不同密度杨树人工林细根垂直分布特征毕业论文_生态学毕业论文

不同密度杨树人工林细根垂直分布特征毕业论文

2021-04-27更新

摘 要

细根是地下生态系统最敏感的部分之一,细根的空间分布决定了林木吸收土壤水分和营养空间的大小。本研究以4种不同株行距配置(株行距分别为3m×8m、5m×5m、6m×6m、4.5m×8m)下的杨树人工林为研究对象,采用根钻法,探讨杨树细根生长与株行距配置(密度)之间的关系, 研究了林分的株行距配置(密度)对杨树细根生物量及形态特征在垂直方向上的分布的影响。结果表明:在垂直方向上,细根生物量主要分布在0-20cm土层,该部分所含生物量约占总生物量的50%-70%;0-40cm土层细根生物量均呈现6×6>4.5×8>5×5>3×8的规律,40-50cm土层,各配置方式下生物量差异不显著;细根根长密度在垂直方向上与细根生物量呈现相同趋势。在径级组成上,密度对细根生物量的径级组成有一定影响,密度越小,各径级细根生物量占比差异性越显著;密度对细根根长密度的径级组成则几乎没有影响。株行距6m×6m条件下,杨树林地细根生物量达到最大46.78g/m2,此条件下能充分利用林地的立地资源,最有利于杨树的生长。

关键词:细根;垂直分布;密度;细根生物量;根长密度。

Vertical distribution characteristics of fine roots in poplar plantations with different densities

ABSTRACT

Fine roots are one of the most sensitive parts of underground ecosystems, and the spatial distribution of fine roots determines the size of space in which trees absorb soil moisture and nutrients. In this essay, four kinds of poplar plantations with different stand densities ( 3m× 8m, 5m× 5m, 6m× 6m and 4.5m× 8m respectively ) were taken as research objects.The relationship between the growth of poplar fine roots and the stand density was explored by using root drilling method, and the influence of the stand density on the distribution of poplar fine roots biomass and morphological characteristics in the vertical direction was studied. The results showed that in the vertical direction, the fine root biomass was mainly distributed in 0 – 20 cm soil layer, and the biomass in this part accounted for 50 % – 70 % of the total biomass. The biomass of fine roots in 0 – 40 cm soil layer showed the rule of 6× 6m gt; 4.5× 8m gt; 5× 5m gt; 3× 8m(density). The biomass of 40 – 50 cm soil layer was not significantly different under different stand densities. The RLD of fine roots presents the same trend as the biomass of fine roots in the vertical direction. In terms of diameter class composition, density has a certain influence on the diameter class composition of fine root biomass, and the smaller the density is, the more significant the difference in the proportion of fine root biomass in each diameter class is. Density has little influence on the diameter composition proportion of fine roots RLD. The biomass of fine roots in poplar forest reached the maximum of 46.78 g / m2 under the density of 6m× 6m. under this condition, the site resources of forest land could be fully utilized, which was the most conducive way for poplar’s growth and development.

Key words: fine roots;vertical distribution;density;fine root biomass;root length density.

目 录

1 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1 . 1 .1 研究背景 1

1 . 1 .2 研究意义 1

1 .2 国内外研究进展 2

1 .2.1 细根的垂直分布 2

1 .3 不同环境因子对细根生长和形态特征的影响 4

1 .3.1 土壤温度 4

1 .3.2 土壤水分 5

1 .3.3 土壤养分 6

1 .3.4 土壤pH 6

1 .3.5 土壤物理性质 6

1 .3.6 生物因素 7

1 .4 研究内容 7

2 研究方法 8

2.1 研究地区概况及样地设置 8

2.2 实验方案 8

2.3 统计分析 9

3 研究结果 10

3.1 不同密度杨树人工林总细根生物量的垂直分布 10

3.2 不同密度下不同径级细根生物量的垂直分布 10

3.3 不同密度杨树人工林细根生物量径级组成分布 12

3.4 不同密度杨树人式林总细根根长密度的垂直分布 14

3.5 不同密度下不同径级细根根长密度的垂直分布 15

3.6 不同密度杨树人工林根长密度径级组成分布 16

4 讨论与结论 18

4.1 细根生物量分布特征 18

4 .2 不同密度对细根分布的影响 19

4 .3 总结与建议 20

致谢 21

参考文献 22

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

土壤中碳库主要是由地下根系提供,细根又是其中的重中之重。碳循环的研究已经成为全球研究的热点问题,伴随着碳循环研究的兴起,生态学界越来越重视关于细根的研究。近年来,对森林生态系统中细根的研究日益受到关注,在细根动态、生产及周转等方面都取得了很大进展[4]。通过根系研究,许多关于造林方面的问题也得以解决,由此,根系研究的重要性不言而喻。

根,为木之本。森林的地下部分在森林生态系统中扮演着特殊的角色,而根系分布特征代表着森林地下部分的大致框架以及养分、能量流动的路线图。许多学者研究了根系分布特征,尤其是根系垂直分布特征。有很多学者对于根系分布特征做出过研究,其中尤其针对根系的垂直分布特征[1-2]。植物种的不同、生存环境不同以及外界的干扰等皆会影响到根系的分布,翻阅许多研究都可以发现,地下根系生物量的分布在不同尺度上都表现出高度的空间异质性[5-6]。正因如此,研究者们很难预测地下根系的生长分布情况,导致检测工作难上加难。但是由于科技的发展,根钻法、微根管法等被广泛使用,目前,关于细根分布特征的研究在造林学和生态学领域吸引了越来越多学者的目光。

1.1.2 研究意义

根系是植物从土壤环境中获取资源的主要器官[7]。树木根系在形态和功能上具有高度异质性,温度、湿度、气候以及不同林分密度、不同树种等对根系的分布特征都有重要影响。根系的径级组成对于根系的结构特征意义重大。根据根系直径大小不同,也有着不同的生理功能,随着环境条件的改变,植物可通过调节根系径级组成来提高适应能力。根系按直径大小可以分为粗根和细根,粗根的主要作用是支撑、固着以及运输,而细根主要负责营养物质和水分的吸收[49]。细根几乎承担着根系的全部生理功能需要[8],细根的形态特征和结构特征等对于植物对资源的吸收和利用能力具有决定性的作用[9]。植物营养器官的生长分布情况极大程度上影响着植物的结构和形态。因此,细根生物量分布很大程度上影响着植物的生长发育和生产力的高低。

细根,指直径小于2mm的根,直径小,比表面积大,占整个根系总长度和总表面积的主要部分,是植物吸收养分和水分的主要器官,也是根系系统中最活跃、最敏感的部分。细根作为一个高度动态的系统,能通过快速的周转向土壤系统输入大量有机质。因此,细根在森林生态系统碳循环和养分积累中起着关键作用[10],对于全球尺度上陆地生态系统中的碳、氮循环至关重要。植物细根形态体现着细根的功能,决定着植物如何从土壤中获得更好的有效资源,而植物细根的形态特征也受到土壤养分及水分空间异质性的影响[53]。全球范围内关于植物根系方面的研究层出不穷,且取得了不少突破,但研究的重点多集中于环境条件变化如何影响地下根系,植物地上与地下部分生长之间的关联,估算根系生物量[11]、细根自身的生理生态特性及其生产、周转等方面[12],针对林分密度对植物细根的影响、植物根系的径级组成及不同径级根系空间分布的研究报道较少。然而,林分密度结构也是影响植物细根分布的一个重要因子,不容忽视。

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