亚热带6个树种细根底物质量与分解特征研究

摘要

细根分解是森林生态系统养分循环的重要组成部分。在全球气候变化背景下，由于碳循环研究的深入开展，细根分解的重要性受到生态学界的广泛重视。细根分解是一个复杂的过程，受底物质量、环境因素和土壤微生物的影响。目前，温带和热带地区细根分解的研究较多，相比之下亚热带地区研究较少。本研究选择亚热带6个树种（杉木、马尾松、南酸枣、枫香、石栎和青冈），研究细根底物质量、细根分解过程与速率、细根分解与凋落叶分解的关系，比较不同树种细根分解差异，分析细根底物质量对细根分解影响，为研究细根分解在亚热带森林生态系统养分循环中的作用、揭示细根分解的调控因素提供和理论依据。主要研究结果如下:
　　(1)不同树种细根中不同养分的含量不同，C含量为37.1％-40.6％，最高的为青冈，最低的是枫香，其它依次是马尾松、南酸枣、石栎和杉木。N含量为1.2％-1.7％，最大值的是杉木，最小值的是马尾松，其它依次为南酸枣、枫香、石栎和青冈。P含量在0.26 g.kg-1-0.81 g.kg-1之间，最大值的为枫香，最小值的为石栎，其它依次是南酸枣、杉木、马尾松和青冈。Ca含量在1.65 g.kg-1-6.14 g.kg-1之间，最大值的是枫香，最小值的是杉木，其它依次为南酸枣、石栎、马尾松、青冈。C/N在22.12-33.08之间，最高的是马尾松，最低的是杉木。C/P在456.25-1473.88之间，其中枫香的最低，石栎的最高。N/P的值为17.22-49.38，石栎的最高，枫香的最低。
　　细根纤维素含量为16.85％-27.93％，南酸枣的最高，青冈的最低，其它依次是枫香、石栎、杉木和马尾松。南酸枣与马尾松、青冈之间差异显著。木质素的含量为30.87％-47.34％，其中青冈的最高，枫香的最低，其它依次是马尾松、杉木、南酸枣和石栎，与青冈、枫香之间的差异显著。木质素与N的比值为22.05-36.42，青冈的最高，杉木和枫香的最低，其它依次是马尾松、石栎和南酸枣。木质素与P的比值为381.1-1578.0，其中青冈的最高，枫香的最低。
　　(2)6个树种细根分解过程均表现为早期分解较快、随后较慢的变化趋势。分解180d后，杉木、石栎和青冈的保留率较高，分别是80.68％、81.72％和81.12％，马尾松、枫香和南酸枣的保留率较低，分别为73.76％、73.32％和79.25％，但各树种间差异不显著(p=0.4829，F=0.9332)。各树种细根保留率用Olson公式的拟合达到显著水平，但相关系数较低（r2在0.02-0.16之间）。马尾松、枫香和南酸枣的分解常数较高，分别为0.00247、0.00278和0.00294，杉木、石栎和青冈的分解常数较低，分别为0.00186、0.00151和0.00176，表明亚热带早期演替树种（马尾松、南酸枣和枫香）分解较快，演替后期的常绿阔叶树种（青冈、石栎）和杉木的分解较慢。
　　(3)6个树种细根分解过程中C含量变化趋势为分解30d后明显上升，分解60d后开始下降。N含量表现为先增加积累然后下降释放的变化趋势，其中杉木和南酸枣细根N含量增加后变化小幅较小，其它4个树种分解60d后开始下降。这主要与分解早期微生物从土壤中吸收N导致N含量增加。细根分解过程中P含量的变化趋势因树种不同而不同，杉木细根P含量变化较小，马尾松、石栎和青冈细根的P含量随着分解过程表现出先增加然后减少的变化趋势，其中马尾松和石栎的拐点在30d，青冈的拐点在60d。枫香和南酸枣细根P含量随分解过程一直下降，表明这两个树种的细根分解是一个P释放的过程，对土壤养分的贡献较大。细根Ca含量变化总体上呈先增加然后下降或稳定在一定水平的趋势，杉木和马尾松的变化幅度较小，枫香的变化幅度最大，分解0-30d急剧升高，而后快速下降，逐渐趋于平稳。南酸枣和石栎的在0-30d内增加，然后稳定在一定水平。青冈的在0-60d大幅度增加，60-90d下降，然后稳定在一定水平。
　　(4)6个树种凋落叶分解表现表现为马尾松、枫香和南酸枣的分解较快，杉木、石栎和青冈分解较慢，Olson公式拟合达到显著水平，相关系数(r2)为0.10-0.67之间。6个树种凋落叶分解常数和细根分解常数之间关系显著(p=0.0012)，相关系数r2达到0.978，表明同一树种的地上凋落物和地下细根分解存在一定的关系，但地下细根分解速率约为凋落叶的1/2，可能与地上凋落叶养分含量较高、分解的土壤环境条件较好有关。
　　(5)6个树种细根分解常数与细根初始N含量之间为二次抛物线关系，与C/N之间为负线性相关关系，但相关系数较低，关系不显著。细根分解常数随P含量增加而增加，随C/P和N/P的增大而下降，关系显著，相关系数r2分别到达0.48、0.46和0.64。细根分解常数随着细根初始Ca含量增加而增加，两者之间关系显著，相关系数r2为0.55。细根分解常数随细根初始的木质素含量、木质素/N增加而减少，但关系不显著，相关系数较低。可见，P和Ca含量是影响细根早期分解的主要因素，N和木质素含量影响不大。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究背景和意义

1．2 研究目的和科学问题

2 文献综述

2．1 细根分解的概述

2．2 细根分解的时空格局

2．2．1 细根分解速率随时间的变化

2．2．2 细根分解速率随地域的变化

2．3 细根自身特性与分解速率的关系

2．3．1 树种类型

2．3．2 细根直径

2．3．3 细根底物质量

2．4 影响细根分解的环境因素

2．4．1 温度和水分

2．4．2 土壤养分有效性

2．4．3 土壤微生物

2．4．4 土壤动物

2．5 细根分解的研究方法

2．5．1 分解袋法

2．5．2 原状土芯法

2．5．3 其他方法

3 研究地概况及研究方法

3．1 研究地概况

3．2 研究方法

3．2．1 细根样品的采集

3．2．2 细根分解试验

3．2．3 细根和凋落叶的养分含量、碳形态的测定

3．2．4 数据分析方法

4 结果与分析

4．1 不同树种细根底物质量

4．2 不同树种细根分解过程

4．3 不同树种细根分解过程养分变化

4．3．1 分解过程中C、N含量及C／N的变化

4．3．2 分解过程中P和N／P的变化

4．3．3 分解过程中Ca含量的变化

4．4 凋落叶的分解及其与细根分解的关系

4．4．1 不同树种凋落叶的化学特征

4．4．2 不同树种凋落叶分解过程

4．4．3 不同树种凋落叶分解与细根分解关系

4．5 细根底物质量对分解速率的影响

4．5．1 细根N含量和C／N对分解速率的影响

4．5．2 细根P含量、C／P和N／P对分解的影响

4．5．3 细根Ca含量对分解的影响

4．5．4 细根木质素含量、木质素／N对分解的影响

5 讨论与结论

6 存在的不足与研究展望

参考文献

攻读硕士期间主要学术成果

致谢