水曲柳和兴安落叶松人工林细根分解研究

论文摘要

细根分解是陆地生态系统C和养分循环的重要环节。以往的细根分解研究以埋袋法的应用为主。然而,由于埋袋法对分解材料的干扰以及对分解环境的改变使其很难揭示原位环境下根系的自然分解过程。本研究应用微根管（minirhizotron）技术连续4年对水曲柳（Fraxinus mandshurica）和兴安落叶松（Larix gmelinii）细根的分解过程进行原位监测,运用Kaplan-Meier方法估算细根分解的保存率及分解期中位值（即50%细根完全分解的时间,Median root decomposition time）,做分解曲线,用对数秩检验（Log-rank test）方法分析不同树种、直径、根序、土层、出生和死亡季节以及施肥对细根分解过程中细根保存率的影响。结果表明:伴随观测时间延长,细根的累积保存率逐渐下降,兴安落叶松细根保存率的下降显著快于水曲柳（p＜0.05）,两个树种的中位值分解期分别为101±18 d和296±16 d,兴安落叶松死亡细根一半分解完全要比水曲柳细根累积保存率达到50%快了约195 d。不同直径等级（≤0.3 mm、0.3～0.6 mm、＞0.6 mm）细根的分解速率不同,兴安落叶松和水曲柳最细直径（≤0.3 mm）等级细根均表现出最长的中位值分解期,兴安落叶松中等直径（0.3～0.6 mm）等级细根的分解要比最粗直径（＞0.6 mm）等级细根迅速,而水曲柳细根则伴随直径增粗中位值分解期逐渐缩短。不同根序细根的分解模式在两个树种之间表现一致,均表现为一级根的分解要比高级根迅速,兴安落叶松和水曲柳一级根的中位值分解期分别比高级根短约136 d和90 d。上层土壤分布细根的分解最为迅速,细根分解速率伴随细根分布土层的加深而减缓。兴安落叶松和水曲柳表层（0～15 cm）分布细根的累积保存率均显著低于中层（15～30cm）和下层（30～45 cm）分布细根的累积保存率（p＜0.05）,两个树种细根的中位值分解期均伴随分布土层的加深而延长。两个树种不同季节出生细根死亡后的分解模式一致,兴安落叶松和水曲柳春季（4～6月）出生细根死亡后的分解最为迅速,而秋季（9～10月）出生细根死亡后的累积保存率均显著的高于春季和夏季（7～8月）出生细根（p＜0.05）。兴安落叶松和水曲柳秋季出生细根的中位值分解期分别比春季出生细根的要长约156 d和232 d。不同季节死亡细根的分解模式在两个树种之间表现不一致,兴安落叶松夏季死亡细根的分解速率显著的快于春秋两季死亡的细根（p＜0.05）,而水曲柳春季死亡细根却表现出最短的中位值分解期,两个树种秋季死亡细根的分解均表现的最为缓慢。施肥处理减缓了细根的分解速率。与对照相比,施肥处理显著的提高了兴安落叶松和水曲柳总体细根的累积保存率（p＜0.05）,施肥处理使两个树种总体细根的中位值分解期分别延长了约100 d和76 d。两个树种不同直径等级（直径≤0.3 mm细根除外）、不同根序、不同土层分布（除兴安落叶松30～45 cm土层）以及春季和夏季出生细根的累积保存率均不同程度的伴随施肥而增高。兴安落叶松和水曲柳细根分解对施肥处理的响应程度略有不同,总体来看,水曲柳细根比兴安落叶松细根对施肥处理的响应更为强烈。兴安落叶松和水曲柳最细直径（≤0.3 mm）等级细根及兴安落叶松最深土层（30～45 cm）分布细根的分解对施肥处理的响应与两个树种总体细根对施肥处理的响应相反,施肥处理缩短了它们的中位值分解期。细根分解过程受内源（如细根直径）和外源（如分布土层）因素共同影响,微根管技术为了解细根自然分解过程提供了有效途径,通过微根管法测得的细根分解速率要比以往根系分解研究所得之根系分解速率快。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 细根分解研究方法
• 1.3.1 埋袋法（buried litterbags）
• 1.3.2 原状土芯法（intact-core）
• 1.3.3 微根管法（minirhizotron）
• 1.3.4 其它方法
• 1.4 研究中存在的问题
• 1.5 本研究目的意义和拟解决的问题
• 2 研究地区自然概况及研究方法
• 2.1 研究地区自然概况
• 2.1.1 自然地理和气候
• 2.1.2 土壤
• 2.1.3 植被概况
• 2.2 样地设置和仪器安装
• 2.3 根系影像处理与数据采集
• 2.4 统计分析方法
• 2.4.1 中位值分解期和累积保存率的计算
• 2.4.2 分解曲线的绘制与统计检验
• 2.5 土壤环境因子测定
• 2.5.1 土壤温度测定
• 2.5.2 土壤含水量测定
• 3 细根形态结构与细根分解
• 3.1 前言
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 根系影像收集与分析
• 3.2.2 根系直径与根序划分
• 3.2.3 数据统计分析
• 3.3 结果
• 3.3.1 观测细根数量及直径和根序分布
• 3.3.2 不同树种细根的分解比较
• 3.3.3 不同直径等级细根的分解比较
• 3.3.4 不同根序细根的分解比较
• 3.4 讨论
• 3.4.1 不同树种的细根分解
• 3.4.2 不同直径等级细根的分解
• 3.4.3 不同根序细根的分解
• 3.5 本章小结
• 4 不同土层分布细根的分解
• 4.1 前言
• 4.2 研究方法
• 4.2.1 根系影像收集与分析
• 4.2.2 土壤层次划分
• 4.2.3 数据统计分析
• 4.3 结果
• 4.3.1 不同土层之间的温度和湿度变化
• 4.3.2 不同土层分布细根的比例及细根的形态特征
• 4.3.3 不同土层分布细根的分解比较
• 4.4 讨论
• 4.5 本章小结
• 5 不同季节出生和死亡细根的分解
• 5.1 前言
• 5.2 研究方法
• 5.2.1 根系影像收集与分析
• 5.2.2 季节划分
• 5.2.3 数据统计分析
• 5.3 结果
• 5.3.1 不同季节出生和死亡细根数量
• 5.3.2 不同季节出生细根的分解对比
• 5.3.3 不同季节死亡细根的分解对比
• 5.4 讨论
• 5.4.1 不同季节出生细根的分解
• 5.4.2 不同季节死亡细根的分解
• 5.5 本章小结
• 6 施肥对细根分解的影响
• 6.1 前言
• 6.2 研究方法
• 6.2.1 根系影像收集与分析
• 6.2.2 施肥试验
• 6.2.3 数据统计分析
• 6.3 结果
• 6.3.1 施肥对细根直径和分枝比例的影响
• 6.3.2 施肥对不同树种总体细根分解的影响
• 6.3.3 施肥对不同直径等级和不同根序细根分解的影响
• 6.3.4 施肥对不同土层分布细根分解的影响
• 6.3.5 施肥对不同季节出生细根分解的影响
• 6.4 讨论
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