凋落物层和土壤层落叶松细根功能性状的差异和影响因子研究

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1、学校代码：10225学号：S18697学位论文凋落物层和土壤层落叶松细根功能性状的差异和影响因子研究肖立娟指导教师姓名：谷加存副教授东北林业大学申请学位级别：硕士学科专业：森林培育论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年6月授予学位单位：东北林业大学授予学位日期：2018年6月答辩委员会主席：论文评阅人：UniversityCode：10225RegisterCode：S18697DissertationfortheDegreeofMasterDifferenceofFineRootsFunctionTraitsandInfluencingFa

2、ctorsofLarixgmeliniiRupr.betweenLitterLayerandSoilLayerCandidate:XiaoLijuanSupervisor:AssociateProf.GuJiacunAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:SilvicultureDateofOralExamination:June,2017University:NortheastForestryUniversity摘要摘要细根是树木根系统中最为重要的组成部分，在养分和水分的吸收、生态系统水平碳（C）分配和养分循环

3、上发挥重要作用。在一些森林生态系统中，凋落物层中也有根系尤其是细根长入。然而，在以往的细根生理生态学的研究中，这一现象常常被忽视。与土壤层细根相比，凋落物层中的细根解剖、形态和组织化学等功能性状有何异同，基质（土壤和凋落物）理化性质对这些功能性状有重要影响并不清楚。为此，本研究以黑龙江省尚志市帽儿山地区30年生兴安落叶松（LarixgmeliniiRupr.）人工林为研究材料，于2016年的5、7、9月采用土钻法，在凋落物层和土壤表层（0-10cm）、亚表层（10-20cm，仅在7月取样）和底层（20-30cm，仅在7月取样）获取1~5级细根（其中根尖是1

4、级根，其母根为2级根，依次类推），同期测定相应垂直层的土壤和凋落物的理化性质。主要目的是：1）探索凋落物层细根和土壤层细根在解剖特征上的差异，比较它们在形态结构上的异同；2）揭示细根C和氮（N）含量以及根呼吸速率的变化，明确凋落物层和土壤表层细根功能性状的季节动态；3）分析基质理化性质对细根功能性状随垂直深度和季节变化的影响。研究结果表明：（1）凋落物层中1~3级细根的解剖特征与其他土层细根差异较大。凋落物层中2、3级细根的中柱半径均低于土壤层，1~3级细根皮层厚度、皮层厚度与中柱半径比值均高于土壤亚表层和土壤底层，1、2级细根总导管横截面积占中柱面积的比

5、例均小于土壤表层和亚表层，但1~3级细根导管平均直径则均低于土壤表层却高于亚表层。此外，在不同垂直层中，细根解剖特征对于季节变化的响应不同，如：凋落物层中细根中柱半径随季节的推移而降低，但土壤表层中1~3级细根的中柱半径均在7月份最高（59.53±1.49μm~165.03±27.97μm），而在9月份最低（54.48±8.20μm~127.68±6.54μm）。凋落物层与土壤层中细根解剖特征随着根序增加的变化规律一致，均表现为中柱半径、导管平均直径以及总导管面积比例增加，细根皮层厚度以及皮层厚度与中柱半径比值降低。（2）随着垂直层加深，细根直径变粗，而比

6、根长降低，而且这种垂直性差异主要体现在高级根上（3~5级）。但是，组织密度在各垂直层间的差异并不显著，其中土壤表层细根的组织密度最大。在季节动态上，凋落物层与土壤表层中细根直径（3~5级）、比根长（1~5级根）在季节间的变化基本一致，细根直径随季节的推移而增加，比根长随季节的推移而降低。（3）垂直深度和根序对细根的全C、全N含量以及碳氮比（C/N）都具有显著影响（P<0.05）。随着垂直层的加深，细根全N和全C含量降低，但C/N升高。凋落物层和土壤表层细根组织化学的季节性变化一致，细根的全N含量普遍随季节的推移而降-1低，且凋落物层（5月份2~5级根的平均

7、N含量为15.29±1.958m﹒g，9月份2~5级根-1的平均N含量为14.16±1.78m﹒g）普遍高于土壤表层（5月份2~5级根的平均N含量-I-摘要-1-1为14.73±0.55m﹒g，9月份2~5级根的平均N含量为13.29±0.29m﹒g）；细根全C含量随季节的变化并没有明显改变，但凋落物层也普遍高于土壤表层。（4）细根功能性状的垂直和季节变化与基质理化性质具有不同程度的联系。根解剖特征的垂直变化主要与基质的硝态氮含量和含水率有关；形态特征主要与基质的含水率以及全C、全N含量有关，但是组织密度与基质理化性质联系较弱；根中N含量和C/N主要受基质

8、的全C、全N含量影响。细根功能性状的季节变异对基质理化性质变化的响