6个温带树种吸收根生物量和根长密度季节动态研究

发布时间：2020-11-12 03:27

　　 细根生物量和根长密度的季节动态,是估计森林生态系统地下碳分配和理解资源吸收策略的重要指标。然而,长期以来研究者们忽略了细根内在的结构和功能的异质性,影响了对细根生物量周转和养分吸收的准确估计。基于功能划分的方法,细根根群可区分为吸收根(absorptive fine roots)和运输根(transport fine roots)2个库,前者主要由皮层完整的低级根组成(如1-3级根,根尖定义为1级根),后者主要由皮层解体或消失的高级根组成。吸收根的组成(数量比例)不仅在树种和立地条件间存在差异,而且在同一树种的不根序中也具有显著差异,这将影响对吸收根生物量和根长的估算。然而,关于吸收根生物量和根长密度的季节动态及其环境影响因子目前仍缺乏了解。为此,本文以东北地区6个温带常见树种人工纯林为实验材料,包括水曲柳(Fraxinus mandshurica)、黄波罗(Phellodendron amurense)、胡桃楸(Juglans mandshurica)、兴安落叶松(Larix gwelinii)、红松(Pinus koraiensis)、红皮云杉(Picea koraiensis),于2017年5、7、9月进行取样,对0-10 cm 土层中的1-5级根的解剖和形态特征、生物量和根长密度进行了分析,同期测定土壤理化性质,主要目的是:(1)揭示不同树种各根序中吸收根的数量比例和季节变化;(2)明确6树种吸收根生物量和根长密度的季节动态;(3)阐明影响吸收根生物量和根长密度季节动态的主要土壤因子和根系特征。研究结果表明:(1)6树种1-5级细根的形态、结构和解剖特征在不同季节表现出比较一致的规律。从春季到秋季,各根序细根直径、组织密度和分支比(1级根与2级根的数量比)表现出先增加后下降的趋势,比根长表现出相反的趋势,随着季节的推移先下降后增加。不同根序解剖特征也存在一定的季节变化规律,其中1-4级细根皮层厚度和中柱直径随着季节推移先增加后下降。但是,6树种皮层厚度与中柱半径比例的季节动态并没有表现出一致的趋势。随着根序的增加,6树种均表现出直径和中柱直径增加,皮层厚度和比根长下降,组织密度升高的趋势。6树种1-3级根直径最粗的树种为黄波罗(0.56±0.01-1.59±0.04 mm),1-5级根中比根长最小的为红松(25.31±0.58-8.78±0.56 gm-1),1-5级根组织密度最小的为黄波罗(0.17±0.01-0.29±0.01 g cm-3)。整体上看,3个阔叶树树种(水曲柳、胡桃楸、黄波罗)的比根长要大于3个针叶树树种(落叶松、云杉、红松),阔叶树的组织密度要小于针叶树,而分支比要大于针叶树。(2)吸收根数量比例的季节变化比较稳定。各树种的1级根均为吸收根,而5级根皮层均消失或严重解体,为运输根,二者的数量比例不存在季节动态;而6树种2-4级根吸收根的数量比例均为7月份最高(38%-75%);除少数树种的个别根序外,9月份吸收根的数量比例(33%-65%)均表现出高于5月份的趋势(29%-64%)。随着根序的增加,各树种吸收根数量比例则普遍下降。平均来讲,在整个生长季内,6树种吸收根数量比例随着根序的升高而降低,分别为:1级根100%(所有树种相同),2级:68%(黄波罗)-58%(云杉),3级:58%(黄波罗)-45%(云杉),4级:33%(黄波罗)-23%(云杉),5级根0(所有树种相同)。(3)6树种吸收根生物量与根长密度的季节动态表现出明显的种间差异,但与具体的根序有关。吸收根生物量和根长密度季节动态呈现出先增加后降低、先降低后增加、单调增加和单调降低等4种模式,但是具体的模式与考察的树种和根序有关,这反映了吸收根数量比例和根生物量的双重影响。此外,吸收根在各级根生物量和根长密度中所占比例的季节动态表现出种的特异性。前4级根吸收根的生物量和根长密度求和在种间差异较大,不考虑季节差异,总吸收根生物量以水曲柳最高(66.7±4.6g m-2),红松最低(13.7±6.2g m-2),总吸收根根长密度水曲柳最高(5544±530m m-2),红松最低(192±93mm-2)。(4)根系特征和土壤因子对不同根序吸收根生物量、根长密度季节动态有重要的影响,但是影响程度与具体的根序有关。根系形态特征对吸收根生物量和吸收根根长密度有显著的影响(除3级根的吸收根生物量外),土壤的全效养分(全氮、全碳和碳氮比)仅对1级根吸收根生物量和吸收根根长密度有显著的影响影响吸收根数量比例季节动态的因子在根序间存在差异,2级根中吸收根比例受直径土壤硝态氮的显著影响,而4级根中吸收根比例则受根组织密度显著影响。总之,6树种各根序吸收根数量比例存在明显且一致的季节动态。吸收根生物量和根长密度也存在较大的季节变化,但各根序趋势并不一致。吸收根的数量比例、吸收根生物量及其比例、根长密度及其比例的季节变化与根系特征和土壤因子有关,但是不同根序的影响因子存在差异。
【学位单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S718.5
【部分图文】：

