台湾桤木与黑麦草复合模式根系分解及根际土壤养分动态研究

论文摘要

本研究以台湾桤木+黑麦草复合模式（林草模式）为研究对象,以埋袋法为主要研究方法,研究不同径级细根、草根、混合根分解过程、养分释放动态等,同时运用剥落法对根际土壤养分进行研究,在研究该模式搭配机理的基础上,从地下部分角度对该模式的可持续生产和经营进行评价,为台湾桤木+黑麦草复合模式的可持续经营提供依据。研究结果表明:（1）台湾桤木+黑麦草模式中:台湾桤木细根φ0～1 mm、φ1～2 mm、φ0～2 mm、黑麦草草根及混合根分解1 a后残留率分别为39.47%、32.23%、37.11%、16.93%、24.05%,整体来看分解速率:草根＞混合根＞细根φ1～2 mm＞细根φ0～2 mm＞细根φ0～1 mm;台湾桤木细根和黑麦草草根的干质量损失率与时间均呈负指数关系。（2）细根分解初期,其N、P、Ca浓度呈明显上升趋势,K浓度则有一个明显的下降过程,Mg浓度有小幅波动,变化趋于平稳;草根和混合根N、K浓度变化趋势同细根,其余的养分浓度与细根表现出不同的规律。（3）台湾桤木+黑麦草模式中:细根和草根分解过程中K、Mg、P残留率与其干质量残留率变化相似,而N、Ca元素养分残留率下降则比较平缓。经过90 d的分解,细根φ0～1 mm K残留率为35.05%,其余样品均低于30%;分解1 a后,细根φ0～1 mm N残留率为52.32%,细根φ1～2 mm、φ0～2 mm在40%左右;细根φ1～2 mm P残留率为47.22%,细根φ0～1mm、φ0～2mm在39%左右;细根0～1mm、1～2mm Ca残留率均在60%以上,而细根φ0～2 mm为55.08%;细根φ0～1 mm、φ0～2 mm Mg残留率在27%左右,细根φ1～2 mm为22.98%;除Mg外草根的养分残留率均显著低于细根,混合根的残留率介于细根和草根之间。（4）根系的分解速率与其初始化学成分密切相关,特别是木质素含量,且初始木质素含量与分解速率之间的相关程度随分解时间逐渐提高,30 d（R2=0.749）、180 d（R2=0.885*）、360 d(R2=0.973**)。（5）台湾桤木细根φ0～2 mm在林草模式和自然模式（林下自然生长的草）中分解速率、养分释放有所不同。经过1 a的分解,林草模式中N、K、Ca的残留率显著低于自然模式,而干质量、P、Mg的残留率差异不显著。（6）细根φ0～2 mm与草根混合处理的分解速率和N、P、K、Ca、C释放速率基本上介于单独分解的细根φ0～2 mm和草根之间,然而Mg释放率则大于单独分解的细根φ0～2 mm和草根;经过1 a的分解,细根φ0～2 mm和草根混合分解对混合处理的分解速率、P、K、Mg的释放有明显促进作用,对N、Ca的释放影响不显著,而对C元素的释放有显著抑制作用;混合分解过程中的不同阶段,细根和草根之间有时会表现出不同的相互作用形式。（7）两模式1 a内大部分时间里根际土壤全N含量大于林地全土,无论是林地全土还是根际土壤水解N林草模式均高于自然模式;经相关分析表明,细根全N含量与根际土水解N含量表现为极显著负相关（P＜0.01）,与林地全土水解N表现为显著负相关（P＜0.05）,而与根际土及林地全土全N的关系未达到显著水平（P＞0.05）。（8）两模式全P在根际的富集作用不明显;林草模式中根际土壤、林地全土全P均低于自然模式相应的土壤,因此在进行此林草模式经营过程中应适时适量的施加P肥,补充土壤P素的消耗;林草模式中根际土壤有效P含量高于林地全土,而自然模式中根际土壤与林地全土有效P变化幅度较大,在某些月份出现亏缺现象;经相关分析得出细根全P与根际土壤、林地全土有效P之间的相关性均不显著（P＞0.05）,而与根际土壤、林地全土全P呈显著正相关（P＜0.05）。（9）两模式全K根际效应随时间的变化差异大,有时出现富集有时出现亏缺;林草模式根际土壤速效K含量绝大部分时间里均大于林地全土,而自然模式根际土壤与林地全土速效K含量大部分时间里差异不明显;经相关分析得出细根全K含量与根际土壤速效K含量、林地全土速效K含量、林地全土全K含量之间的相关性均不显著（P＞0.05）,而与根际土壤全K含量呈显著正相关（P＜0.05）。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 细根分解研究概况
• 1.1.1 细根分解研究意义
• 1.1.2 细根分解过程及养分动态
• 1.1.3 影响细根分解的因素
• 1.1.4 混合样品分解
• 1.1.5 细根分解研究方法概述
• 1.2 林木根际土壤研究进展
• 1.2.1 林木根际土壤研究历史
• 1.2.2 林木根际土壤采样方法
• 1.2.3 林木根际土壤有机质及养分研究概况
• 1.3 拟解决的主要问题
• 2 试验区概况和研究方法
• 2.1 试验区概况
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 模式构建、林分调查及标准地设置
• 2.2.2 预备试验
• 2.2.3 细根、草根单独分解试验
• 2.2.4 细根、草根混合分解试验
• 2.2.5 细根、根际土壤与林地全土养分动态试验
• 2.2.6 数据处理与分析方法
• 3 结果与分析
• 3.1 细根和草根的分解研究
• 3.1.1 细根和草根的分解速率
• 3.1.2 细根和草根分解过程中养分浓度的动态变化
• 3.1.3 细根和草根分解过程中养分残留率的动态变化
• 3.1.4 细根和草根的分解速率与其分解过程中养分含量的相关性分析
• 3.1.5 根系质量对分解速率的影响
• 3.2 林草模式与自然模式中细根分解的比较研究
• 3.3 细根和草根混合样品分解过程中的相互作用
• 3.3.1 混合分解干质量残留率预测值与实测值的比较
• 3.3.2 混合分解养分元素残留率预测值与实测值的比较
• 3.4 细根、林地全土及根际土壤养分动态研究
• 3.4.1 林地全土及根际土壤有机质动态变化
• 3.4.2 细根、林地全土及根际土壤氮素动态变化
• 3.4.3 细根、林地全土及根际土壤磷素动态变化
• 3.4.4 细根、林地全土及根际土壤钾素动态变化
• 4 结果与讨论
• 5 结论
• 6 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文