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《四川农业大学》 2011年
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台湾桤木林草复合细根特性研究

吴勇  
【摘要】:人工林配置优质牧草是退耕还林工程中广泛采用、同时兼顾生态效益和经济效益的一种生态恢复模式。在8年生台湾桤木人工林中,采用扇形挖掘法取样,对台湾桤木+扁穗牛鞭草(A+H)、台湾桤木+多花黑麦草(A+L)两种人工林草复合模式和台湾桤木+自然草(A+N)模式进行了对比研究,分析了林木细根在不同模式下的分枝特性、垂直分布、养分内循环、细根现存量、生产量和周转以及土壤有机碳的含量和分布,并对比了施肥后两种人工草模式(A+H+F, A+L+F)细根特性和土壤有机碳的变化。研究结果表明: 1.未施肥地细根分枝能力顺序依次为A+NA+HA+L。施肥后,两种人工草模式1级细根分枝能力差异均达到显著(P0.05), A+L与A+H、A+L+F林地2级细根分枝能力差异显著(P0.05)而3级细根均不显著(P0.05),。各模式台湾桤木细根生物量、根长密度和根表面积均随土壤深度增加而迅速减少,但根长密度和根表面积在0~20cm土层所占比例高于细根生物量,细根特征值与土层深度的相关性用y=ae-bx指数曲线方程拟合效果最好。 2.5种模式细根月均现存量顺序依次为:A+NA+HA+L+FA+LA+H+F, la时间中,细根现存量均成明显的双峰型变化,活细根分别在6月和9月出现峰值,7~8月为一个相对低谷区,全年最低值出现在12月或者1月;细根年生产量顺序依次为:A+L+FA+HA+H+FA+NA+L,年周转率则依次是:A+H (1.384次.a-1)A+L+F (1.369次.a-1)A+H+F (1.341次.a-1)A+N (1.068次.a-1)A+L (1.038次.a-1)。 3.台湾桤木根叶分解速度并不一致。从干物质的残留率来看,60d之前细根的损失率高于凋落叶,之后细根的损失率明显低于凋落叶。分解1a后凋落叶残留率低于细根,细根在不同分解环境中分解速率出现差异,分解常数k从大到小依次为凋落叶(1.7547a-1)A+L林地细根(1.039a-1)A+H林地细根(0.9332a-1)A+N林地细根(0.9178 a-1)。凋落叶和细根分解过程中干物质和各元素的残留率可以用y=eax指数方程很好地拟合。N,P,K,Ca等养分元素的年归还量依次是:A+L+F (13.797 kg.hm-2) A+H+F (10.063 kg.hm-2)A+H (9.250 kg.hm-2)A+L (7.863 kg.hm-2)A+N (3.632 kg.hm-2),人工林草模式的自肥能力强于自然草模式,施肥后其自肥能力进一步增强。 4.台湾桤木细根衰老过程中N和K出现明显迁移,Ca和P迁移不明显,Ca在细根衰老期间含量较为稳定,可以作为衡量其他元素变化的参照基准。各根序养分元素出现迁移的时间不同,低级根序先迁移,高级根序后迁移,说明细根的衰老顺序与生长顺序相反。台湾桤木细根和凋落叶在衰老死亡前都存在部分养分元素迁移,且随着土壤养分有效性提高,养分迁移率降低,证实了养分内循环是对贫瘠立地的一种适应。施肥后,细根养分迁移的响应比凋落叶更迅速。 5. 5种模式细根中养分元素平均含量CaNKP, N素夏季含量较高,秋冬季节较低,K的含量则是夏季含量较低而冬春季节含量较高,P的含量夏季高,冬春较低,出现较为明显的单峰型变化规律,Ca的含量在5种模式细根中并无明显规律。5种模式细根中C/N从大到小依次为A+NA+L+FA+LA+HA+H+F; 0-20cm土层速效N含量与A+L+F模式细根中N含量极显著负相关(P0.01),速效K的含量与A+H模式细根中K含量也极显著负相关(P0.01),但土壤和细根中P和Ca的含量相关性并不显著(P0.05)。 6.林草复合模式土壤有机碳含量高于自然草模式。各模式中土壤有机碳的垂直均随着土层深度增加,有机碳含量减少,但减少幅度略有差异;土壤有机碳出现明显的季节变化规律:从冬季开始,土壤有机碳处于积累过程,直至次年夏季达到峰值,而后逐渐减少,到秋季达到最低值。施肥增加了植物生物量和凋落物量,从而增加了土壤有机碳的含量。
【学位授予单位】:四川农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S714

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