响因子(养分N)

6.2问题与讨论

参考文献

附表

致谢