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林草模式与施肥对台湾桤木细根形态特征、生物量及碳氮分布的影响

作　者: 苗宇
导　师: 李贤伟
学　校: 四川农业大学
专　业: 森林培育学
关键词: 台湾桤木鸭茅林草模式施肥细根形态特征细根生物量细根碳氮含量
分类号: S718.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

人工林地力衰退、碳汇功能减弱等众多生态问题一直困扰着生态学研究者,林下种草作为复合式生态系统的一种形式,能够合理利用空间资源,是一种可以持续的土地利用方式。细根是植物吸收水分和养分的主要器官,也是植物地下生理功能最活跃,受土壤环境影响反应最敏感的部分。根系具有复杂的分枝系统,个体根在分枝系统中的位置决定其生理生态功能,同时细根分支的可塑性影响生态系统水平上碳的分配与养分循环的估计和预测。本文构建了台湾桤木自然模式、台湾桤木-鸭茅复合模式、台湾桤木-鸭茅施肥模式,采用土块法,研究了三种模式(自然模式、鸭茅复合未施肥模式、鸭茅复合施肥模式)中细根形态特征、生物量及碳氮含量的生长季(4月-10月)动态,并探讨了林草复合(台湾桤木自然模式与台湾桤木-鸭茅复合模式对比)及施肥(台湾桤木-鸭茅复合未施肥模式与台湾桤木-鸭茅复合施肥模式对比)对台湾桤木1-5级细根形态特征、生物量及组织碳氮含量的影响,得出了以下结论：1、三种模式中,细根形态特征、生物量及碳氮含量均表现出明显的生长季动态,但是在不同模式及不同土层中,细根这些特征的变化趋势不尽相同。总体来说,一般前3级细根各指标的生长季变化趋势较为一致。前3级细根平均直径在4-10月呈现出先增加后降低的趋势,峰值一般出现在8月份。4、5级细根平均直径最大值一般出现在4月份,最小值出现在10月份,呈现出持续下降的趋势。细根比根长生长季内动态变化主要表现在前3级细根上,1级细根比根长生长季动态趋势主要表现为降低-增加,峰谷一般出现在6月,2、3级细根为增加-降低的趋势,峰值一般出现在10月份,4、5级细根比根长在生长季内变化则较小。细根表面积、生物量及组织碳氮含量在三种模式中生长季内动态变化趋势则较为复杂,呈现出各种不同的变化规律。2、林草复合对细根形态特征、生物量及碳氮含量有较大的影响。鸭茅的植入降低了表层土壤中台湾桤木1-4级细根平均直径,增加了表层土壤5级细根及亚表层土壤中台湾桤木1-5级细根的平均直径,且对表层土壤3、4级细根及亚表层1,3,4级细根影响极显著(p<0.01)。林草复合对细根表面积的影响表现为在表层土壤中,台湾桤木-鸭茅复合模式中台湾桤木前4级细根表面积极显著(p<0.01)小于自然模式,而5级细根表面积则极显著(p<0.01)大于自然模式。在土壤亚表层中,台湾桤木-鸭茅复合模式中1～5级细根除2级细根表面积与自然模式差异不显著(p>0.05)外,其余各级差异均极显著(p<0.01)。细根比根长对林下种草的响应则表现为不论是表层还是亚表层,鸭茅的种植极显著(p<0.01)的增加了1、2、4、5级细根比根长的同时降低了3级细根比根长,但是方差分析表明鸭茅的种植对于3级细根比根长影响不显著(p>0.05)。不论表层还是亚表层,林下种草均能提高台湾桤木各级细根生物量,且除亚表层3、5级细根外,鸭茅在种植、对其余各级细根生物量影响均极显著(p<0.01)。鸭茅的植入能够增加细根有机碳及全氮含量,且对前四级细根影响显著(p<0.05)。3、施肥对台湾桤木细根各指标影响也各不相同。施肥同时降低了表层和亚表层土壤中台湾桤木1-3级细根平均直径,而增加了4、5级细根平均直径,且对表层土壤中各级细根影响显著(p<0.05)。施肥能增加各级细根表面积,且除亚表层台湾桤木3级细根外,施肥对各级细根表面积影响均极显著(p<0.01)。细根比根长对施肥的响应在上下土层呈现出不同的表现。在表层土壤中,施肥增加了1、2、3、5级细根的比根长而降低了4级细根比根长,且施肥对前三级细根比根长影响极显著(p<0.01)。在亚表层土壤中,施肥增加了1、3、5级细根比根长,而降低了2、4级细根的比根长,方差分析表明,施肥对于1、4级细根比根长影响显著(p<0.05),对2、3级细根比根长影响极显著(p<.01),而对5级细根影响不显著(p>0.05)。不论表层还是亚表层,施肥均能提高台湾桤木各级细根生物量,且除亚表层3、5级细根外,施肥对其余各级细根生物量影响均极显著(p<0.01)。施肥降低了细根有机碳含量,但是除表层土壤3、4级细根外,施肥对细根有机碳含量的影响均不显著(p>0.05)。施肥处理均增加了台湾桤木各级细根全氮含量,但方差分析表明,鸭茅种植对各级细根影响显著(p<0.05),而施肥对各级细根影响则不显著(p>0.05)。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
前言  12-13
1 文献综述  13-19
  1.1 细根的定义  13-14
  1.2 细根的研究方法  14
  1.3 细根形态特征的研究  14-15
  1.4 细根生物量的研究  15-17
    1.4.1 细根生物量的季节动态  15-16
    1.4.2 细根生物量的空间分布  16-17
  1.5 林草模式根系分布的相互影响  17-18
    1.5.1 林草根系在水平分布上的相互影响  17
    1.5.2 林草根系在垂直分布上的相互影响  17-18
    1.5.3 施肥对林草根系分布的影响  18
