水曲柳和落叶松细根寿命的估计

论文摘要

树木细根（≤2mm）是控制树木与其周围环境进行能量交换和物质分配的主要器官。在森林生态系统中，通过细根的形成、衰老、死亡、分解（即细根周转），向地下部分和土壤中分配的C和养分被认为是陆地C循环和营养循环的重要组成部分。而细根寿命是细根周转的内在机制，是指根系从出生到死亡的这段时间，细根寿命的长短决定了每年被分配到土壤中碳和养分的数量。 本研究以我国东北林区重要的用材树种水曲柳（Fraxinus mandshurica）和落叶松（Larixgmelinii）为研究对象，采用微根管技术现地观测水曲柳和落叶松细根的生长、衰老和死亡的动态过程，对收集的寿命数据进行生存分析，运用Kaplan-Meier方法估计细根存活率及中位值寿命（Median root lifespan，MRL），研究不同树种的细根寿命，及直径、根序、土层、季节和施肥等因素对细根寿命的影响。主要研究结果如下： （1） 细根寿命因树种不同而具有较大差异。在相同的立地条件下，水曲柳的细根累积存活率要显著大于落叶松（p＜0.001），说明水曲柳细根寿命要明显长于落叶松。水曲柳的中位值寿命为336±13d，而落叶松中位值寿命只有64±3d，二者相差272d。 （2） 细根直径与细根存活率之间具有明显的正相关关系，较细的根系总是表现出较短的寿命。尤其是2004年出生的细根，直径≤0.3mm的水曲柳细根的中位值寿命为243±44d，直径为0.3～0.6mm的细根中位值寿命可以达到415±14d，而0.6～1.0mm和＞1.0mm的细根在观测结束时，其累积存活率仍高于60％（分别为62.45％和66.67％）；落叶松四个等级细根的中位值寿命分别为48±8d，95±61d，332±144d，400±0d。 （3） 研究表明，在两年的观测期中，两树种无论是明显根序还是重组根序，高级根的累积存活率始终高于一级根，且存活曲线差异显著（Pash-D04＜0.001；Pash-A04＜0.001；plarch-D04＜0.001；plarch-A04＜0.001；pash-A05＜0.05；Plarch-D05＜0.001；Plarch-A05＜0.001），除了2005年水曲柳的明显根序（Pash-D05=0.315）。综合来看，高级根的寿命要普遍长于一级根 （4） 水曲柳和落叶松细根寿命呈现出一定的层次性，累积存活率随土壤深度有增加的趋势，尤其是2004年出生的细根。而在2005年，0～15cm与15～30cm两层水曲柳细根存活曲线之间差异不显著，但与下层具有显著差异；落叶松三层细根存活曲线之间并未表现出垂直分布模式。 （5） 细根的生长具有明显的季节规律。新根的生长主要发生春末和夏季，表现出与土壤温度和有效N含量之间的季节相关性。2004年水曲柳和落叶松夏季（7～8月）出生的细根存活率显著高于春季（5～6月）（p＜0.001），中位值寿命分别为：MRLASum=399±11d和MRLASpr=87±7d；MRLLSum=82±7d和MRLLSpr=47±12d。水曲柳2004年秋季产生的细根的中位值寿命显著低于夏季（p＜0.05），而落叶松秋季出生的细根的中位值寿命要比夏季高，但当累积存活率低于50％后，其下降幅度要明显大于夏

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究进展
• 1.2.1 国外细根寿命研究进展
• 1.2.2 国内细根寿命研究进展
• 1.3 估计细根寿命的方法
• 1.4 细根寿命研究中存在的问题
• 1.5 本研究的主要目的和意义
• 1.6 本研究拟解决的问题
• 2 研究地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、气候和土壤
• 2.1.2 自然植被
• 2.2 样地设置和仪器安装
• 2.3 根系影像收集及数据采集
• 2.4 统计分析方法
• 2.4.1 中位值寿命与平均寿命
• 2.4.2 累积存活率的计算方法
• 2.4.3 生存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 土壤有效氮测定
• 3 细根形态结构与细根寿命
• 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 根系直径和根序划分
• 3.2.3 数据统计分析
• 3.3 结果
• 3.3.1 细根总数量及直径、根序分布
• 3.3.2 总体寿命
• 3.3.3 细根直径与细根寿命
• 3.3.4 细根根序（Order）与细根寿命
• 3.4 讨论
• 3.5 本章小结
• 4 不同土层间细根寿命的差异
• 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 土层之间有效 N和温度的变化
• 4.3.2 不同土层细根寿命的差异
• 4.4 讨论
• 4.5 本章小结
• 5 细根寿命的季节性规律
• 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 不同季节细根的划分
• 5.2.3 数据统计分析
• 5.3 结果
• 5.3.1 不同季节出生的细根数量
• 5.3.2 不同季节出生的细根寿命
• 5.3.3 冬季细根的存活率
• 5.4 讨论
• 5.5 本章小结
• 6 施肥对细根寿命的影响
• 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 施肥对细根直径的影响
• 6.3.2 施肥对细根根序（Order）的影响
• 6.3.3 施肥与对照的细根总体寿命
• 6.3.4 施肥对不同直径等级细根寿命的影响
• 6.3.5 施肥对不同根序细根寿命的影响
• 6.3.6 施肥对不同季节出生细根寿命的影响
• 6.3.7 施肥对不同土层细根寿命的影响
• 6.4 讨论
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