论文部分内容阅读
中国亚热带常绿阔叶林有较高生产力,对全球陆地生态系统碳氮循环、生物多样性保护、生态效应等方面有重要影响,但长期的人为干扰导致部分常绿阔叶林处于严重受损状态。因此,探讨受损常绿阔叶林的恢复过程和机制是森林生态系统管理的关键。细根(≤2mm)是树木吸收水分和养分的主要器官,是植物生长和森林生态系统恢复过程中的重要环节。研究森林恢复和重建过程中的根系特别是细根特征及其与土壤化学特性的相关性,对于揭示常绿阔叶林恢复和重建过程及根系作用机理具有重要的理论和实际意义。本研究选取经过皆伐后恢复过来的20年林分及未经过人为干扰的60年林分为研究对象,利用土钻法采集根系样品,研究不同林分、不同土层、不同树种(青冈、木荷、石栎及杂根)及不同季节的细根生物量及细根形态特征,并分析细根生物量和形态特征与土壤养分的关系,探究不同恢复阶段树种细根的生长特性及相互作用机制。主要研究结果如下:(1)不同林分之间细根生长特性差异显著。60年林分的青冈及杂根细根生物量、根长及组织密度显著高于20年林分,石栎的细根比表面积显著低于20年林分;细根生物量在20年林分中仅与土壤有机质呈显著相关关系(P<0.05),形态方面,仅有细根组织密度与土壤全磷之间不存在显著相关关系(P>0.05);细根生物量在60年林分中与土壤有效氮、全磷、有机质均呈显著相关关系(P<0.05)。而细根比表面积与土壤养分之间无显著相关关系(P>0.05),比根长也仅与土壤有机质呈显著相关关系。两个林分间不同的土壤养分条件使得细根生长特性有所不同:20年林分土壤养分限制细根形态的塑造,60年林分中细根生物量受到了土壤养分的限制。(2)两个林分中,细根生物量及细根形态存在显著的垂直分布规律(P<0.05),随土层深度的增加,细根生物量、根长、比根长、组织密度、比表面积显著减少。细根更多地富集于土壤表层;细根生长特性具有明显的季节变化,细根生物量一年中在秋季达到峰值,冬季达到低谷。细根根长一年之中存在双峰值,为春季和秋季。组织密度、比表面积为单峰值,分别出现在秋季和冬季。(3)细根生物量在不同直径等级条件下差异显著(P<0.05),随直径增粗,细根生物量增加。主要树种之间细根生长特性存在差异。石栎D3径级生物量占比最高,木荷D1径级生物量占比最高。在20年林分中,石栎细根生物量、根长及组织密度最高。60年林分中青冈细根生物量及组织密度最高,比根长、比表面积最低。木荷的细根生长特性在两个林分间差异不大。(4)在林分经历皆伐后的恢复阶段,石栎可以快速地在林分中占据优势地位,而青冈生长缓慢,但对环境的适应力更强,随着林分的发展,会逐渐占据优势地位。