  1.6 细根研究中存在的问题  18-19
    1.6.1 细根的定义  18-19
    1.6.2 细根的研究方法  19
2 研究的目的与意义  19-20
3 研究区概况及试验设计  20-24
  3.1 研究区概况  20
  3.2 研究对象  20-21
  3.3 实验设计方案  21-23
    3.3.1 林草模式构建及样地调查  21-22
    3.3.2 细根形态特征及生物量测定  22
    3.3.3 细根养分测定  22-23
    3.3.4 统计分析  23
  3.4 技术路线  23-24
4 结果与分析  24-50
  4.1 三种模式细根形态特征、生物量及组织碳氮含量生长季动态  24-41
    4.1.1 三种模式台湾桤木细根形态特征生长季动态  24-33
      4.1.1.1 台湾桤木细根直径生长季动态  24-27
      4.1.1.2 台湾桤木细根表面积生长季动态  27-30
      4.1.1.3 台湾桤木细根比根长生长季动态  30-33
    4.1.2 三种模式台湾桤木细根生物量生长季动态  33-35
    4.1.3 三种模式台湾桤木细根碳氮分布格局的生长季动态  35-41
      4.1.3.1 台湾桤木细根有机碳含量的生长季动态  35-37
      4.1.3.2 台湾桤木细根碳全氮含量的生长季动态  37-41
  4.2 林草复合对台湾桤木细根形态特征、生物量及碳氮分布格局的影响  41-46
    4.2.1 林草复合对台湾桤木细根形态特征的影响  41-43
      4.2.1.1 林草复合对台湾桤木细根直径的影响  41-42
      4.2.1.2 林草复合对台湾桤木细根表面积的影响  42
      4.2.1.3 林草复合对台湾桤木细根比根长的影响  42-43
    4.2.2 林草复合对台湾桤木细根生物量的影响  43-44
    4.2.3 林草复合对台湾桤木细根碳氮分布格局的影响  44-46
      4.2.3.1 林草复合对台湾桤木细根碳分布格局的影响  44-45
      4.2.3.2 林草复合对台湾桤木细根氮分布格局的影响  45-46
  4.3 施肥对台湾桤木细根形态特征及碳氮分布格局的影响  46-50
    4.3.1 施肥对台湾桤木细根形态特征的影响  46-48
      4.3.1.1 施肥对台湾桤木细根直径的影响  46-47
      4.3.1.2 施肥对台湾桤木细根表面积的影响  47
      4.3.1.3 施肥对台湾桤木细根比根长的影响  47-48
    4.3.2 施肥对台湾桤木细根生物量的影响  48-49
    4.3.3 施肥对台湾桤木细根碳氮分布格局的影响  49-50
      4.3.3.1 施肥对台湾桤木细根碳分布格局的影响  49-50
      4.3.3.2 施肥对台湾桤木细根氮分布格局的影响  50
5 讨论  50-61
  5.1 季节变化对林木细根的影响  50-54
    5.1.1 季节变化对林木细根形态特征的影响  50-52
      5.1.1.1 季节变化对林木细根直径的影响  50-51
      5.1.1.2 季节变化对林木细根表面积的影响  51
      5.1.1.3 季节变化对林木细根比根长的影响  51-52
    5.1.2 季节变化对林木细根生物量的影响  52-53
    5.1.3 季节变化对林木细根组织碳氮含量的影响  53-54
      5.1.3.1 季节变化对林木细根组织碳含量的影响  53
      5.1.3.2 季节变化对林木细根组织氮含量的影响  53-54
  5.2 林草复合对林木细根形态特征、生物量及碳氮含量的影响  54-58
    5.2.1 林草复合对林木细根形态特征的影响  54-56
      5.2.1.1 林草复合对林木细根直径的影响  54-55
      5.2.1.2 林草复合对林木细根表面积的影响  55-56
      5.2.1.3 林草复合对林木细根比根长的影响  56
    5.2.2 林草复合对林木细根生物量的影响  56-57
    5.2.3 林草复合对林木细根碳氮含量的影响  57-58
      5.2.3.1 林草复合对林木细根碳含量的影响  57-58
      5.2.3.2 林草复合对林木细根氮含量的影响  58
  5.3 施肥对林木细根形态特征、生物量及碳氮含量的影响  58-61
    5.3.1 施肥对林木细根形态特征的影响  58-60
      5.3.1.1 施肥对林木细根直径的影响  58-59
      5.3.1.2 施肥对林木细根表面积的影响  59
      5.3.1.3 施肥对林木细根比根长的影响  59-60
    5.3.2 施肥对林木细根生物量的影响  60
    5.3.3 施肥对林木细根碳氮含量的影响  60-61
      5.3.3.1 施肥对林木细根碳含量的影响  60
      5.3.3.2 施肥对林木细根氮含量的影响  60-61
6 结论  61
7 研究中存在的问题与展望  61-62
参考文献  62-70
致谢  70

林草模式与施肥对台湾桤木细根形态特征、生物量及碳氮分布的影响

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