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三峡库区马尾松人工林细根生长动态研究

王瑞丽  
【摘要】:细根通常被认为直径小于2mm的根。细根在森林生态系统碳平衡和养分循环中具有重要作用。随着全球碳循环研究的开展,作为森林生态系统中土壤碳的主要来源,细根的研究受到了广泛的关注。三峡库区地处长江流域的咽喉,同时受到三峡工程的强烈影响,对环境变化敏感。本文以三峡库区主要植被马尾松人工林为研究对象,采用连续根钻法和分解袋法相结合,对三峡库区马尾松人工林细根动态进行研究,旨在分析马尾松细根的空间分布及季节动态,并计算三峡库区马尾松细根年生产量和周转率,为深入研究三峡库区森林生态系统碳循环机制提供基础数据。 本研究于2010年7月,用内径为10cm、筒长18cm的根钻,分别在马尾松中龄林、近熟林和成熟林内,距树干0.5m、1.0m、1.5m和2.0m处设置取样点,各样点按0-10、10-20、20-30、30-40、40-60cm将土壤分为5个垂直层次,对马尾松根系的空间分布格局进行调查。次年(2011年)3月-12月,在马尾松中龄林样地内,采用连续根钻法在距离树干1.0m处每2个月进行细根取样。同时结合分解袋法,进行分解袋回收试验。结果表明: (1)三峡库区7月马尾松林内10mm根系生物量为中龄林(4.71t/hm2)显著高于成熟林(2.94t/hm~2)和近熟林(2.40t/hm~2)(P<0.05)。细根(<2mm)生物量随林龄增加而递减,差异不显著(P>0.05),三个林分内马尾松细根生物量依次为:中龄林(0.68t/hm~2)>近成熟林(0.59t/hm2)>成熟林(0.52t/hm~2)。 (2)细根主要分布在土壤上层,其中47.92%-72.15%的细根分布在0-20cm土壤范围内,且随土层的加深生物量明显减少。2-10mm根系则主要分布于20-60cm土层范围内;马尾松林中根系生物量表现出一定的水平分布特征,细根生物量最大值均出现在距离马尾松样木1.0m处。 (3)三峡库区马尾松人工林不同径级细根现存量的时间动态不同,其中<1mm根系季节动态较为明显。活细根中,<1mm细根的生长动态表现为生长初期较高,而后则变化不显著,最大值出现在3月份,且显著高于其他各月(P<0.05);1-2m细根生物量在各取样期间差异不大(P>0.05)。不同径级死细根的变化较一致,最小值均出现在9月份,而最大值均在取样初期。 (4)分析各环境因素对细根生长的影响,发现土壤理化性质对细根的影响明显大于土壤温度、降水及气温变化;除土壤水分,各影响因素普遍对土壤上层(0-20cm)细根生长的作用大于对土壤中下层(20-60cm)细根的影响;<1mm根系受环境影响均较1-2mm根系明显。复相关系数表明,马尾松细根的季节动态79%-95.8%的变异可以由土壤资源的有效性及土壤水分的季节变化来解释。 (5)三峡库区马尾松细根分解动态总体表现为初始阶段分解较快,而后则分解缓慢。不同直径细根分解速率不同,分解前期<1mm细根的分解速度明显大于1-2mm根系,122天后,二者分解速率差异不大。利用非线性指数方程求得<1mm及1-2mm细根一年内的分解率分别为0.7513、0.7177。相关分析表明,细根干重损失率与初始P、C/N、C/P呈显著相关(P<0.05);环境因子中,细根分解速率主要受土壤理化性质影响,其中土壤有机碳、有效氮含量的作用显著(P<0.05)。 (6)采用不同方法计算所得三峡库区马尾松人工林细根年生产量和周转率,结果依次为分室通量法>积分法>极差法。本文采用分室通量法计算结果表明:年生产量为1.04t/(hm2.a),年周转率为1.05/a。其中,<1mm根系的周转速率(1.41/a)远大于1-2mm细根的周转率(0.69/a),<1mm、1-2mm根系的年生产量分别为0.58t/(hm~2.a)、0.46t/(hm2.a)。马尾松人工林细根生产和周转具有明显的垂直分布,随着土层的增加而逐渐降低。


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