论文部分内容阅读
细根作为林木吸收养分和水分的功能器官,在森林生态系统C和N循环中扮演着重要角色。本研究以武夷山自然保护区内甜槠天然林为研究对象,采用钻取土芯法对海拔600 m、800 m、1000 m和1200 m四个海拔梯度的甜槠天然林细根生物量、细根比根长、细根表面积、细根体积密度、细根根长密度等细根特征参数的空间变化规律及其与土壤有机质、全N、全P、全K的关系进行了系统的研究,旨在揭示甜槠天然林细根相关指标的垂直变异规律,进一步深入探索细根各项指标参数与土壤环境之间的相互关系,为今后研究林木根系提供一定的参考和借鉴。研究结果主要包括以下几方面:(1)细根生物量的垂直变化规律土层对细根生物量的影响表现为极显著差异(P<0.01),各土层细根总生物量表现随土层深度的增加而减少,其中0～10 cm占0～30 cm总生物量的一半以上;海拔与细根生物量之间无显著差异(P>0.05)。4个海拔均表现为一致性规律,即0～10 cm>10～20 cm>20～30 cm,但各海拔高度细根生物量大小存在明显不同。从各个海拔高度细根总生物量来看,大小排序依次为:1000 m>1200 m>800 m>600 m;细根径级对生物量不存在显著性差异(P>0.05)。各海拔不同径级细根生物量随土层深度的不同,细根生物量具有差异性,但各个径级细根生物量的规律均随土层深度的增加,生物量递减。(2)细根比根长、比表面积、根体积密度、根长密度垂直分布规律各海拔高度甜槠细根3个土层比根长的比根长SRL各不相同。600 m、800 m和1000 m三个海拔高度甜槠细根比根长随着土层深度的增加而升高,在海拔1200 m甜槠林地0～20 cm上层,细根比根长随着土层深度的增加而升高,在上层20～30 cm上层细根比根长又降低,但降低的幅度较小。总体上,各海拔细根比根长,随着土层深度的增加呈现升高的趋势。海拔和土层对细根比根长均有显著性影响(P<0.01)。各海拔甜槠细根比表面积随着土层深度的增加呈现升高的趋势,其中以海拔600 m变化幅度最大。海拔对各土层的比表面积有极显著性影响(P<0.01),土层对不同海拔细根比表面积的影响存在差异性,在海拔600 m和海拔1000 m,土层对细根比表面积有极显著性影响(P<0.01),而在海拔800 m和1200 m,土层对细根表面积的影响不显著(P>0.05)。甜槠细根体积密度随着土层深度的加深而递减,以海拔1000 m细根体积密度降低幅度最大。0～10 cm 土层,海拔对细根体积密度有极显著性影响(P<0.01),而在10～20 cm和20～30 cm 土层,海拔对细根体积密度影响不显著(P>0.05)。土层深度对不同海拔细根体积密度的均存在显著性影响(P<0.01)。各海拔甜槠细根根长密度均在0～10 cm 土层最大;细根根长密度随着土层深度的增加而呈现出下降的趋势。在0～10 cm和10～20 cm 土层,海拔对细根根长密度有极显著性影响(P<0.01),在20～30 cm 土层,海拔对根长密度有显著影响(P<0.05);土层深度对不同海拔细根根长密度的影响存在差异性,4个海拔各土层对细根根长密度均具有显著性影响(P<0.05)。(3)不同海拔甜槠细根根长、表面积、体积的径级特征不同海拔甜槠3个土层中0～2 mm径级的细根对细根总根长、总表面积、总体积的贡献均最大,且各海拔3个土层中径级0～1 mm的细根高于1～2 mm径级对细根总根长、总表面积、总体积的贡献。大于2 mm径级细根仅占很小一部分,不足10%。(4)细根C、N含量及C/N 比的垂直分布规律细根直径大小和海拔高度的交互作用对N含量没有影响(P>0.05),但是各个海拔之间细根N含量存在极显著差异(P<0.01),以及细根直径对细根N含量存在极显著性影响。4个海拔中,除1000 m外,其余3个海拔高度细根N含量均表现出0～1 mm的细根N含量均高于1～2 mm细根的N含量,且各海拔3个土层中也存在相同的规律。此外,径级和土层的交互作用对细根N含量不存在显著性差异。细根直径大小和海拔高度的交互作用对C含量没有影响(P>0.05),且各海拔之间的细根C含量以及细根直径对细根C含量均未达到显著。径级和土层的交互作用对细根C含量不存在显著性差异,但各个径级对各海拔细根总C含量的贡献率存在差异。除1200 m海拔外,其余3个海拔均表现为0～1 mm径级的细根贡献率大于1～2 mm。细根直径大小和海拔高度的交互作用对C/N 比没有影响(P>0.05),但是各个海拔之间细根C/N 比存在极显著差异(P<0.01),以及细根径级大小(P=0.009)对细根C/N比存在极显著性影响。4个海拔高度0～1 mm和1～2 mm径级的细根C/N比,除1000 m外,其余3个海拔高度细根C/N比均表现出0～1 mm的细根C/N比均高于1～2 mm细根的C/N 比,且各海拔3个土层中也存在相同的规律。(5)细根结构与土壤养分的关系研究不同海拔高度的甜槠林细根生物量,与土壤养分表现出不同程度的相关性。如海拔600 m与海拔1000 m细根生物量与土壤有机质呈不显著性正相关,海拔800 m与1200 m细根生物量与土壤有机质分布呈显著性正相关;600 m海拔细根生物量与土壤全氮、全磷呈显著性正相关,而海拔800 m细根生物量与土壤全氮和全磷呈不显著性正相关;海拔1000 m细根生物量与土壤全氮呈不显著性正相关,与全磷呈显著性正相关,但与全钾呈极显著性负相关,海拔1200 m细根生物量与全氮、全磷均呈极显著性正相关,与全钾呈不显著性负相关。在0～10 cm 土层细根生物量与土壤养分无显著性相关,10～20 cm 土层细根生物量与土壤有机质和全氮呈显著性正相关,而与土壤全磷、全钾均无显著性相关。