论文部分内容阅读
细根是植物与土壤进行物质和能量交换的核心环节,在全球碳循环中起着重要作用,对细根生产和周转的观测和研究对于提高森林生态系统生产力、指导人工林经营有着重要的意义。同时,人工林的细根生物量、细根生产与周转在林分的不同发育阶段表现不同。为研究年龄阶段对细根的影响,本研究使用土钻法、挖掘法以及微根管技术对湖南会同杉木人工林幼龄林(3a,8a)、中龄林(16a)、近熟林(21a,25a)、成熟林(26a,29a,32a)以及过熟林(101a)进行细根样品采集以及细根动态观测,研究不同林龄杉木人工林的细根生物量、细根根序形态,并探讨了微根管细根现存量、细根生产与死亡的时空动态。主要研究结果如下:(1)杉木人工林总细根和活细根生物量表现出随林龄先增大后减小,而后再增大的趋势,死细根随林龄增大表现为先减小后增大。活细根和死细根生物量在不同林龄间差异显著,幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林以及过熟林的细根总生物量分别为 171.28g·m-2、194.97g·m-2、177.80g·m-2、148.68g·m-2、199.57g·m-2;活细根生物量为138.16g·m-2、167.15g·m-2、158.53g·m-2、128.59g·m-2、183.00g·m-2;死细根生物量为35.23g m-2、29.08g·m-2、19.93g m-2、22.44g·m-2、23.39g·m-2。(2)各林龄杉木林细根生物量随着土层深度的增加而减少。随着林龄的增大,细根有明显向土壤深处生长的趋势。幼龄林0-15cm 土层细根总生物量占到了0-60cm总生物量的48.19%,显著高于其他林龄,随着林龄的增大,细根有明显向土壤深处生长的趋势。随着林分发展的逐渐成熟,成熟林和过熟林0-30cm 土层的细根生物量显著大于30-60cm土层,因而杉木人工林随着林分发展的逐渐成熟,细根生物量主要倾向于分布在0-30cm土层。(3)杉木人工林细根比根长和比表面积表现出随林龄增大先减小后增大,而后再减小或趋于平稳。各林龄细根平均直径随着根序级别的增加而增大,比根长和比表面积则随之减小。杉木人工林1级根、2级根、3级根的平均直径均小于1mm,1级根和2级根直径可能相同,但其比根长和比表面积有明显区别。(4)从观测期各林龄的细根现存量季节变化来看,杉木人工林微根管细根现存量仍处于积累阶段。细根的生产在7月较小而死亡在7月较大,因而微根管细根现存量在7月下降。微根管现存量的垂直分布随着林龄的增大有往深层土壤分布的趋势,且各林龄细根现存量随土层深度表现出先升高后降低的趋势,这可能是由于微根管对表层土壤中细根现存量的低估造成的,这种低估随着林龄的增大表现得更为明显。(5)观测期间幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林以及过熟林整个土壤剖面的细根总生产量分别为 216.34g·m-2、111.85g·m-2、286.78g·m-2、91.36g·m-2、180.09g·m-2,总死亡量分别为 53.47g·m-2、42.78g·m-2、98.78g·m-2、37.01g·m-2、29.33g·m-2。各林龄的细根总生产量均大于死亡量,因而微根管整体细根现存量还处于积累阶段。细根的生产与死亡均集中在0-45cm 土层,且细根死亡量的增加出现在细根的生产峰值之后。(6)细根生产周转和死亡周转大致均表现出随林龄增大先增大后降低的趋势,且最大生产与死亡周转均出现在近熟林。细根的死亡周转表现出随土层深度增加而降低的趋势,除成熟林外,其他各林龄在45-60cm土层表现出细根的最低死亡周转。观测期内幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林以及过熟林的细根生长周转分别为0.604 a-1、0.462 a-1、0.651 a-1、0.554 a-1、0.468 a-1,死亡周转分别为0.210 a-1、0.228 a-1、0.372 a-1、0.278 a-1、0.069 a-1。