光皮桦-扁穗牛鞭草复合模式细根分布与养分动态研究

摘要

本文对四川洪雅县光皮桦与扁穗牛鞭草复合模式的细根、草根生物量、养分及其季节动态、根系与器官养分积累、根系与土壤养分进行研究，探讨该模式地下部分生长积累、空间养分竞争和土壤养分的利用，能对林草复合模式的筛选、构建提供指导，为光皮桦-扁穗牛鞭草模式的可持续经营提供依据。 (1)光皮桦与扁穗牛鞭草模式中0～1mm活细根年生物量总量0.5828 t/hm<'2>，占整个群落细根总量的29.73％；草根含量为0.4993 t/hm<'2>，占整个群落细根总量的25.47％。由此可见，对细根生物量贡献最大的是0～1mm活细根。光皮桦0～1 mm的活细根9、10月是生长旺盛期，2月为最低值0.0273 t/hm<'2>。0～1 mm的死细根则表现平缓，峰值出现在5和9月，低谷则出现在1月和3月份。1～2mm活细根全年的变化呈双峰型，最高值出现在7月，1～2 mm死细根全年生长曲线波动幅度很小，范围在0.0082 t/hm<'2>～0.0165 t/hm<'2>之间；草根的年变化规律则基本跟0～1 m的活细根一致，生长曲线呈“V”型，3月为谷底，10月是峰值，生长旺盛期是5月至10月。 (2)光皮桦和扁穗牛鞭草细根在水平分布上各径级的细根与草根差异较小，0～1m活细根生物量与草根水平分布增长曲线有一定重合，表现为：100 cm>150 cm>50 cm；直径1～2mm活细根在水平分布上呈“V”型分布规律，水平分布变化为：50 cm>100 cm>150 cm。在垂直分布上则差异显著，0～1mm活细根在上层(0～10cm)生物量占总根量的63.73％左右，0～1mm死细根上层生物量总量为0.2402 t/hm<'2>，生长曲线为多峰型，与O～1mm活细根生物量增长表现出相似的变化。1～2mm活(死)细根生物量上层曲线都为双峰型，而中、下层活细根呈V字型，死细根曲线为“Λ”型，二者相反。细根生物量在整个上层(0～10 cm)占比例达40.02％，中、下层占59.98％；扁穗牛鞭草草根有81.27％分布于上层。0～1和1～2mm细根、草根的年动态增长曲线变化规律一致，显示为同步增长和同步减少；从空间分布变化显示，光皮桦与扁穗牛鞭草在0～10cm的土层存在一定生长竞争，在中、下层则竞争较小。 (3)土壤非毛管孔隙、总空隙、通气度和有机质表现均为上层>中层>下层，与光皮桦0～1mm细根和草根生物量分布表现一致；而1～2mm细根则是因为细根径级大于0～1mm穿插力也相应变大，所以受土壤物理性质影响较小，表现为中层>上层>下层。表明0～1mm细根和草根受土壤物理性质影响较大，1～2mm细根相应较小。 (4)光皮桦不同径级细根，N、P、K、Ca、Mg含量都是0～1mm>1～2mm，表明细根径级越大，养分浓度越低。各径级细根N含量的月变化都呈“V”型，均在1月为最低点，在9月达到峰值；P、K含量则呈“W”，在7月、12月为两谷底，3月和9月为两个峰值；Ca、Mg含量变化则较小，全年波动幅度不大。冬、夏两季P、K含量较低，春、秋季浓度较高；而N则与温度相关，在1月最低，9月最高。草根N含量则相反，月变化呈“M”型；P含量则表现为单峰型，3月份浓度最大；K的变化则全年呈上下波动变化，最低点在6月。 (5)光皮桦各器官相同干物质内养分含量排序为：叶>皮>枝>根>干，根系内各个元素含量上的差异表现为：N>K>Ca>Mg>P，表明根系生物量的积累需要消耗较多的N、K元素。扁穗牛鞭草根系养分含量中营养元素含量的顺序为：K>N>Ca>Mg>P，草各元素的含量都高过草根。整个模式单位质量干物质的养分积累规律动态为：N>K>Ca>Mg>P；整个模式个体器官每单位重量物质养分含量规律为：扁穗牛鞭草>树叶>树皮>草根>树枝>树根>树干。 (6)从根系、土壤N素月动态变化来看，草根含量总体高于细根；细根和草根全N在土壤速效N养分高峰期间含量水平则相对较低。土壤速效P与草根全P变化趋势基本一致，大致呈两条平移的曲线，而细根对土壤P的吸收规律与草根相反。细根全K变化态势全年较平稳保持在一条直线上；草根对K的吸收类似于细根只在6月出现最低谷，K含量总体高于细根；土壤速效K变化则呈“W”型趋势。草根全Ca与土壤交换性Ca月变化较相似，从总体上看草根含量总体高于细根，而细根对Ca的吸收变化规律则与草根相反。细根与草根Mg含量月动态规律相反，表明两者对Mg的需求在时间上不同步，不会导致交换性Mg的亏缺。草根Mg含量总体高于细根，表明草根对Mg的吸收能力较大，对土壤Mg变化起主要作用。 综上所述，5年生光皮桦与扁穗牛鞭草复合模式地下部分空间分布及养分种间利用在幼林时期竞争较小，存在明显的共生关系。因此，当地农户在该模式中林下种植牧草用以饲养奶牛，具有较大经济效益，是一种经济生态双赢的模式。

目录

声明

前言

1文献综述

1.1细根研究概况

1.1.1细根的内涵

1.1.2细根生产力

1.1.3细根生物量积累、分布的特征

1.1.4细根趋肥的行为特性

1.1.5细根研究方法概述

1.2根系对土壤的影响

1.2.1林木根系对土壤保持水土功能的作用

1.2.2细根在养分循环中的作用

1.2.3细根对土壤物理性质的作用

1.3土壤对根系的影响

1.3.1土壤物理性质对细根的作用

1.3.2土壤养分与细根的作用

2研究区概况及研究方法

2.1研究区概况

2.2研究方法

2.2.1林草模式标准地的设置

2.2.2样品的采集

2.2.3样品的测定

2.3数据分析方法

3结果与分析

3.1细根和草根生物量动态

3.1.1光皮桦细根、草根生物量垂直分布动态变化

3.1.2光皮桦细根、草根生物量水平分布动态变化

3.1.3细根和草根的空间分布模式

3.2土壤物理性质、有机质对细根生长的影响

3.2.1不同土层光皮桦、扁穗牛鞭草根系分布情况

3.2.2土壤物理性质对根系分布的影响

3.2.3土壤有机质对根系分布的影响

3.3细根和草根营养元素的含量及月动态变化

3.3.1细根和草根养分元素含量的月动态变化

3.3.2细根和草根的各养分元素含量的相关性分析

3.4根系与植物器官养分积累特性

3.4.1根系与植物器官养分含量比较

3.4.2模式植物器官养分积累和分布特征

3.5根系养分与土壤肥力供应的比较

3.5.1根系、土壤N素月动态比较

3.5.2根系、土壤P素月动态比较

3.5.3根系、土壤K素月动态比较

3.5.4根系、土壤Ca素月动态比

3.5.5根系、土壤Mg素月动态比较

4结论与讨论

5进一步研究的内容

参考文献

致谢

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