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《南京林业大学》 2018年
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基于内生长法研究氮添加对水杉和杨树细根生产量及形态的影响

吕红颖  
【摘要】:氮沉降已经成为全球变化背景下的热点问题,并呈现逐渐加重趋势,细根在森林生态系统地下养分循环过程中具有核心地位,了解森林生态系统对持续氮增长和快速氮循环的响应模式及反馈机制,对于维护森林生态系统健康具有重要的理论意义。本研究选取13年生杨树和21年生水杉人工林为研究对象,模拟不同程度氮沉降状况,共设置5个氮浓度处理(N0=0 g·m~(-2)·a~(-1),N1=5 g·m~(-2)·a~(-1),N2=10 g·m~(-2)·a~(-1),N3=15 g·m~(-2)·a~(-1),N4=30 g·m~(-2)·a~(-1)),通过内生长土芯法研究两个树种细根生产量和形态特征,探讨不同树种、不同土层、不同根序细根生产量和细根形态的分布规律及对不同程度氮沉降的响应。主要研究结果如下:(1)自然状态下,水杉和杨树两树种细根生产量均随土层深度的增加而显著减小;每个根序等级细根生产量均随土层深度的增加而显著减小;同一土层各级根序细根生产量随根序等级的升高而显著减小。两树种的细根直径、根长随根序等级的升高逐渐增加;而比根长、根长密度则逐渐减小。水杉和杨树同等级根序平均直径随土层深度增加而增加,根长、比根长和根长密度随土层深度的增加而减小。水杉和杨树细根生产量的垂直分布规律和细根形态变化规律均有利于细根生长和吸收养分。(2)增施氮肥导致水杉和杨树细根生长减弱。高浓度施氮处理显著降低了水杉和杨树细根总生产量,水杉的N3和N4样地和杨树的N2、N3、N4样地细根总生产量均显著小于N0对照样地,而低浓度增氮处理(N1、部分N2处理),两树种细根总生产量与对照样地(N0)无显著差异。高浓度的外源氮输入使土壤中的养分能够较长时间的维持根系生理功能,造成细根生产下降,因此,持续的氮沉降增加会对树木生长产生不利影响。(3)外源氮输入均显著降低了两树种表层(0-10cm和10-20cm)细根生产量,且随施氮浓度的增加细根生产量显著减小,对深层细根生产量(20-30cm和30-40cm)均未产生显著影响。外源氮输入对0-20cm土层水杉1~2级和杨树1~3级根有显著影响,随氮输入的增加细根生产量显著减小;基本上对两树种3~4级细根生产量未产生显著影响。(4)外源氮添加显著增加了水杉0-20cm和杨树0-30cm土层一、二级根的平均直径,显著降低了一、二级根的根长、比根长和根长密度,N3、N4样地中的一、二级根的形态指标均与对照差异显著,但氮添加对30-40cm土层水杉和杨树各级根序形态指标均无显著影响。外源氮输入主要对表层土壤中的细根产生和形态产生影响,并且高浓度的施氮处理对树木细根生长会产生抑制作用,进而影响树木的生长发育,因此,在林业生产实际应用中应避免施用过高浓度氮肥。
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S792.11;S791.35

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