亚热带常绿阔叶林细根生物量及根系呼吸的研究

论文摘要

肖坑具有典型亚热带季风气候,其典型森林植被为亚热带常绿阔叶林。采用根钻土芯法和内生长法相结合的研究方法,系统研究了亚热带常绿阔叶林细根生物量的分布状况、不同年龄林分的细根生物量及季节动态变化、细根养分元素含量（N、P、K、Ca、Na、Mg、Fe）及其季节动态变化。采用切断根系法、运用Li-6400光合呼吸测定仪对不同年龄林分根系呼吸特性、及其对土壤呼吸的贡献和季节动态变化进行了研究,探讨了根系呼吸对土壤温度和含水量的响应。（1）常绿阔叶林细根生物量随土层的深度增加而逐渐减少,大部分细根集中于0～10 cm的土壤表层。中龄林细根生物量平均值为3.825 t·hm-2,稍大于幼龄林(3.768 t·hm-2)。在30 cm表土层内中龄林与幼龄林细根生物量季节波动性较大,都于6月达最高值。（2）常绿阔叶林30 cm土层内,中龄林细根年生长量为1.394 t·hm-2·a-1,与幼龄林细根年生长量(1.398 t·hm-2·a-1)非常接近。中龄林、幼龄林细根年周转率分布为0.36和0.37。细根生长量随季节变化明显:一年中,常绿阔叶林细根月均生长量范围为0.031～0.228 t·hm-2·a-1;月平均生长量最大值在3～6月,幼龄林可达到0.205 t·hm-2·a-1,而中龄林为0.228 t·hm-2·a-1。（3）中龄林与幼龄林细根中N、P、K、Ca、Mg、Na、Fe养分元素含量和细根生物量分布规律一致,垂直分布明显,随着土层深度的增加而减少,0～10 cm表土层细根养分含量最高。中龄林中各元素含量大小顺序为:Fe＞Ca＞N＞K＞Na＞Mg＞P:幼龄林为:Ca＞Fe＞K＞N＞Mg＞Na＞P。N、P、K、Na含量随季节变化不大。中龄林与幼龄林细根Ca含量一年中呈现“双峰”曲线波动:6月出现最大值,而11月又一次出现较高的峰值。Mg、Fe含量一年中均呈现“单峰”曲线变化,Mg含量最大值出现在9月,而最小值在1月:Fe含量最大值出现在6月,而最小值在11月。（4）中龄林与幼龄林细根的N、P、K、Ca、Na、Mg、Fe的养分现存量随着土层深度的增加而减少。0～10 cm土层细根养分现存量最高,特别是P元素,其现存量占30 cm表土层内细根该元素总量的70.81%,最低的是Na占48.42%。中龄林中,细根各养分元素的现存量大小为:Fe＞Ca＞N＞K＞Na＞Mg＞P;而幼龄林细根各养分元素的现存量大小为:Ca＞Fe＞K＞N＞Mg＞Na＞P,两种林分P现存量均为最少。中龄林细根N、P、K、Na、Fe的现存量大于幼龄林。细根养分现存量的变化与细根生物量和细根养分含量的变化有关。中龄林与幼龄林随季节动态变化基本一致。两林分细根N、P、Mg、Na的现存量随季节变化趋势不十分明显;Fe、Mg、Na的现存量呈“单峰”曲线变化,Fe最大值出现在6月,最小值出现在1月。Ca自4月开始增长较快,于6月达最大值,之后迅速下降,在9月达较低水平。Mg、Na于6月出现变化幅度较小的峰值。两林分中,K呈“双峰”曲线变化,峰值出现在6月和11月,最小值在9月。两林分细根P现存量周年处于较低水平,且季节变化极不明显。中龄林细根的N现存量显著高于幼龄林。（5）中龄林根系呼吸速率年变化范围在0.412～1.970μmol·m-2·s-1,幼龄林为0.259～1.414μmol·m-2·s-1;幼龄林年平均根系呼吸速率(1.198μmol.m-2.s-1)是中龄林的(0.937μmol.m-2.s-1)1.13倍。中龄林和幼龄林根系呼吸速率及根系呼吸占土壤总呼吸的比例季节变化规律基本一致,1年中基本呈现单峰曲线模式,高峰值出现在6月,之后逐渐下降至次年1月达最低值。