论文部分内容阅读
细根分解是森林生态系统养分循环的重要组成部分。在全球气候变化背景下,由于碳循环研究的深入开展,细根分解的重要性受到生态学界的广泛重视。细根分解是一个复杂的过程,受底物质量、环境因素和土壤微生物的影响。目前,温带和热带地区细根分解的研究较多,相比之下亚热带地区研究较少。本研究选择亚热带6个树种(杉木、马尾松、南酸枣、枫香、石栎和青冈),研究细根底物质量、细根分解过程与速率、细根分解与凋落叶分解的关系,比较不同树种细根分解差异,分析细根底物质量对细根分解影响,为研究细根分解在亚热带森林生态系统养分循环中的作用、揭示细根分解的调控因素提供和理论依据。主要研究结果如下:(1)不同树种细根中不同养分的含量不同,C含量为37.1%-40.6%,最高的为青冈,最低的是枫香,其它依次是马尾松、南酸枣、石栎和杉木。N含量为1.2%-1.7%,最大值的是杉木,最小值的是马尾松,其它依次为南酸枣、枫香、石栎和青冈。P含量在0.26 g.kg-1-0.81 g.kg-1之间,最大值的为枫香,最小值的为石栎,其它依次是南酸枣、杉木、马尾松和青冈。Ca含量在1.65g.kg-1-6.14g.kg-1之间,最大值的是枫香,最小值的是杉木,其它依次为南酸枣、石栎、马尾松、青冈。C/N在22.12-33.08之间,最高的是马尾松,最低的是杉木。C/P在456.25-1473.88之间,其中枫香的最低,石栎的最高。N/P的值为17.22-49.38,石栎的最高,枫香的最低。细根纤维素含量为16.85%-27.93%,南酸枣的最高,青冈的最低,其它依次是枫香、石栎、杉木和马尾松。南酸枣与马尾松、青冈之间差异显著。木质素的含量为30.87%-47.34%,其中青冈的最高,枫香的最低,其它依次是马尾松、杉木、南酸枣和石栎,与青冈、枫香之间的差异显著。木质素与N的比值为22.05-36.42,青冈的最高,杉木和枫香的最低,其它依次是马尾松、石栎和南酸枣。木质素与P的比值为381.1-1578.0,其中青冈的最高,枫香的最低。(2)6个树种细根分解过程均表现为早期分解较快、随后较慢的变化趋势。分解180d后,杉木、石栎和青冈的保留率较高,分别是80.68%、81.72%和81.12%,马尾松、枫香和南酸枣的保留率较低,分别为73.76%、73.32%和79.25%,但各树种间差异不显著(p=0.4829,F=0.9332)。各树种细根保留率用Olson公式的拟合达到显著水平,但相关系数较低(r2在0.02-0.16之间)。马尾松、枫香和南酸枣的分解常数较高,分别为0.00247、0.00278和0.00294,杉木、石栎和青冈的分解常数较低,分别为0.00186、0.00151和0.00176,表明亚热带早期演替树种(马尾松、南酸枣和枫香)分解较快,演替后期的常绿阔叶树种(青冈、石栎)和杉木的分解较慢。(3)6个树种细根分解过程中C含量变化趋势为分解30d后明显上升,分解60d后开始下降。N含量表现为先增加积累然后下降释放的变化趋势,其中杉木和南酸枣细根N含量增加后变化小幅较小,其它4个树种分解60d后开始下降。这主要与分解早期微生物从土壤中吸收N导致N含量增加。细根分解过程中P含量的变化趋势因树种不同而不同,杉木细根P含量变化较小,马尾松、石栎和青冈细根的P含量随着分解过程表现出先增加然后减少的变化趋势,其中马尾松和石栎的拐点在30d,青冈的拐点在60d。枫香和南酸枣细根P含量随分解过程一直下降,表明这两个树种的细根分解是一个P释放的过程,对土壤养分的贡献较大。细根Ca含量变化总体上呈先增加然后下降或稳定在一定水平的趋势,杉木和马尾松的变化幅度较小,枫香的变化幅度最大,分解0-30d急剧升高,而后快速下降,逐渐趋于平稳。南酸枣和石栎的在0-30d内增加,然后稳定在一定水平。青冈的在0-60d大幅度增加,60-90d下降,然后稳定在一定水平。(4)6个树种凋落叶分解表现表现为马尾松、枫香和南酸枣的分解较快,杉木、石栎和青冈分解较慢,Olson公式拟合达到显著水平,相关系数(r2)为0.10-0.67之间。6个树种凋落叶分解常数和细根分解常数之间关系显著(p=0.0012),相关系数r2达到0.978,表明同一树种的地上凋落物和地下细根分解存在一定的关系,但地下细根分解速率约为凋落叶的1/2,可能与地上凋落叶养分含量较高、分解的土壤环境条件较好有关。(5)6个树种细根分解常数与细根初始N含量之间为二次抛物线关系,与C/N之间为负线性相关关系,但相关系数较低,关系不显著。细根分解常数随P含量增加而增加,随C/P和N/P的增大而下降,关系显著,相关系数r2分别到达0.48、0.46和0.64。细根分解常数随着细根初始Ca含量增加而增加,两者之间关系显著,相关系数r2为0.55。细根分解常数随细根初始的木质素含量、木质素/N增加而减少,但关系不显著,相关系数较低。可见,P和Ca含量是影响细根早期分解的主要因素,N和木质素含量影响不大。