学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

亚热带主要树种细根归属识别与形态构型特征分析

作　者: 刘佳
导　师: 项文化
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 生态学
关键词: 细根比根长比表面积亚热带碳氮近红外光谱
分类号: S718.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 52次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

细根(直径≤2mm)具有复杂的分枝系统,不同树种间的细根在空间分布、形态和大小上有较大的差异,研究不同树种的细根构型及不同根序的养分特征,对认识不同树种细根形态和化学成分的变异格局及其对树种地下生态位分离(niche segregation)、共存和森林生态系统功能过程的影响有重要意义。在湖南会同林区选择青冈(Cyclobalanopsis glauca)、枫香(Liquidanbar formosana)、拟赤杨(Alniphyllum fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)马尾松(Pinus massoniana)等5个亚热带树种,用挖掘法采集完整的细根根系,按照Pregitzer细根分级方法对细根分级,用Win-RhIZO根系测定系统对细根构型的参数进行测定,同时测定各级根系的C、N含量,以探讨各树种各级细根的功能特征,揭示不同树种细根构型与养分策略之间的关系。结果表明：5个亚热带树种细根1级根比根长、比表面积最高,直径最细；3级根比根长、比表面积最低,直径最粗。不同树种之间细根形态特征和构型也表现出差异性：枫香的1级根序比根长最大,为31.45 m·g-1,杉木的最小,为16.34m·g-1,枫香和杉木之间差异显著。马尾松的1、2级根序的比表面积最大,杉木的1级根序的比表面积最小,青冈2级根序的比表面积最小,3级根序比表面积杉木最大,青冈最小不同树种之间的细根直径差异达到极显著水平,各根序的平均直径以杉木的最大,拟赤杨的最小。5个树种细根根尖密度大小顺序为马尾松>青冈>枫香>杉木>拟赤杨,但差异不显著,各树种细根分叉数以拟赤杨和马尾松的较高,杉木最低。除杉木3级根序C含量比2级根序低、枫香2级根序比1级根序低外,5个树种细根C含量均呈现出随着根序上升而增加的趋势,C：N也随根序的上升而增加,而细根N含量呈现出随着根序上升而明显的下降趋势,表明不同根序的细根具有不同的生理生态功能。细根平均C含量以杉木的最高,拟赤杨最低,马尾松、青冈与枫香之间的差异不显著。细根平均N含量以拟赤杨的最高,马尾松的最低。C：N以马尾松的最高,拟赤杨最低。5个树种中,马尾松对外生真菌的依赖性强,而马尾松的外生菌根可能有很强的拓展吸收空间的能力,因此显著增强植物根系的养分水分吸收能力,即使在贫瘠和干旱的土壤环境中也能有效地利用有限的养分和水分,促进个体生长。而杉木细根吸收养分和水分的效率及能力最小,可能在较为肥沃土壤环境中生长良好。可见,不同树种细根构型和养分的差异反映它们对土壤养分利用与适应的策略不同,细根分级有助于了解各树种细根构型和功能特征。研究群落植物地下相互作用最主要的困难是无法识别混交林中不同树种的根系。因此,我们通过采用近红外光谱技术预测不同树种根系在混合物中的成分,从而了解植物群落地下物种的相互作用。结果显示：5个树种根系在7100-4000cm-1的较宽波段表现出更加丰富的信息。其中各树种根系较明显的特征吸收波峰分别表现在,拟赤杨：6895 cm-1,5196 cm-1,3992 cm-1;枫香：6875 cm-1,5177 cm-1,3992cm-1；杉木：6895 cm-1,5196 cm-1,3992 cm-1;青冈：6895 cm-1,5196 cm-1,3992 cm-1;马尾松：6875 cm-1,5196 cm-1,3992 cm-1,可见5个树种根系的特征吸收峰所在的波长相差并不大,但它们的吸光度有明显的差别。采用二阶导数和17点平滑光谱预处理得到的定性分析模型预测性能最好,对5个不同树种根系的识别率达100%。所建模型预测值的决定系数r2均大于0.96,交叉检验标准根误差(RMSECV)在3.16%到5.92%之间,表明定标效果良好,可以用实际检测。在5个树种中,马尾松根系的交叉检验标准误差最低,RMSECV=3.16,而决定系数最高,r2=0.988；拟赤杨的交叉检验标准误差最高,为5.92,决定系数r2为0.957。试验证明采用近红外光谱定性分析树种细根的类别是可行的,该方法可以快速地对根系类别进行估测,为识别根系混合物中物种成分提供了方便,并且为研究混交林地下植物相互作用提供了一种新的手段。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
1 绪论  10-23
  1.1 林木细根的界定及作用  10-11
  1.2 林木细根特征的主要指标  11-13
    1.2.1 生物量与分布  11
    1.2.2 形态构型  11-12
    1.2.3 生理特征和养分  12-13
  1.3 细根识别方法简介  13-17
    1.3.1 人工识别  13
    1.3.2 分子鉴定  13
    1.3.3 近红外光谱分析  13-17
  1.4 细根形态构型  17-19
    1.4.1 细根根序  17
    1.4.2 细根的直径  17-18
    1.4.3 细根长、根长密度和比根长  18-19
    1.4.4 细根的根尖与分叉数  19
  1.5 细根构型的影响因素  19-23
    1.5.1 生物因子  19-21
    1.5.2 环境因子  21-23
2 研究的目的与意义  23-24
3 试验地概况  24-25
4 研究方法  25-27
  4.1 根系取样  25
  4.2 细根形态构型分析和细根养分含量测定  25
  4.3 数据分析  25-26
  4.4 近红外光谱分析  26-27
5 结果与分析  27-43
  5.1 5个树种细根形态及外观表征  27
  5.2 5个树种细根构型参数的比较  27-31
    5.2.1 5个树种细根的比根长和比表面积  27-30
    5.2.2 5个树种细根的直径  30-31
    5.2.3 5个树种细根的根尖与分叉数  31
  5.3 5个树种细根系的分级及养分特征  31-35
    5.3.1 5个树种细根不同根序的C含量  31-32
    5.3.2 5个树种细根不同根序的N含量  32-33
    5.3.3 5个树种细根不同根序的C:N  33-35
  5.4 养分特征与根系构型的关系  35-37
  5.5 近红外光谱分析  37-43
    5.5.1 5个树种的近红外光谱图  37-38
    5.5.2 模型的建立  38-39
    5.5.3 模型的结果  39-43
6 结论  43-45
7 创新点  45-46
8 存在的问题与不足  46-47
参考文献  47-57
附录  57-58
致谢  58

亚热带主要树种细根归属识别与形态构型特征分析

内容摘要

全文目录

相似论文