基于小观察窗技术的竹林地下系统动态研究

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1、摘要基于小观察窗技术的竹林地下系统动态研究作者：周本智导师：张守攻博士研究员傅懋毅研究员、要竹林地下系统由竹林鞭系、竹林根系以及竹蔸组成，根系又由竹根和鞭根及其各级支根组成．散生竹林地下部分是一个相互连接的网络结构，形成一个庞大、复杂、有机的系统．无论是对竹林生产力形成，还是对生态功能发挥，它都具有不可替代的作用．由于竹林地下系统深藏土壤，观测和测定十分困难，对它的研究也相对薄弱，研究手段和技术是制约和限制地下部分研究发展的重要因素，尤其是对地下部分动态的研究，目前的研究手段和方法都存在一定的缺陷．小观察窗(Minirhizo廿on)技术的诞生和发展大大改善了这种状况，

2、其最大的优点是，能够对土壤中处于自然状态下的根系样品进行原位的、可重复的、周期性的、长期的动态监测，因而避免了因物理取样带来的诸多缺陷，所以，小观察窗技术被认为是根系研究技术发展中的重要里程碑．本文主要采用小观察窗技术。结合其他方法，以浙江庙山坞自然保护区暨中国林科院亚热带林业研究所庙山坞试验林场人工毛竹林为研究对象，对竹林地下系统发生、生长以及死亡分解动态进行了较为系统的研究，阐明了竹林地下系统结构和分布特征，揭示了竹林鞭系、根系生长动态特征及其与环境因子和人工经营措施的关系，秀清了竹林细根生产与周转、细根分解动态以及养分归还规律，丰富和扩展了竹林地下系统生物学和生态

3、学理论，为科学、客观、全面评价竹林地下系统对竹林生产力形成和生态功能发挥提供科学证据，同时，也为小观察窗技术在我国森林生态系统中的应用开辟先例．本文的研究成果对揭示植物根系生物学过程和生态学过程具有理论意义，对指导竹林生产经营具有实践意义．1)竹林地下系统结构和空问分布毛竹天然林竹鞭现存总重量为6179．44kg．hm‘2，占鞭根系统总量的40．52*／*，竹鞭长度达84872．99m．hm-2．竹鞭集中分布在0～30cm土层中．竹林根系现存总重量为9071．2kg．hm之，占鞭根系统总量的59．48％，其中鞭根多于竹根。根系总长度是鞭系总长度的约1000倍，根系的总表

4、面积也是鞭系的20多倍．庞大的根系长度和表面积正是竹林吸摘要收水分、养分等土壤资源的根本保证，也是竹林生产力形成的重要基础。2)竹林鞭系、根系生长动态竹林鞭系生长动态因大小年不同而有较大差异，大年竹鞭生长始于新笋开始抽枝展叶的6月初，11月底停止生长，小年竹鞭生长始于4月份，12月停止生长，小年竹鞭生长期和生长量均大于大年竹鞭。竹鞭生长量最大在盛夏的7～9月，竹鞭的相对生长量与生长时间的关系符合指数变化规律．竹鞭的生长进程表现出“慢一快一慢”的节律，可数量化划分为生长初期、盛期和末册。毛竹竹根3月下旬发生，根量密度呈波动式增长，6月中旬，竹根新根根量密度达到最大．竹根根

5、量密度随时间的增长方式可用多种模型模拟。竹根新根长度随着时间的增长符合直线模型，新根的根量密度、表面积、体积和干质量均随着时间同步增长．鞭根发生比竹根早，3月下旬之前即已经发生，7月份迅速上升，9月达到最大值，并一直保持较高水平．鞭根新报发生主要集中在7～lO月份．竹根新根根量密度最高发生在20～30cm土层，最低发生在60～70cm土层，新根表面积、体积和干质量随土壤深度的分布与根量密度基本一致．鞭根的根量密度随着土壤深度的增加呈下降趋势，最高出现在lO～20em土层，密度最大的层次比竹根浅．各土壤层次中，鞭根的密度均比竹根的大．鞭根新根的死亡始于6月下旬，7～8月和

6、11～12月是鞭根死亡较高的时期．鞭根死亡也因土壤深度不同而发生变化．上层土壤鞭根死亡量较大．3)环境因子和经营措施对竹林新根生长的影响干旱胁迫下，新根发生数量较少，根量密度下降．干旱胁迫对竹林新根长度有一定的促进作用，使新根有向含水量较高的深层土壤中生长的趋势．采用观察窗或者小观察窗技术研究植物根系时可能引起的光线泄漏，对新根发生和生长有显著的抑制作用；施肥对竹林新根发生和生长有显著的促进作用，其中，对表层土壤中新根生长影响大于深层土壤。竹林新根量和根量密度与环境因子，以及气象、土壤因子之问存在密切的相关关系．新根发生量与土壤温度、湿度、空气温度以及降雨量之问的关系均

7、表现为显著的正相关；而根量密度与土壤温度、5cra和30cm土层的±壤含水量的相关关系达极显著水平。逐步回归分析表明，对竹林新根量影响最大的环境因子是土壤温度和30cm土层土壤含水量，土温越高，土壤含水量越高，新根发生量越多．4)竹林细根生产和周转毛竹林细根全年平均现存生物量为8308kg．hm．2．毛竹细根现存生物量的季节动态表现为单蜂型，7月最高，1月最低．毛竹细根现存生物量随土壤深度增加而减少。毛竹林细根年生产量为4820．67kg．1un-2，根长生长量为7．5201×10'In．hm．2，竹林细根生产的季节动态表现为3～5月缓慢