本文選題：低效林　切入點(diǎn)：林窗　出處：《四川農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：細(xì)根是植物吸收水分和養(yǎng)分的主要器官,其生產(chǎn)和周轉(zhuǎn)是森林生態(tài)系統(tǒng)地下生態(tài)過(guò)程的核心內(nèi)容之一。柏木人工林,作為川中丘陵區(qū)主要的森林類(lèi)型之一,其較低的生態(tài)效益限制了該區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的發(fā)揮。在林業(yè)發(fā)展的新時(shí)代背景下,如何科學(xué)經(jīng)營(yíng)以提升現(xiàn)有林分的質(zhì)量,增強(qiáng)森林生態(tài)功能和效益,實(shí)現(xiàn)森林的可持續(xù),已成為該區(qū)林業(yè)發(fā)展的迫切需要。為此,本課題組根據(jù)森林培育學(xué)和森林生態(tài)學(xué)原理,在模擬天然林窗和自然種群團(tuán)塊狀分布的基礎(chǔ)上,提出一整套低效林林窗改造技術(shù)。本文選擇其中人工開(kāi)窗(面積分別為50、100、150和200 m2)后補(bǔ)植鄉(xiāng)土樹(shù)種銀木和香椿構(gòu)建針闊混交的團(tuán)塊狀鑲嵌配置模式作為研究對(duì)象,采用微根管法,通過(guò)對(duì)柏木、銀木和香椿細(xì)根連續(xù)2a的動(dòng)態(tài)觀測(cè),集合課題組前期研究的環(huán)境因子數(shù)據(jù),利用冗余分析,研究了3個(gè)樹(shù)種細(xì)根的生長(zhǎng)、死亡和周轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)特征,并探討了細(xì)根生產(chǎn)和周轉(zhuǎn)與林窗環(huán)境因子之間的關(guān)聯(lián),為低效林改造提供科學(xué)參考。主要研究結(jié)果如下：(1)細(xì)根的生產(chǎn)和分布因樹(shù)種不同而具有較大差異。2a的研究期內(nèi),觀測(cè)到的銀木和香椿新生根數(shù)量和細(xì)根現(xiàn)存量均顯著大于原生樹(shù)種柏木,且具有明顯的土壤層次性和季節(jié)性規(guī)律。3個(gè)樹(shù)種細(xì)根數(shù)量和細(xì)根現(xiàn)存量均隨土層深度的增加而減少；新生根的生長(zhǎng)主要發(fā)生在夏季,細(xì)根現(xiàn)存量的季節(jié)變化均表現(xiàn)為夏季秋季春季冬季,且各季節(jié)之間差異顯著,這與細(xì)根的出生和死亡季節(jié)性變化有關(guān)。在本研究50-200 m2范圍內(nèi)4個(gè)面積的林窗中,銀木和香椿細(xì)根數(shù)量和現(xiàn)存量(除銀木細(xì)根現(xiàn)存量150 m2大于200 m2外,p0.05)均隨著林窗面積的增加而增加,增速在小面積林窗內(nèi)最為明顯,且距離林窗中心越近2個(gè)樹(shù)種細(xì)根數(shù)量和現(xiàn)存量越大。(2)細(xì)根的生長(zhǎng)和死亡在樹(shù)種間差異顯著,均表現(xiàn)為香椿銀木柏木。3個(gè)樹(shù)種細(xì)根生長(zhǎng)率年平均值分別為0.0566、0.1096和0.2457 mm·cm-3·month-1,死亡率年平均值分別為0.0561、0.1046和0.2522 mm·cm-3·month-1。細(xì)根的生長(zhǎng)和死亡具有明顯的土壤層次性和季節(jié)性規(guī)律。3個(gè)樹(shù)種細(xì)根生長(zhǎng)率和死亡率均隨土層深度的增加而降低;生長(zhǎng)的季節(jié)規(guī)律表現(xiàn)為(生長(zhǎng)率)夏季秋季春季冬季,死亡率冬季春季秋季夏季。在50-200 m2范圍內(nèi),銀木和香椿細(xì)根生長(zhǎng)率和死亡率均隨著林窗面積的增加而增加,且增速在小面積林窗內(nèi)最為明顯,但在150和200 m2林窗中銀木/香椿細(xì)根生長(zhǎng)率差／死亡率異并不顯著(p0.05)。銀木和香椿在林窗中的位置對(duì)細(xì)根生長(zhǎng)率和死亡率的影響顯著(p0.05),在林窗中心細(xì)根生長(zhǎng)率和死亡率均達(dá)最大,且林窗面積越大表現(xiàn)越明顯。(3)柏木、銀木和香椿細(xì)根中位值壽命分別為360±28、300±22和210±17 d,3個(gè)樹(shù)種細(xì)根壽命差異顯著(p0.05)。細(xì)根壽命與細(xì)根直徑和根序等級(jí)有正相關(guān)關(guān)系,3個(gè)樹(shù)種中直徑較細(xì)和根序等級(jí)較低的根系總是表現(xiàn)出較短的壽命。