论文部分内容阅读
植物根系死亡后经过淋溶、破碎作用和土壤微生物的分解这一过程可产生二氧化碳(CO2),释放养分,生成复杂有机化合物,对植物和土壤生物有至关重要的作用。在以往的根系分解研究中存在着一些问题,例如:(1)在一些森林生态系统中,凋落层生长着大量的根系,然而以往研究者主要关注土壤层的根系分解情况,往往忽视了凋落层根系的分解;(2)目前,凋落袋法被广泛应用于根系分解的研究中,然而这一方法将根系与半分解凋落叶、土壤以及一些土壤中的生物进行隔绝,不能真实地反映出根系在自然环境下的分解情况,可能会对估算根系分解速率产生一定的偏差;(3)以往对根系分解的研究手段多局限于径级法,难以反映吸收根与运输根在分解过程中的区别。针对以上问题,本研究以四川省雅安市雨城区碧峰峡保护区的常绿阔叶树木荷(Schima superba)和红淡比(Cleyera japonica)的根系为研究材料,采用根序分级与根功能分类为研究框架,将根系分为1–3级(吸收根组)、4–5级(运输根组)和6级(运输根组),通过改进的凋落袋法(即根系与半分解凋落叶、腐殖土进行混合)模拟根系在凋落层、腐殖层的自然分解环境(将与半分解凋落叶混合的凋落袋放置到半分解凋落层、与腐殖土混合的凋落袋放置到腐殖层),进行为期1年的分解试验。在此期间每隔4个月对根系凋落袋进行回收处理并测定其残余质量以及化学元素含量。主要探讨以下几个内容:(1)根系在半分解凋落层(O层)和腐殖层(A层)分解速率的差异;(2)半分解凋落叶与根系的混合是否对根系分解产生影响;(3)腐殖土与根系的混合是否对根系分解产生影响;(4)吸收根组根系和运输根组根系分解速率的差异。主要研究结果如下。(1)根系基质方面,木荷和红淡比的吸收根组(1–3级)和运输根组(4–5级、6级)的基质质量存在显著差异。木荷和红淡比1-3级吸收根的氮(N)、磷(P)含量显著高于4-5级和6级运输根,钾(K)、镁(Mg)元素的含量显著低于4-5级和6级运输根,木荷1-3级吸收根的碳(C)和锰(Mn)元素含量与运输根无显著差异,红淡比C、Mn元素的含量显著低于运输根。分解试验表明:两个树种的根系无灰分质量残留率与初始P元素含量呈显著正相关,与K元素无灰分质量残留率呈显著负相关,其中木荷的根系无灰分质量残留率还与Mg元素呈显著负相关,红淡比与Mn元素呈极显著负相关。(2)位置效应方面,传统凋落袋法的中木荷和红淡比在O层的根系无灰分质量残留率与A层根系无显著差异(除木荷4-5级运输根在O层的无灰分质量残留率显著低于A层)。分解1.0 a后,木荷O层纯根系平均质量损失了25.3%,A层纯根系(20.1%);红淡比O层纯根系质量损失了18.6%,A层纯根系质量损失了17.9%。另外,两个树种在O层1–3级吸收根、4–5级和6级运输纯根系的分解系数(k)大于A层纯根系。(3)混合效应方面,与半分解凋落叶、腐殖土的混合均显著加速了的两个树种各层1–3级吸收根系的分解。木荷和红淡比1–3级吸收根系与半分解凋落叶、腐殖土混合后的C、N、P、K、Mg残留率均小于同层纯根系,其中与半分解凋落叶混合Mn元素残留率大于同层纯根系。木荷和红淡比的4–5级运输根与半分解凋落叶、腐殖土混合后C、N、K元素残留率显著低于同层纯根系,O层与半分解凋落叶混合的根系Mn元素残留率显著高于同层纯根系。(4)根组效应方面,两个树种的吸收根和运输根的分解均具有极显著差异。分解1.0 a后,木荷和红淡比O层和A层的1-3级纯根系的无灰分质量残留率均显著高于4-5级和6级运输根。对于混合的根系来说,木荷和红淡比与半分解凋落叶混合的1-3级吸收根的无灰分质量残留率均显著低于4-5级和6级运输根。综上,本研究表明:传统凋落袋法的两个树种的根系在凋落层的分解速率几乎与腐殖层无显著差异,1-3级纯吸收根的分解速率显著大于4-5级和6级运输根。采用改进凋落袋法后,与半分解凋落叶、腐殖土混合均加速了两个树种的根系(尤其是吸收根)的分解速率,同时在根组方面表现出吸收根分解速率显著快于运输根的结果。此外,两个树种的4-5级和6级运输根在质量损失和元素动态上均表现出相似的结果。这说明传统的凋落袋法由于将半分解凋落叶和腐殖质土与分解中的根系隔离,从而影响了根系分解过程,根系(尤其是低级根系)的早期分解速率被低估。