幼龄林根系呼吸速率各月均明显高于中龄林,二者之间呼吸速率的最大差值出现在6月。幼龄林根系呼吸占土壤总呼吸的比例为31.79%～59.00%;而中龄林为23.50%～50.26%,变化幅度较幼龄林小。（6）中龄林和幼龄林根系呼吸速率与土壤5 cm内温度相关性显著。指数相关回归可以说明土壤温度对根系呼吸速率季节变化的影响,幼龄林达85.10%,中龄林达90.34%,中龄林根系呼吸对土壤温度的敏感程度大于幼龄林。根系呼吸速率与土壤含水量之间的相关性较差。在温度较低的情况下,土壤高含水量并没有促进根系的呼吸,但与土壤温度互作可能对林木根系呼吸产生较为显著的促进效果,这方面还需进一步研究。（7）中龄林根系呼吸速率与其细根生物量均呈线性正相关关系（p＜0.05）,可以说明常绿阔叶林细根生物量对根系呼吸速率影响达72.52%。但幼龄林根系呼吸速率与细根生物量相关性不显著,仅能解释其细根生物量对根系呼吸速率影响的39.65%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 细根概念及其划分
• 1.2 国内外细根研究动态
• 1.2.1 国内外细根生物量研究动态
• 1.2.2 国内外根系呼吸研究动态
• 1.3 细根研究方法进展
• 1.3.1 细根生物量研究方法
• 1.3.2 根系呼吸研究方法
• 1.4 根系呼吸影响因素
• 1.4.1 土壤温度对林木根系呼吸影响
• 1.4.2 土壤湿度对林木根系呼吸影响
• 2 引言
• 2.1 细根生物量研究目的和意义
• 2.2 根系呼吸研究目的和意义
• 3 试验地林分结构及研究方法
• 3.1 试验地概况
• 3.2 实验地林分结构调查
• 3.3 技术路线
• 3.4 试验研究方法
• 3.4.1 根钻土芯法细根生物量测定
• 3.4.2 内生长土芯法细根生长量测定
• 3.4.3 细根养分元素测定
• 3.4.4 根系呼吸速率测定
• 4 常绿阔叶林细根生物量及养分
• 4.1 常绿阔叶林细根生物量
• 4.1.1 常绿阔叶林细根生物量垂直分布
• 4.1.2 常绿阔叶林细根生物量季节动态
• 4.1.3 林龄与细根生物量及季节动态变化的关系
• 4.2 细根生长量及季节动态变化
• 4.3 细根养分分布及季节动态变化
• 4.3.1 细根N元素分布及季节动态变化
• 4.3.2 细根P元素分布及季节动态变化
• 4.3.3 细根K元素分布及季节动态变化
• 4.3.4 细根Ca元素分布及季节动态变化
• 4.3.5 细根Na元素分布及季节动态变化
• 4.3.6 细根Mg元素分布及季节动态变化
• 4.3.7 细根Fe元素分布及季节动态变化
• 4.4 常绿阔叶林细根养分现存量及季节动态变化
• 4.4.1 常绿阔叶林细根养分现存量
• 4.4.2 常绿阔叶林细根养分现存量季节动态变化
• 5 亚热带常绿阔叶林根系呼吸
• 5.1 根系呼吸季节动态变化
• 5.2 根系呼吸对林地土壤呼吸的贡献率
• 5.3 根系呼吸速率与环境因子的关系
• 5.3.1 呼吸速率与5cm表土温相关关系
• 5.3.2 根系呼吸速率与5cm表土含水量相关关系
• 5.3.3 土壤温度与含水量互作对根系呼吸速率的影响
• 5.4 根系呼吸速率与细根生物量的关系
• 6 结论与讨论
• 6.1 细根生物量
• 6.2 细根生长量
• 6.3 细根养分元素含量
• 6.4 细根养分现存量
• 6.5 根系呼吸速率
• 6.6 根系呼吸对土壤温度、含水量的响应
• 6.7 根系呼吸与细根生物量的关系
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介