杨树人工林细根形态及拓扑结构研究毕业论文_生态学毕业论文

杨树人工林细根形态及拓扑结构研究毕业论文

2021-04-27更新

摘 要

本文以江苏盐城市东台林场4年生杨树人工林为研究对象,研究比较施肥处理对细根形态及拓扑结构的影响。研究结果显示:(1)杨树细根的直径都随着根序级别增加而显著增大。施肥处理对细根直径,尤其是较细的根系直径并未产生明显的影响。(2)就细根平均长度而言,随着根序等级增加,细根的平均长度显著增加,而细根总长度的变化规律与平均长度相比正好相反。施肥处理后,1-3级根和四级根的平均长度和1-3级细根总长度要显著高于对照未施肥处理。(3)随根序等级增加,细根的比根长和比表面积都显著减小。在增施氮肥后,杨树细根比根长和比表面积都表现出显著的增加。尤其是1-3级细根,施肥处理后,细根比根长和比表面积要远远大于对照样地。(4)杨树根系的拓扑结构主要表现出两种构型形式,即鲱骨型构型和二分枝构型同时存在。

关键词:杨树;根序;细根形态;构型

Study on fine root morphology and topology characteristics in poplar plantation

Abstract

The root morphology and topology characteristics were investigated in 4-years poplar plantation of Yancheng city, in Jiangsu province. We compared the effect of fertilization on root morphology and topology characteristics. The results showed that: (1) the diameter of fine roots of poplar increased significantly with the root order. The effects of fertilization on fine root diameter were not significant,especially the smaller diameter of roots (2) respect of the average length with root order increases, the average length of fine roots increased significantly,, and the variation of the total fine root length showed the opposite compared with the average length. After fertilization treatment, the total length and the average root length of the 1st-3rd orders and fourth were significantly higher than those in control treatment. (3) with the increasing of fine root order, specific root length and specific root surface area of fine roots were significantly reduced. In nitrogen treatment, specific root length and specific surface area were showed a significant increase, especially for the 1st-3rd orders. The specific root length and specific root surface area under fertilization were much larger than those in the control plots. (4) there are two types of configuration forms in the topology in poplar plantation, namely herring bone configuration and a two branch configurations existing at the same time.

Keywords: poplar; root order; fine root morphology; configuration

目 录

1. 绪论 4

1.1 细根研究的意义 4

1.2 细根的形态及拓扑结构研究进展 4

1.2.1 细根的形态结构 4

1.2.2 细根的扑拓结构 6

1.3 本研究的目的和意义 6

2. 试验地概况及研究方法 7

2.1 试验地概况 7

2.2 研究方法 7

2.2.1 取样方法 7

2.2.2 根系分级 7

2.2.3 根系扫描 8

2.2.4 比根长的测定 8

2.2.5 比表面积的测定 9

2.3 数据处理 9

3.1 细根形态指标 10

3.1.1 细根平均直径 10

3.1.2 细根长度 11

3.1.3 细根比根长与比表面积 12

3.2 根系拓扑结构 14

4. 结论 16

4.1 杨树根系形态及其拓扑结构 16

4.1.1细根平均直径 16

4.1.2 细根长度 16

4.1.3 细根比根长与比表面积 16

4.1.4 根系拓扑结构 16

4.2 进一步研究的问题 17

致 谢 18

参考文献 19

1. 绪论

1.1 细根研究的意义

根系是一个复杂的功能系统,是森林生态系统的重要组成部分,在树木水分、养分吸收,地上部分支持和固定、养分和碳水化合物贮存方面发挥着重要作用。根据着生部位和功能分作主根、侧根、粗根、细根和根毛。传统根系研究中一般将根系按照径级划分为细根(lt;2 mm)、中根(2-5mm)和粗根(gt;5 mm)[1]。粗根在根系总现存生物量中占很大的比例,其主要功能是贮藏和支持作用。细根担负着养分水分吸收的重要功能,是根系中最活跃、最敏感的组分。虽然细根的生物量虽仅占总生物量的5%左右,但由于细根的迅速生长和周转,消耗植物光合作用产生的大量碳水化合物,占NPP总量的50-75%,是森林生态系统净初级生产最为重要的组成部分,影响地上部分生物生产力和全球碳循环过程[2]。细根中含有丰富的营养物质,其死亡和分解过程向土壤中释放大量的营养物质,构成生物地球化学循环的重要环节。对土壤的结构改善、肥力的发展和土壤生产力的发挥起着重要的作用,对揭示林木与环境关系以及对人工林集约经营具有重要意义。

最近的研究表明即使同为2mm直径范围内的细根,其形态和功能都有很大的差异[3,4]。细根具有复杂的分枝系统,了解各级根序细根形态和功能,可以为根系动态模型的建立提供科学依据,有助于在生态系统尺度上较精确的估计和预测C和养分的循环动态。细根根序的研究,为进一步深入了解各级根序细根的功能,及其对森林生态系统生态学过程和森林生产力的提高中的贡献提供了重要途径。

1.2 细根的形态及拓扑结构研究进展

1.2.1 细根的形态结构

植物根系的各个形态特征指标,如根直径、长度、比根长、表面积、体积和单个根不同根序的形态差异,尤其是直径的差异己在很多树种中得到证实。已往细根研究(包括周转)都是以直径大小来划分(如直径lt;1 mm或lt;2 mm),然而根系发育过程形成明显的分枝结构,具有高度的形态异质性[3]。这种异质性不但反映细根之间生理(如呼吸、养分吸收等)方面的差异,也表现在化学组成(如N和C)的不同, 以及寿命上的差异[4,5]。直径lt;2 mm的细根并不是一个均质的、周转很快的系统, 而是由形态、寿命、生理上差异巨大的不同个体根组成的高度异质的混合体。有些研究在揭示细根系统的异质性的同时, 还表明不同植物根系中相同根序的根具有相似的功能,根序与功能直接相关,而传统的直径级掩盖了根在结构和功能上的差异。例如Withington等研究表明,树种Acer pseudoplatanus 与Quercus robur细根直径相等(均为0.46 mm),但后者的中值寿命(900 d)是前者(347 d)的1.6倍[6]。尽管不同树种根尖(即1级根)的直径可能差异很大,但是所有植物的根尖在功能上基本一致,即根在根系中的着生位置决定了它的功能,包括它的寿命长短。

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