不同干扰程度常绿阔叶林细根生态计量特征研究毕业论文_生态学毕业论文

不同干扰程度常绿阔叶林细根生态计量特征研究毕业论文

2021-04-27更新

摘 要

生态化学计量学是研究生态过程中能量和多种化学元素平衡的学科,为我们了解从生物个体水平到生态系统水平的生物过程提供了一个新的强大的工具。植物体的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量是生态系统过程中的重要指标。本文以浙江省黄岩山中两个不同干扰历史条件下的林分(分别是30年前经过人工皆伐,后恢复过来的林分和60年未进行人工干扰林分)为研究对象,研究分析不同干扰程度下、不同土壤养分中细根的C、N、P、碳氮比(C:N)、氮磷比(N:P)等养分含量的垂直变化和化学计量比特征之间的相互关系,并探讨细根化学计量特征的影响因素。结果表明:(1)不同干扰程度下植物细根的C、N含量差异不显著,不同干扰程度下植物细根中P含量和N:P差异显著(p<0.05)。(2)表层土壤中植物细根的C、N、P含量高于深层土壤细根中的含量,细根中C和N含量呈显著正相关的关系(p<0.05),细根中P含量和C、N没有什么关系(p>0.05)。(3)植物细根中的N、P含量极显著高于土壤中的有效氮和P含量(p<0.01),植物细根中C、N、P含量与土壤pH均呈负相关的关系,P含量受土壤pH影响较大(p<0.01),细根中C、N、P含量与土壤有机质和铵态氮含量呈正相关的关系,其中N含量呈极显著正相关(p<0.01),细根C、N、P含量与土壤硝态氮和有效氮的关系不显著(p>0.05)。对森林生态系统在演替过程中细根中多种元素变化规律进行研究探索,将有助于我们更好地了解森林生态系统的养分循环与资源利用分配过程,也有助于建立更合理的生态系统机制模型。

关键词:细根;生态化学计量特征;干扰;垂直变化;土壤养分

The study on stoichiometric characteristics of fine roots of ever-green broad-leaved forest under different disturbance degrees

ABSTRACT

Ecological stoichiometry is the study of the balance of energy and various chemical elements which provides us with a new tool for understanding the biological process from the individual level to the ecosystem level. The carbon(C)、nitrogen(N)、phosphorus(P) of plants plays an important role in the ecosystem. Fine roots of two ever-green broad-leaved forests under different disturbance degrees in the Huangyan Mountain, Zhejiang Province(one is restored after clear-cutting 30 years ago and the other is a foerst of 60 years without human disturbance) were studied to find out the difference and relationship of C、N、P content and carbon to nitrogen ratio(C:N)、nitrogen to phosphorus ratio(N:P) stoichiometry ratios with different soil nutrients under different disturbance degrees. Meanwhile, the influence factors of ecological stoichiometry of fine roots were explored. The results showed that:(1) The disturbance had no significant effect on C、N. However, P and N:P in fine roots changed significantly with the transformation of disturbance degree(p<0.05). (2) Compared with the deep layer of soil, fine roots in the shallow layer of soil had higher content of C、N、P. The C content and N content showed significant positive correlation(p<0.05), while the relationship between P content and C content or N content was not siginficant(p>0.05).(3) N and P content in fine roots were significantly higher than that in soil(p<0.01 ). There was a negative correlation between the pH of soil and the content of C、N、P of fine roots, and the P content of fine roots was greatly influenced by the pH of soil(p<0.01). C、N、P of fine roots were positively correlated with soil organic matter and ammonium nitrogen content. Also, the N content in fine roots showed extremely significant positive correlation with organic matter and ammonium nitrogen content(p<0.01). The ralationship between nitrate nitrogen of soil and the C、N、P of fine roots was not significant, so was the effective nitrogen of soil(p>0.05). The study of the change rule of various elements in the fine roots of foresty ecosystem during succession will help us better understand the nutrient cycle and resource utilization and distribution of foresty ecosystem, and also be beneficial to establish a more reasonable ecosystem mechanism model.

Key words:fine roots ;stoichiometric characteristics ;disturbance ;vertical variation

;soil nutrient

目 录

1 绪 论 1

1.1 研究背景和研究意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 细根生态化学计量特征的假说 2

1.2.2 干扰类型及作用 3

1.2.3 影响细根生态化学计量特征的因素 3

2 研究地概况与研究方法 6

2.1 研究地概况 6

2.2 研究方法 7

2.2.1 样地设置及样品采集 7

2.3 细根生态化学计量的测定 8

2.3.1 测定细根中P含量的方法 8

2.3.2 测定细根中C、N含量的方法 8

2.3.3 测定土壤养分的方法 8

2.4 数据分析 9

3 结果与分析 10

3.1 细根的C、N、P及C:N、N:P之间的差异性 10

3.2 细根的C、N、P及C:N、N:P之间的相关性 12

3.3 细根和土壤生态化学计量特征的相关性 13

4 讨论与结论 19

4.1 细根的生态化学计量特征 19

4.1.1 不同干扰条件下细根生态化学计量特征的关系 19

4.1.2 细根生态化学计量特征的垂直变化 20

4.2 细根生态化学计量特征和土壤养分的关系 20

4.3 小结 21

致 谢 22

参考文献 23

1 绪 论

    1. 研究背景和研究意义

植物根系的主要作用和功能是支撑植物,吸收水分和养分,合成植物激素和其他有机物[1]。直径小于2mm的根称之为细根。尽管细根在树木根系总生物量中的比例不足30%,但它具有的巨大的吸收表面积,是树木水分和营养吸收的主要器官,是地下植物系统中最活跃的生理成分[2]。细根能够参与或调节一系列的生态系统过程,包括微生物群落的动态变化和碳、养分以及水分的循环和储藏[3],同时对森林资源的利用获取和各生物或生物与环境的共生发展起着关键的作用[4]。在森林生态系统中,通过细根生产、分解循环归还到到土壤中的养分含量可能等于甚至超过地上部分枯落物[5]。细根主要集中在0~30cm,且在土层的分布具有一定的规律[6]。随着土层深度的增加,有机质含量减少,土壤密度增大,土壤孔隙度和土壤水减少,细根的生长阻力增加,数量会随之而减少[7]

植物体内的元素组成非常复杂,到目前为止已经发现在植物体内含有几十种化学元素,但并不是所有的元素都是必需元素,其中许多元素是机械或偶然地进入植物体内,有的甚至还有大量积累[1,8]。根据植物体对各营养元素的需求量不同,可分为大量营养元素(C、H、O、N、P、K)、中量营养元素(Ca、Mg、S)和微量营养元素(B、Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl等)。其中碳、氢、氧主要来自于大气和水,其余元素则主要来自于土壤。植物体在整个生长发育过程中需要从土壤中吸收多种必需的营养元素,而且各种营养元素的吸收量差异很大,只有保持一定的数量和比例,植物体才能健康地生长发育[9],否则遵循 Liebig 最小因子定律和 Shelford 耐性定律,某一种或几种营养元素不足或过量将影响植物的生长发育,导致产量下降,甚至死亡。

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