細(xì)根壽命具有明顯的土壤層次性和季節(jié)性規(guī)律。3個(gè)樹(shù)種總體上均表現(xiàn)為隨著土層深度的增加,細(xì)根的積累存活率也顯著的增加,細(xì)根壽命延長(zhǎng)；夏季出生的細(xì)根夏季出生的細(xì)根壽命最短,冬季出生的細(xì)根壽命最長(zhǎng)。在50-200m2范圍內(nèi),隨著林窗面積的增加,銀木和香椿細(xì)根積累存活率減小,壽命變短；2個(gè)樹(shù)種在林窗中心、近中心和邊緣內(nèi)細(xì)根中位值壽命差異顯著,隨距離林窗中心越遠(yuǎn)壽命越大(p0.05)。(4)以細(xì)根根長(zhǎng)密度(RLD)為觀測(cè)指標(biāo),分別采用4種方法對(duì)3個(gè)樹(shù)種細(xì)根周轉(zhuǎn)進(jìn)行估算,結(jié)果表明,柏木、銀木和香椿細(xì)根周轉(zhuǎn)率分別為0.86-1.28、0.97-1.28和1.54-2.07 a-1,香椿細(xì)根周轉(zhuǎn)率分別是柏木和銀木的1.62-1.78倍和1.43-1.62倍。3個(gè)樹(shù)種細(xì)根周轉(zhuǎn)率均表現(xiàn)為隨著直徑增大而降低的趨勢(shì),且隨著土層的增加細(xì)根周轉(zhuǎn)率顯著降低。在50-200 m2范圍內(nèi),隨著林窗面積的增加,銀木和香椿細(xì)根周轉(zhuǎn)速率呈增加趨勢(shì),除150和200 m2林窗內(nèi)細(xì)根周轉(zhuǎn)速率差異不顯著外(p0.05),其余各林窗差異均達(dá)到顯著水平(p0.05)。隨著距離林窗中心越遠(yuǎn),銀木和香椿細(xì)根周轉(zhuǎn)速率越小(p0.05)。(5)根據(jù)各影響因子的特點(diǎn),將28個(gè)因子分為細(xì)根生物學(xué)組分、土壤理化環(huán)境、林窗微氣候和生物多樣性組分4個(gè)數(shù)據(jù)集,采用RDA法均能對(duì)各組分進(jìn)行很好的排序。在不考慮組分間交互作用的情況下,4個(gè)組分分別解釋80%、66%、84%和39%的細(xì)根周轉(zhuǎn)變異。在林窗條件下,各組分之間存在相互關(guān)聯(lián),對(duì)細(xì)根周轉(zhuǎn)的影響交互作用較為顯著。細(xì)根生物學(xué)組分、土壤理化環(huán)境和林窗微氣候3者的交互作用共同解釋了40.12%的細(xì)根周轉(zhuǎn)變異。但同時(shí)也應(yīng)清楚認(rèn)識(shí)到,在林窗條件下,細(xì)根生物因子組分和土壤理化環(huán)境組分約束細(xì)根周轉(zhuǎn)特征的比例大多包含在林窗微氣候組分之中。因此,在林窗條件下,林窗微氣候的差異是導(dǎo)致細(xì)根生產(chǎn)和周轉(zhuǎn)變異的主導(dǎo)因素,但其與其它因子的共同作用對(duì)細(xì)根周轉(zhuǎn)的影響也同樣重要。綜上所述,川中丘陵區(qū)3個(gè)樹(shù)種細(xì)根有著不同存活策略,細(xì)根直徑、根序等級(jí)、土層分布和新生根出生季節(jié)對(duì)細(xì)根生長(zhǎng)、死亡、壽命和周轉(zhuǎn)的影響較大,在林窗條件下,林窗微氣候的差異是導(dǎo)致細(xì)根生產(chǎn)和周轉(zhuǎn)變異的主導(dǎo)因素,因此,適度的增加林窗面積和盡量靠近林窗中心位置可顯著降低影響銀木和香椿細(xì)根積累存活率,增加周轉(zhuǎn)效率,有利于林窗內(nèi)植物細(xì)根更新和周轉(zhuǎn),加快林窗內(nèi)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng),對(duì)柏木低效林改造綜合效益的提升有積極的意義。
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【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S718.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 Lahcen Benomar;Annie DesRochers;Guy R. Larocque;;Comparing growth and fine root distribution in monocultures and mixed plantations of hybrid poplar and spruce[J];Journal of Forestry Research;2013年02期

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本文編號(hào)：1674972