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关帝山落叶松人工林细根动态研究

刘泽民  
【摘要】:细根(通常直径2mm)是地下生态系统中最为活跃的组分,总是处于不断地生长、衰老、死亡和分解的动态过程之中(称之为细根周转),细根周转是陆地生态系统碳和养分循环中的关键过程之一。然而,由于细根深藏于地下和研究方法的限制,我们对细根周转规律的认知还十分缺乏。 本研究采用原位的玻璃根窗法(尺寸,20x30cm),以华北落叶松人工林为研究对象,探索森林细根周转格局,揭示细根周转与环境因子之间的关系。主要结果如下: 1.细根总根长季节动态:细根生产和死亡有明显的季节动态。细根生产出现两个峰值,其中最大生产量在夏季7月出现,0.86±0.46mm·cm-2·month-1。春季和夏季细根生产量占全年生产的77.510%,秋季和冬季生产量仅占全部的22.49%。 细根死亡主要发生在秋季和夏季,其死亡量分别占全部死亡的43.64%和38.11%。细根最大死亡量在秋季(9月)出现,0.43±0.12mm·cm-2·month-1。 2.细根季节动态与土壤环境因子的关系:土壤温度(r=0.66)和土壤水分(r=0.5)均对细根生产有影响,但作用不明显(p0.05)。土壤有效氮(r=0.91,p0.05)、土壤铵态氮(r=0.89,p0.05)、硝态氮(r==0.88,p0.05)对细根生产均有显著影响。 土壤温度(r=0.42)、土壤水分(r=:0.32)、土壤养分对细根死亡有影响,但是作用不明显(p0.05)。多元线性分析结果表明,土壤温度、水分、有机质、有效氮这四个因素的综合作用可以解释细根死亡变异的84%。 3.不同土层细根季节动态与土壤因子的关系: 不同土层间细根生产和死亡差异不显著(p0.05),同一土层、不同季节的细根生产和死亡差异极显著(p0.01)。细根生产主要集中在土层表层(0~20cm),表层生产量占全部生产量的71.44%。在10~20cmm土层中,春季(5月)细根生产量最大;在20~30cm土层中夏季(7月)生产量最大。不同土层的细根死亡量均秋季(9月)最大。细根死亡主要发生在表层,表层(0-20cmm)占全部的70.35%,底层仅有29.65%。 不同土层细根生产与土壤铵态氮、硝态氮、有效氮有显著相关性(p0.05),三者的综合作用可以解释细根生产78%~90%的变异。不同土层的土壤因子对细根死亡有影响,但是作用不明显(p0.05)。 4.不同直径细根季节动态与土壤因子的关系: 落叶松不同径级的细根生产差异不显著,死亡差异显著。细根生产和死亡主要集中在0.3~0.7mm径级的细根中。不同径级的细根生产和死亡有明显的季节动态,细根生产均是在夏季最大,细根死亡在秋季最大。土壤水分、有效氮、有机质可以解释落叶松细根生产变异的88%~97%和死亡变异的73%~88%。 5.不同土层和不同直径细根周转: 细根周转有随着土层的增加减少的趋势。亚表层10~20cm的细根周转率最大2.08a-1,底层20~30cm周转1.55a-1最小,表层0~1Ocm周转1.73a-1居中。落叶松不同径级的细根周转有差异,细根周转随着直径的增大而减少。0.3~0.7mm径级的细根周转最大2.65a-1,1-2mm的细根周转1.26a-1最小。


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