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四川桤木(Alnus oremastogyne Burk为中国特有种,是理想的生态防护林、退耕还林和混交林树种,被列入我国“森林资源发展和保护项目”(FRDPP)和造纸材基地建设的主要阔叶树种,是营造短周期工业用材林的重要树种之一。通过研究桤木人工林地土壤养分和根系形态、生物量及养分元素的空间分布特征,可以更好的了解根系对土壤养分空间异质性的反应,对营林措施的选择、森林生态系统的研究都具有十分重要的价值和意义。
以花垣县4、6、9、15年生和汨罗市6年生桤木人工林为研究对象,在每木检尺的基础上,选取3株标准木,采用“分层挖掘法”调查其根系,在实验室测定其元素含量,应用Excel和SPSS等软件对测定的林地土壤理化性质、根系生物量、根系形态分布和养分元素特征等数据进行处理和统计分析。
研究结果表明:桤木人工林地土壤pH值随林龄和土壤深度增加而逐渐增大,有机质的含量随土壤深度的增加逐渐减少,随林龄的增长逐渐增高,并且根际土PH值、有机质比非根际土高。汨罗试验地桤木人工林地土壤大量元素含量为K>Ca>Mg>N>P,微量元素含量为Fe>Mn>Zn>Cu>Ni>Pb>Cd,根际土壤N、K和Mg元素和微量元素含量均值都低于非根际土壤,P、Ca元素的含量略高于非根际。花垣试验地桤木林地土壤大量元素含量是Mg>K>Ca>N>P,微量元素含量是Fe>Mn>Zn>Ni>Cu>Pb>Cd,土壤中N、K、Fe、Zn、Cd、Pb元素含量随林龄的增长逐渐增加,P、Mn元素含量是随林龄的增长而逐渐减少。桤木根系分布良好的土壤三相范围为固相率<54.5%,液相率21~32.5%,气相率12.5~35.5%,在此之外的根系生长都不够好。
桤木人工林根系生物量总量变化是9年生>15年生>6年生>6年生(泪罗)>4年生,4、6、15年生根系生物量变化是大根>中根>小根>细根,9年生根系生物量变化是大根>中根>细根>小根,并且随着林龄的增长大根和中根生物量的逐渐变大,小根和细根生物量变化幅度不大。桤木人工林(泪罗)根系总根长和比根长(SRL)的变化是细根>小根>中根>大根,根长密度(RLD)变化是细根>大根>小根>中根。随土层深度增加RLD和中根、小根、细根根长呈递减趋势,SRL和大根根长是先增后降。在水平方向上,随着距树干距离增大大根根长和RLD逐渐减小,中根、小根根长、RLD和细根RLD先降后增,细根根长先增后降;大根、中根SRL是先增后降,小根SRL逐渐减少,细根SRL基本呈递增变化。
桤木人工林(汨罗)根系大量养分含量变化是Ca>N>K>Mg>P,微量元素含量变化是Fe>Mn>Cu>Zn>Ni>Pb>Cd。在水平方向上,随着距树干距离的增大大根N元素含量先增后降,P、K元素含量逐渐增大,Ca、Mg、Fe元素含量是先降后增再降,其他微量元素含量总体呈降低趋势;中根N元素的含量逐渐降低,K、Ca、Mg元素含量逐渐增大,而P元素和微量元素先增增大后减少;小根N元素含量逐渐降低,P、K、Cu、Mn、Cd等元素含量先降低后增加,Ca、Zn、Ni元素含量先增后降;细根中N、K元素含量逐渐降低,Mg元素含量逐渐增大,Ca、Fe元素含量是先增大后降低,其他元素规律性不明显。在垂直方向上,随土壤深度的增加大根N元素含量先降后增,P、K、Ca、Fe、Mn、Ni元素含量先增后降,Mg、Cu元素逐渐降低,Zn、Cd和Pb元素含量逐渐升高;中根各元素含量变化比较复杂,规律性不强;小根N、P、Ca、Mg、Cu、Ni、Pb、Cd元素含量则基本是先增后降,K元素含量逐渐降低,Zn、Mn元素的含量则是先降后增;细根K元素含量先增高再降低,Mg元素含量先降低后增大,Cu元素含量逐渐增加,Zn、Mn、Cd、Pb元素含量逐渐降低。