环割、施肥对栾树苗木体内碳氮分配的影响

【摘要】： 根系是碳(C)、氮(N)由植物转移到土壤的媒介,是森林地下C、N循环的核心环节。研究林木根系C、N分配及其控制机理对于认识林木根系的生理生态功能具有重要意义。为此,本研究以栾树(Koelrenteria paniculata)一年生播种苗为对象,通过对环割和施肥苗木地上部分及不同根序(1-6级根)的生物量和C、N成分分析,研究了栾树苗各部分生物量、C和N分配对减少碳源强度和增加碳汇强度的响应,并分析了C、N分配变化的机制。 研究结果表明:施肥显著地影响了根系的生物量分配,施肥初期阶段,部分根系生物量提高,后期生物量下降,而环割最终降低了栾树根系的生物量。环割降低了各级别根序中可溶性糖、淀粉和总非结构性碳水化合物(TNC)含量,且高级根序中首先开始下降。当环割后期高级根序中各成分下降到一定阈值后,低级根才开始下降,且高级根序中下降幅度最为明显。与地下部分相反,环割提高了地上叶片和树干的TNC含量,但环割后期地上各器官中TNC含量下降到与对照同等的水平。施肥后TNC含量随根系升高而提高,而N浓度随着根序升高而降低。施N可以提高全部6级根系N的浓度和含量,而环割则降低根N的浓度。 分析研究结果,可以得出以下结论: (1)一年生栾树播种苗根系TNC含量随根序增加而提高,而N含量则随根序增加而下降,而且在一年生栾树苗不同生长阶段均遵循这一规律。 (2)粗根中TNC含量最高,但由于叶片和茎干部分生物量较大,因此地上部分储存较大比例的TNC。N在叶片和细根中含量最高,茎干和细根中较低,因此地上部分N的总储量较大。另外,由于栾树是落叶树种,且一年生播种苗没有形成枝条,因此,粗根和茎干是苗木越冬时碳水化合物和氮的主要储存器官,但TNC和N在各部分的储存比例不同。 (3)总的来讲,环割导致根系中TNC含量和储量下降,主要原因是C向根系的运输受阻,而根系中储存的TNC在呼吸中可能已被部分的消耗掉。环割后高级根中TNC首先下降,表明在胁迫发生时,高级根中TNC可以向低级根运输以维持其活力,但同时低级根生物量降低以减少呼吸对C的消耗。 (4)施氮肥不仅增加了根系中的N浓度,而且也增加了地上部分的N含量。低级根系中的N浓度增加显示了根系的吸收能力增强,这是苗木生产力提高的重要原因。另外,施肥并没有增加细根的生物量,这表明施肥促进光合产物向地上部分分配,可能是导致地上部分的生产力显著大于对照处理的原因。 (5)从施肥后栾树苗木根系中TNC和生物量的变化可以看出,施肥并没有显著增加细根的生物量和TNC含量,且一年生苗木细根很少周转死亡,由此可以推测分配到细根中的碳并没有因施肥而显著增加,因此结果支持Hendricks等(1993)提出的恒定分配假说。但由于本研究没有测定根系的呼吸速率,施肥后根系呼吸对碳的消耗有没有显著提高还不清楚,是否因此而显著改变C向细根中的分配等问题还需进一步研究验证。