林分結(jié)構(gòu)和施氮肥對(duì)小興安嶺紅松人工林細(xì)根生物量和生產(chǎn)的影響.pdf

1、紅松（Pinus koraiensis）是我國(guó)東北地區(qū)地帶性頂級(jí)群落闊葉紅松林中的主要樹(shù)種，也是重要的人工林樹(shù)種之一。因此，明確哪些因子對(duì)紅松人工林生長(zhǎng)和生產(chǎn)力分配有重要的因子是非常必要的。林分結(jié)構(gòu)深刻影響著林木個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育，以及林分水平的生物量和生產(chǎn)力。然而，以往研究主要關(guān)注了紅松林分結(jié)構(gòu)、撫育措施與林木地上部分（特別是干材）的聯(lián)系，而對(duì)于樹(shù)木根系，特別是細(xì)根（一般指直徑≤2mm）的生物量的影響了解較少。細(xì)根（一般指直徑≤2mm）是

2、樹(shù)木吸收養(yǎng)分和水分的重要器官，同時(shí)因?yàn)椴粩嗟剡M(jìn)行著出生、生長(zhǎng)、衰老和死亡的周轉(zhuǎn)過(guò)程，對(duì)林分水平的碳分配和養(yǎng)分循環(huán)過(guò)程產(chǎn)生重要的影響。因此，揭示林分結(jié)構(gòu)與細(xì)根生產(chǎn)和生物量之間的關(guān)系，對(duì)于了解森林生產(chǎn)力形成的機(jī)制，科學(xué)合理地經(jīng)營(yíng)森林，具有重要的意義。為此，本研究針對(duì)當(dāng)前紅松人工林細(xì)根生理生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域相對(duì)薄弱的問(wèn)題，通過(guò)在小興安嶺伊春市大青川林場(chǎng)，設(shè)置了3中不同密度結(jié)構(gòu)的紅松人工林（44年生）林分:低密度（簡(jiǎn)稱(chēng)“低紅”），高密度（簡(jiǎn)稱(chēng)“高紅

3、”）和闊葉樹(shù)占比例較大（簡(jiǎn)稱(chēng)“高闊”）。于2011年9月末，通過(guò)根鉆法，研究了不同直徑等級(jí)(≤0.5mm，0.5-1.0 mm，1.0-2.0 mm，＞2.0mm)紅松根系形態(tài)結(jié)構(gòu)（直徑、比根長(zhǎng)和組織密度）、生物量和根長(zhǎng)密度，及其在不同土壤深度（土層）的空間分布規(guī)律;在2012年5月初，通過(guò)在“低紅”和“高紅”林分中設(shè)置施氮(N)肥處理，采用內(nèi)生長(zhǎng)法，研究了生長(zhǎng)季內(nèi)不同林分中紅松和闊葉樹(shù)細(xì)根的生產(chǎn)量和垂直分布格局。我們的研究結(jié)果表明:<

4、br>　　1、不同林分結(jié)構(gòu)對(duì)紅松細(xì)根的直徑、比根長(zhǎng)和組織密度影響程度不同。紅松密度較高林分（“高紅”）中細(xì)根直徑相對(duì)較粗、比根長(zhǎng)較低，但是與其他類(lèi)型差異不顯著。在不同的土層中，表層土壤中的細(xì)根直徑相對(duì)較細(xì)、比根長(zhǎng)相對(duì)較高，而底層土壤中細(xì)根直徑相對(duì)較粗，比根長(zhǎng)相對(duì)較低。組織密度在闊葉樹(shù)種比例較高的林分相對(duì)較高。雙因素方差分析顯示，林分結(jié)構(gòu)和土層對(duì)各直徑等級(jí)紅松細(xì)根直徑和比根長(zhǎng)沒(méi)有顯著影響，而對(duì)組織密度的影響均顯著(P＜0.05)，林分結(jié)構(gòu)

5、的影響主要體現(xiàn)在0.5-1.0mm和1.0-2.0mm根群，而土層影響主要體現(xiàn)在≤0.5mm和0.5-1mm的根群。此外，在不同林分下，各土層紅松根系直徑與比根長(zhǎng)的數(shù)量關(guān)系均能夠較好地用負(fù)指數(shù)函數(shù)擬合相關(guān)，并均達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)。
　　2、林分結(jié)構(gòu)對(duì)紅松人工林細(xì)根生物量和根長(zhǎng)密度均有顯著的影響。直徑≤2.0mm根系總的生物量在“低紅”、“高紅”、“高闊”林分分別為300.9、456.2和221.8 g·m-2，根長(zhǎng)密度

6、分別為2611.3，4914.5，1965.3 m·m-2。對(duì)直徑≤2.0mm根系而言，各林分內(nèi)不同徑級(jí)根系生物量與根長(zhǎng)密度隨著土壤深度增加而減少;而直徑＞2.0mm根系在各林分間沒(méi)有一致的規(guī)律性。方差分析顯示，林分密度結(jié)構(gòu)、直徑等級(jí)和土壤深度均是影響根系生物量(Standing Root Biomass，SRB)和根長(zhǎng)密度（Root Length Density，RLD）的重要因子，但是密度結(jié)構(gòu)僅對(duì)（直徑≤0.5 mm根群）的吸收根S

7、B和RLD有穩(wěn)定而顯著的影響(P＜0.05)，“高紅”吸收根SRB和RLD均顯著高于“低紅”和“高闊”;密度結(jié)構(gòu)也顯著改變了紅松吸收根SRB和RLD的垂直分布比例(P＜0.05)，這表現(xiàn)為“高闊”中紅松吸收根SRB在0-10 cm土層分配比例下降，而在20-30 cm土層明顯增加。
　　3、不同林分結(jié)構(gòu)下紅松和闊葉樹(shù)細(xì)根生產(chǎn)量不同，并且對(duì)施肥的相應(yīng)存在差異。施肥條件下，“低紅”和“高紅”林分紅松和闊葉樹(shù)細(xì)根總生產(chǎn)量分別為287.8

8、1和352.63g.m-2，對(duì)照總生產(chǎn)量分別為126.22和141.39 g·m-2。方差分析顯示，施肥對(duì)于“低紅”細(xì)根生產(chǎn)量有顯著影響，而對(duì)“高紅”細(xì)根生產(chǎn)量影響不顯著。
　　總之，林分結(jié)構(gòu)對(duì)紅松人工林細(xì)根的形態(tài)、生物量和根長(zhǎng)密度，均有不同程度的影響，這將深刻地影響著紅松林木個(gè)體的養(yǎng)分吸收狀況，并影響林分水平上的生物量與材積的生產(chǎn)。施N肥會(huì)顯著地減少紅松人工林細(xì)根生物量的生產(chǎn)，從而影響地下C的分配和根系凋落物輸入過(guò)程，同時(shí)也會(huì)對(duì)