固氮和非固氮树种细根年生长动态及对供氮的响应

摘要

林木的细根（直径＜5mm）是影响树木生长发育的重要器官。担负着吸收土壤中养分、水分的作用。森林生态系统中细根的生长变化一方面关乎该生态系统的C、N循环，另一方面对整个林分生产力水平的高低也有重要影响。近年来森林生态系统面临的新形势是土壤施肥量逐年增大与大气氮沉降，在此大背景影响下，细根生长动态的变化将对森林生态系统的碳氮循环发挥更重要影响。
　　本文以生长在不同立地条件下的固氮树种（合欢和刺槐）与非固氮树种（马尾松、杉木）为研究对象，在施氮肥处理下，采用微根管技术对不同土层细根的年生长动态进行了观察与分析。以期明确细根动态对土壤N有效性的响应，为全球变化背景下的森林生态功能预测提供依据，为当前森林的集约生产与科学施肥提供科学支持。具体研究结果为:
　　(1)固氮与非固氮两类树种的细根在不同立地条件下的年生长动态:在一个生长周期内，野外林分细根的总根长、总表面积、平均直径及总体积有明显的季节动态，即在7至9月份出现峰值，之后逐渐下降，12月份最低，次年1月份起开始逐渐缓慢回升;温室盆栽条件下，细根的各生长指标没有随季节表现明显变化，整体呈上升趋势。
　　(2)不同生长条件下增施氮肥对细根生产的规律:施氮肥降低了野外林分固氮和非固氮树种的细根总根长、总表面积生产量，而温室盆栽苗木的细根生产增加。对野外样地而言，土壤中N的有效性与两类树种的细根年生产量之间存在负相关性，即土壤中N含量越高，则细根年生产量越低，在固氮与非固氮树种中呈现相同规律。此外，与非固氮树种相比，固氮树种的细根生产量在施肥样地与对照样地的差异较小。施氮肥增大温室盆栽条件下两类树种的细根生产，这可能与生长环境、林龄及生产方式的不同有关。
　　(3)不同土层的固氮与非固氮树种细根年生长动态试验表明:不同土层在固氮与非固氮树种的对照样地和施肥样地细根年生长动态规律一致，都是在7到9月份出现峰值接着逐渐下降直到12月份降至最低点后，次年1月份再缓慢增加。此外随着土层深度的增加细根的各形态指标均有不同程度的增加。即本研究中20-40 cm土层相较于0-20 cm土层从总根长、总表面积、平均直径和总体积来看更有利于细根生长。
　　(4)对不同环境条件下的细根年生长动态对比表明:在野外条件下合欢较其他三个树种的细根生长更多，其中合欢对照组在细根的各形态指标上数值最高;在温室盆栽条件下，各树种细根生长差异不明显。
　　以上研究结果表明，在野外林分细根生长有明显的季节动态，并且增施氮肥降低了细根生长;而温室盆栽细根生产没有明显的季节波动，且施肥有利于细根生长。不同土层间细根生长动态一致，但较深土层细根数量更多，更有利于细根的生长。这些研究结果将对进一步了解固氮与非固氮树种细根动态在不同生态环境中的变化机制及明确细根的分布状况和森林地下的C循环提供必要的参考。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 土壤氮对林木细根生长的影响研究

1．2 林木细根的研究概况

1．2．1 细根的分类与作用

1．2．2 细根的形态结构与细根寿命

1．2．3 林木细根的生长动态及影响因素

1．2．4 固氮和非固氮树种细根生长差异

1．2．5 林木细根分布的空间规律

1．2．6 林木细根在不同样地类型的生长差异研究

1．3 微根管法监测细根动态变化的应用

1．4 本研究的目的意义

1．5 研究内容与技术路线

1．5．1 研究内容

1．5．2 技术路线

2 研究地概况与研究方法

2．1 研究地概况

2．1．1 野外定位样地自然概况

2．1．2 温室试验设置

2．2 研究方法

2．2．1 微根管的设置及施肥方法

2．2．2 土壤氮含量的测定

2．2．3 土壤含水率的测定

2．2．4 土壤及空气温湿度的测定

2．2．5 图像的采集与分析

2．3 数据处理

3 结果与分析

3．1 施肥前后不同土层速效氮含量变化

3．2 林木细根生长动态对氮肥的响应

3．2．1 固氮树种细根生长动态对氮肥的响应

3．2．2 非固氮树种细根生长动态对氮肥的响应

3．2．3 不同供氮条件下固氮与非固氮树种的细根生长差异分析

3．3 不同土层间根系生长的动态变化特点

3．3．1 不同土层施氮肥对固N树种细根生长的影响

3．3．2 不同土层施氮肥对非固N树种细根生长的影响

3．3．3 不同土层细根生长差异分析

3．4 不同样地类型细根年生长变化特点

3．4．1 总根长

3．4．2 总表面积

3．4．3 平均直径

3．4．4 总体积

3．4．5 施氮肥对不同林分类型细根生长的影响分析

4 讨论与结论

4．1 固氮树种和非固氮树种细根生长动态对施氮肥的响应

4．2 不同土层细根生长差异

4．3 不同林分类型细根生长差异

4．4 林木细根对氮供应的响应

4．5 林木细根生长与生态系统碳循环

参考文献

致谢