川西亚高山根系分解及腐殖化特征：林窗和径级效应

摘要

林窗是森林自然更新的主要途径，林窗的形成通常引起大量林木根系组织死亡，同时，林窗对光温水的再分配可能改变凋落物分解过程中的生物和非生物环境，进而改变林窗中根系分解过程。但迄今为止，关于根系分解特征对林窗的响应尚未引起重视。根系作为森林凋落物的重要组成，根系分解也是森林土壤C和养分的重要来源，关于根系分解的研究更多关注细根库，而对粗根分解及其影响因素的研究知之甚少。因此，本研究以川西亚高山森林为研究对象，利用分解袋法，研究了川西两个优势针叶树种(粗枝云杉，Picea asperata和岷江冷杉，Abies faxoniana)3个径级根系(0-2mm，2-5mm and5-10mm)质量损失、元素释放和腐殖化特征及其对林窗的响应。主要结果如下:
　　1.根系质量残留率受树种、径级和采样时间的影响，3个径级根系损失均随径级增大而减小，且冬季显著促进了各径级根系质量的释放，冬季根系失重率占两年失重率的56.18％-80.45％。同时，林窗显著影响不同径级根系质量残留率，根系分解常数k值的范围为0.11-0.17。林窗显著增大了粗枝云杉2-5mm和岷江冷杉0-2mm根系的分解常数，而减小了两个树种5-10mm根系的分解常数。
　　2.林窗和林下2个针叶树种3个径级根系碳氮磷含量均随时间而显著变化。两个针叶树种不同径级间碳浓度差异显著，但在不同树种间并未表现出显著差异。分解两年后，0-2mm根系碳浓度低于2-5mm和5-10mm根系。粗枝云杉和岷江冷杉3个径级根系氮浓度随分解进行逐渐增大，并在树种和径级间差异显著，即两年分解后根系氮浓度随径级增大而降低。根系磷浓度在不同树种和径级同样表现出显著差异，分解末期，根系磷浓度在不同径级之间总体表现为，0-2mm＞2-5mm＞5-10mm。
　　3.根系碳在分解过程中始终处于释放过程，林窗对根系碳残留率的影响不显著，林窗对根系碳残留率的影响因时间而异，即抑制中粗根(2-10mm)第一年生长季碳释放。根系氮在经过第一年冬季快速释放，之后逐渐积累，林窗对3个径级根系氮释放的促进作用主要表现在生长季。根系磷在分解过程中表现为释放-富集-释放的模式，林窗对两个树种根系磷释放率表现为促进作用。
　　4.在两年分解过程中，根系腐殖质、胡敏酸和富里酸含量在树种、径级和时间上均呈显著差异。3个径级根系腐殖质含量均在冬季显著升高而在生长季有所下降，经两年分解后0-2mm和2-5mm根系腐殖质浓度显著高于5-10mm。两个针叶树种根系胡敏酸含量在分解初期和末期较高，分解两年后，胡敏酸含量随径级增大而减小。粗枝云杉和岷江冷杉根系富里酸含量在第一年分解过程中逐渐减小而后逐渐升高直至第二年冬季，且不同径级间差异不显著。
　　5.根系腐殖质累积均发生在冬季而在生长季表现为释放，林窗显著影响根系腐殖质累积量，主要体现再粗枝云杉0-2mm根系分解后期，而对2-5mm根系主要表现为抑制作用。在两年分解实验中，根系胡敏酸始终处于富集状态，林窗对胡敏酸累积主要表现为抑制作用。根系富里酸随分解进行总体表现为释放，且林窗能在一定程度上促进富里酸释放。此外，林窗对不同径级根系胡敏酸/富里酸比值的影响显著，林窗中根系胡敏酸/富里酸比郁闭林下大。两个树种根系在分解前期过程腐殖化度呈增长趋势，而在第二年生长季逐渐下降。
　　综上所述，林窗通过改变土壤微环境，进而直接或间接影响川西亚高山森林根系分解、元素释放率及腐殖化特征。林窗能促进根系分解和腐殖化过程，但林窗效应与根系径级和分解时期密切相关;0-2mm细根比粗根（2-5mm和5-10mm）分解更快，冬季分解及腐殖化比生长季节更为强烈。

目录

声明

论文说明

摘要

前言

1．国内外研究进展

1．1．1非生物因素对分解的影响

1．1．2生物因素对分解的影响

1．1．3凋落物基质质量对分解的影响

1．2根系分解的研究方法

1．3林窗对环境因子及根系分解潜在的影响

2．目标与内容

2．1研究目标

2．2研究内容

3．实验设计

3．2．2埋样与采集

3．3实验分析

3．3．1质量损失和含水量

3．3．2根系碳氮磷的测定

3．3．3根系腐殖质的测定

3．4．1根系质量

3．4．2养分元素

3．4．3腐殖化

4．结果

4．2初始质量

4．3质量损失

4．4元素动态

4．4．1碳

4．4．2氮

4．4．3磷

4．5腐殖物质积累

4．5．1腐殖质

4．5．2胡敏酸

4．5．3富里酸

4．5．4胡敏酸：富里酸

4．5．5腐殖化度

4．5．6影响腐殖质过程的因素

5．讨论

5．1根系初始质量对分解速率的影响

5．2亚高山林窗对不同径级根系分解的影响

5．3根系初始质量对不同径级元素释放的影响

5．4亚高山林窗对不同径级根系分解过程中元素释放的影响

5．5不同径级根系的腐殖化过程

5．6林窗对根系腐殖化过程的影响

6．结论

参考文献

致谢

作者简历