水曲柳落叶松细根对土壤养分空间异质性的反应

摘要

通过对水曲柳(Fraxinus mandshurica Rupr.)、落叶松(Larix olgensis Henry)苗木盆栽梯度和异质供肥试验、人工带状混交林细根空间分布格局调查、人工纯林中斑块施肥试验、水曲柳人工纯林中土壤养分和水曲柳细根的空间变异尺度和分布格局调查,对二树种细根对土壤养分空间异质性的反应规律进行了系统的研究,获得如下结论.1、盆栽试验表明:①水曲柳苗木的生长对养分(均衡肥/P肥)供应梯度反应敏感,总生物量随供肥量增加显著增加,地上、地下生物量分配发生显著变化,根冠比显著降低.②二树种的细根形态存在明显差异,相同供肥处理条件下,水曲柳的比根长和根长密度明显高于落叶松.③二树种苗木总生长均未受养分供应格局的显著影响,同质、异质方式供应时,苗木总生物量无显著差异.水曲柳苗木的生物量分配受到P肥供应格局的显著影响,异质供肥时,水曲柳苗木地下部分较高.④水曲柳细根在富养斑块中明显增生,均衡肥和P肥实验得到相同的结果.落叶松细根增生现象不明显.2、水曲柳、落叶松人工带状混交林细根空间分布格局调查结果表明:落叶松林带下,落叶松的根系生物量密度和根长密度明显小于水曲柳林带下水曲柳根系相应值,水曲柳根系生物量和根长密度在水落行间和落叶松行间占有较大的比重;在水落行间和水曲柳行间,落叶松根系生物量密度和根长密度大幅度降低;水曲柳在水落行间,乃至落叶松行间,分配大量细根,细根空间分布明显偏向于落叶松林带.由此可以推测林分中水曲柳细根强烈地控制着土壤资源的分配.3、水曲柳、落叶松纯林中内生长土芯施肥试验结果证实:在林分中,养分限制的条件下,水曲柳细根对富养斑块的反应敏感,在添加肥料的土芯中,特别是增P土芯中,水曲柳细根生物量密度和根长密度显著增加,细根比根长增加,直径减小.落叶松细根对增肥土芯的反应较弱.4、水曲柳人工纯林中土壤养分和水曲柳细根的空间分析结果显示:①林地土壤pH值、氮、磷和钾素的空间分布存在明显的自相关,具有明显的空间格局.pH值、全磷、全钾、全氮、有效磷、速效钾、水解氮的空间自相关范围依次为2.27-4.46 m、0.73-0.97 m、1.02-1.05m、0.90-1.18 m、0.90-1.20m、0.95-2.86 m和1.41-4.25 m.②水曲柳细根比根长和根长密度空间格局明显,其空间自相关范围分别为0.60-0.76 m和0.81-1.29 m,与土壤养分的空间自相关范围基本吻合.③空间相关分析表明,水曲柳的细根空间分布格局与土壤养分空间分布格局密切相关,水曲柳通过调整其细根在养分斑块中的比根长和根长密度,适应各种不同类型的养分斑块.综合盆栽试验和野外调查的结果,认为水曲柳的根系具有较高的广布性,可塑性和觅食精确性,在富养斑块上增生明显.落叶松根系量小,觅食精确性差,细根形态对土壤养分的空间异质性分布反应较弱.这种差异赋予的水曲柳对土壤资源的竞争优势,是其在混交林中得以增产的重要原因.

目录

文摘

英文文摘

1.文献综述

1.1细根研究的重要意义及主要研究方向

1.1.1细根的重要性

1.1.2细根主要研究方向

1.2土壤养分空间异质性及植物细根的可塑性反应

1.2.1土壤有效性养分空间异质性

1.2.2根系对土壤有效性养分空间异质性的反应途径

1.2.3根系对空间异质性养分的反应对植物养分吸收的影响

1.2.4根系对土壤养分空间异质性的反应对植物间竞争的作用

1.3细根的主要研究方法

1.4国内细根研究现状

1.5水曲柳落叶松混交林增产机制研究现状

1.6本研究的目的意义

2研究地区自然资源概况

2.1研究地区自然概况

2.2研究对象特征

2.2.1盆栽试验

2.2.2研究林分特征

3水曲柳落叶松苗木对养分空间异质性的反应

3.1研究内容与研究方法

3.1.1同质施肥实验

3.1.2异质施肥实验

3.2结果与分析

3.2.1水曲柳落叶松苗木对肥料供应梯度的反应

3.2.2水曲柳落叶松苗木对大尺度异质肥料供应的反应

3.2.3水曲柳落叶松苗木对小尺度异质肥料供应的反应

3.3讨论

3.3.1水曲柳落叶松苗木对肥料供应梯度的反应

3.3.2水曲柳落叶松苗木对不同肥料供应格局的反应

3.4小结

4混交林中水曲柳落叶松细根的空间分布

4.1研究内容与方法

4.1.1混交林行间细根生物量调查

4.1.2混交林林地土壤养分状态调查

4.2研究结果与分析

4.2.1水曲柳落叶松行间土壤速效性N、P含量

4.2.2水曲柳落叶松行间二树种根系生物量空间分布

4.3结果分析与讨论

4.4小结

5林分中水曲柳落叶松细根对局部施用氮磷肥料的反应

5.1研究内容与方法

5.1.1研究林分的特征

5.1.2研究内容

5.1.3研究方法

5.2结果与分析

5.2.1施肥土芯中的细根形态

5.2.2施肥土芯中的细根长度和生物量

5.2讨论

5.2小结

6水曲柳人工纯林中土壤养分的空间异质性和细根空间分布格局

6.1研究方法

6.1.1研究林分概况

6.1.2样点布设

6.1.3取样方法

6.1.4内业分析

6.2结果与分析

6.2.1土壤养分的空间异质性

6.2.2水曲柳细根比根长和根长密度的空间异质性

6.2.3水曲柳细根空间异质性与土壤养分空间异质性的关系

6.3讨论

6.4小结

7结论

7.1水曲柳、落叶松苗木对土壤养分供应的反应

7.2水曲柳、落叶松人工带状混交林中细根空间分布

7.3纯林中水曲柳、落叶松林木对斑块添加养分的反应

7.4水曲柳纯林中土壤养分和细根的空间异质性分布

参考文献

附录

致谢