连作杨树人工林细根根序形态及其季节动态

摘要

连作人工林生产力衰退机理和长期生产力维持技术是林学学科的研究热点。细根在土壤营养和净初级生产力损耗等生态学过程发挥着重要作用。本文针对连作杨树人工林生产力衰退问题，采用挖掘法采集杨树细根，进行细根形态、解剖结构、碳氮含量在连作人工林中的差异性及其季节动态研究，以期为深入阐释连作杨树人工林生产力衰退机理提供科学依据。研究结果表明:
　　1、连作人工林杨树细根形态呈现显著变异。杨树细根在不同根序间生物量分配总体呈现随根序增加而减小的趋势，且连作二代林人工林细根生物量分配高于一代林，尤其在低级根序（1-2级根）中更为显著。连作导致杨树低级细根（1-2级）平均长度、细根表面积、比根长和根长密度总体表现为显著高于高级根（3-4级）。
　　2、细根的解剖结构特征表明，各根序解剖面宽度逐渐增大;1-2级根解剖结构总体呈现初生结构的特征，中柱面积占横剖面的比例呈现随根序增加而增大;杨树从3级根开始出现木栓层，并且皮层开始脱落，有次生结构出现，预示着其功能的变化。Ⅰ代林和Ⅱ代林中杨树细根解剖结构有显著差异，如就细根横剖面直径Ⅱ代林低级(1-2级)细根极显著高于Ⅰ代林，但高级（3-5级）根则显著低于Ⅰ代林(P＜0.05）;中柱直径也具有相同趋势，总体看来，Ⅱ代林中柱面积占横剖面面积的比例Ⅱ代林显著高于Ⅰ代林(P＜0.05)。
　　3、杨树细根形态呈现显著季节变化。在生长季节，低级细根（1、2级）表面积逐渐增大，伴随生长结束和细根衰老表面积变小，但总体呈现二代林比一代林大的趋势。此外，低级细根根组织密度逐渐减小，并且一代林的根组织密度明显高于二代林。
　　4、杨树1-5级根序中，高级细根C含量比低级根稍高，但没有达到显著水平;而组织N含量呈现低级细根显著高于高级细根;高级根序中非结构性碳水化合物(NSC)含量也有显著增加。Ⅱ代林与Ⅰ代林相比，不同根序细根C含量没有显著差异，但Ⅱ代林细根N组织含量在高级根(4-5级)中呈现比Ⅰ代林显著降低，C∶N比呈现显著增高。
　　5、随着季节的变化，细根中C含量变化并不显著，而细根氮含量呈现出生长旺盛期（7月和9月）的显著下降。9月，一代林中各级细根根序的含氮量要高于二代林;并且随根序的增加，连作林中细根的含氮量都有下降的趋势，并且1级根的含氮量最高，5级根的含氮量最少。细根中非结构性碳水化合物含量在11月达到最高。