黄波罗（３３％±１．１％）。从季节动态上來６树种２－４级根吸收根比例的都表现为７月??份最高。除了水曲柳的２级根，云杉的３级根，胡桃楸的４级根外，各树种和根序均表??现出在９月份吸收根的比例大于５月份（图３－６）。??２级??８０?－?ａ?ａ?ａ??６０－?＾＼ｃ?＾??＇￣、??＜４０??＊?？?ｉ?ｉ?ｔ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?世？?ｉ?？?ｉ?ｉｉ?ｉ???军?３级?ａ??■?６０－?＞?々?Ａ?ａ?Ａ??萆?３０?－??＞?ｉｌｌ?ｉｉｉ?ｉｉｉ?ｉｉｉ?ｉｉｉ?ｉｌｌ??多?＿＿?＿＿?＿?＿?＿＿?＿????????＾?４级??Ｉ?ｆ?３?Ｐ?Ａ??０?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?Ｉ?ｉ?ｉ?ｉ??月份?５７９?５?７?９?５?７?９?５?７?９?５?７?９?５?７?９??落叶松?云杉?红松?水曲柳?胡桃楸?黄波罗??树利１??图３－６?２－４级根吸收根数欺比例的季节动态??Ｆｉｇ．３－６?Ｓｅａｓｏｎａｌ?ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ?ｏｆ?ａｂｓｏｒｐｔｉｖｅ?ｒｏｏｔｓ?ｏｆ?２－４?ｏｒｄｅｒ?ｆｉｎｅ?ｒｏｏｔｓ?ｏｆ?ｓｉｘ?ｓｐｅｃｉｅｓ??注：月份间的显著差异（Ｐ＜〇．〇５）由不同的小写字母表示。??Ｎｏｔｅ：?Ｓｉｇｎｉｆ

落叶松?云杉?红松?水曲柳胡桃楸黄波罗??树种??图３－９?６树种丨－４吸收根牛．物量比例的季节动态??Ｆｉｇ．３－９?Ｓｅａｓｏｎａｌ?ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｒａｔｉｏ?ｏｆ?ａｂｓｏｒｐｔｉｖｅ?ｆｉｎｅ?ｒｏｏｔ?ｂｉｏｍａｓｓ?ａｍｏｎｇ?ｆｉｒｓｔ－ｆｏｕｒｔｈ?ｏｒｄｅｒ?ｏｆ?ｓｉｘ??ｓｐｅｃｉｅｓ??注：月份间的显著差异（户＜〇．〇５）由不同的小写字母表示。??Ｎｏｔｅ：?Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?（Ｐ?＜?０．０５）?ａｍｏｎｇ?ｍｏｎｔｈｓ?ａｒｅ?ｉｎｄｉｃａｔｅｄ?ｂｙ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｌｏｗｅｒ－ｃａｓｅ?ｌｅｔｔｅｒｓ．??－２５－??
【参考文献】

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本文编号：2880173