林分結構和施氮肥對小興安嶺紅松人工林細根生物量和生產的影響.pdf

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

2、樹木吸收養(yǎng)分和水分的重要器官，同時因為不斷地進行著出生、生長、衰老和死亡的周轉過程，對林分水平的碳分配和養(yǎng)分循環(huán)過程產生重要的影響。因此，揭示林分結構與細根生產和生物量之間的關系，對于了解森林生產力形成的機制，科學合理地經營森林，具有重要的意義。為此，本研究針對當前紅松人工林細根生理生態(tài)學研究領域相對薄弱的問題，通過在小興安嶺伊春市大青川林場，設置了3中不同密度結構的紅松人工林（44年生）林分:低密度（簡稱“低紅”），高密度（簡稱“高紅

3、”）和闊葉樹占比例較大（簡稱“高闊”）。于2011年9月末，通過根鉆法，研究了不同直徑等級(≤0.5mm，0.5-1.0 mm，1.0-2.0 mm，＞2.0mm)紅松根系形態(tài)結構（直徑、比根長和組織密度）、生物量和根長密度，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，通過在“低紅”和“高紅”林分中設置施氮(N)肥處理，采用內生長法，研究了生長季內不同林分中紅松和闊葉樹細根的生產量和垂直分布格局。我們的研究結果表明:<

4、br>　　1、不同林分結構對紅松細根的直徑、比根長和組織密度影響程度不同。紅松密度較高林分（“高紅”）中細根直徑相對較粗、比根長較低，但是與其他類型差異不顯著。在不同的土層中，表層土壤中的細根直徑相對較細、比根長相對較高，而底層土壤中細根直徑相對較粗，比根長相對較低。組織密度在闊葉樹種比例較高的林分相對較高。雙因素方差分析顯示，林分結構和土層對各直徑等級紅松細根直徑和比根長沒有顯著影響，而對組織密度的影響均顯著(P＜0.05)，林分結構

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的數量關系均能夠較好地用負指數函數擬合相關，并均達到極顯著水平(P＜0.01)。
　　2、林分結構對紅松人工林細根生物量和根長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，根長密度

6、分別為2611.3，4914.5，1965.3 m·m-2。對直徑≤2.0mm根系而言，各林分內不同徑級根系生物量與根長密度隨著土壤深度增加而減少;而直徑＞2.0mm根系在各林分間沒有一致的規(guī)律性。方差分析顯示，林分密度結構、直徑等級和土壤深度均是影響根系生物量(Standing Root Biomass，SRB)和根長密度（Root Length Density，RLD）的重要因子，但是密度結構僅對（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”;密度結構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、不同林分結構下紅松和闊葉樹細根生產量不同，并且對施肥的相應存在差異。施肥條件下，“低紅”和“高紅”林分紅松和闊葉樹細根總生產量分別為287.8

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