三峽庫區(qū)馬尾松細(xì)根分解及其養(yǎng)分釋放

王 娜，程瑞梅*，肖文發(fā)，沈雅飛

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所國家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091；2.南京林業(yè)大學(xué)南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210037)

三峽庫區(qū)馬尾松細(xì)根分解及其養(yǎng)分釋放

王 娜1,2，程瑞梅1,2*，肖文發(fā)1,2，沈雅飛1,2

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所國家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091；2.南京林業(yè)大學(xué)南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210037)

三峽庫區(qū)；馬尾松；細(xì)根分解；養(yǎng)分釋放

1 材料與方法

1.1 研究地概況

圖1 土壤表層(010 cm)的平均溫濕度Fig.1 Ttemperature and moisture at 010 cm soil layer

1.2 研究方法

1.2.2 化學(xué)成分分析 植物根樣采用C-N元素分析儀測(cè)定馬尾松細(xì)根C、N含量，HNO3-H2O2消解-ICP法測(cè)定細(xì)根P、K、Ca、Mg元素含量(相關(guān)實(shí)驗(yàn)均通過3次重復(fù)實(shí)驗(yàn))。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

式中,W0為細(xì)根初始干重(g)，Wi為細(xì)根分解t時(shí)間后的干重，C0為細(xì)根初始養(yǎng)分濃度，Ci為細(xì)根分解t時(shí)間后的養(yǎng)分濃度。

Person相關(guān)分析法分析土壤溫度和濕度對(duì)細(xì)根分解的影響。數(shù)據(jù)的前期處理、統(tǒng)計(jì)分析及繪圖分別在Excel2010、SPSS19.0和SigmaPlot11.0中完成。

2 結(jié)果與分析

2. 1 馬尾松不同徑級(jí)細(xì)根初始化學(xué)成分

表1 馬尾松不同徑級(jí)細(xì)根養(yǎng)分初始濃度Table 1 Nutrient concentration in different diameters fine roots of Pinus massoniana(mean±SE, n=3)

小寫字母不同代表差異顯著(p<0.05)，相同代表差異不顯著(p<0.05)。

2.2 馬尾松不同徑級(jí)細(xì)根分解速率

圖2 馬尾松不同徑級(jí)細(xì)根殘留物重量變化Fig.2 Dynamics in the remaining mass of Pinus massoniana fine root with different diameters

2.3 馬尾松不同徑級(jí)細(xì)根分解速率與土壤溫濕度的相關(guān)性

表2 馬尾松不同徑級(jí)細(xì)根分解速率與土壤溫濕度的

Person相關(guān)性

Table 2 Person correlations between soil tempera-

ture of moisture anddecomposition rate ofPinusmassonianafine root with different diameters

影響因子influencefactor<0.5mmrp0.51mmrp12mmrp土壤溫度soiltemperature0.6170.0140.8170.0000.9670.000土壤濕度soilhumidity0.2060.4610.3560.1920.7320.002

2.4 馬尾松不同徑級(jí)細(xì)根分解過程中養(yǎng)分保持率變化

圖3 馬尾松細(xì)根分解過程中養(yǎng)分保持率Fig.3 Change in nutrient remaining rate of Pinus massoniana roots with different diameters during root decomposition

3 討論

3.1 細(xì)根分解速率

3.2 細(xì)根養(yǎng)分釋放

元素本身的特性和在根系中存在的形態(tài)也可能影響細(xì)根養(yǎng)分釋放[7]。馬尾松細(xì)根C、K、Mg元素表現(xiàn)為釋放，Ca元素表現(xiàn)為富集，與李吉枚等[32]、翟明普等[35]、Yang等[36]的研究結(jié)果類似。元素C、K、Mg在植物組織中較為活躍，移動(dòng)性較強(qiáng)，其中元素K還是非植物細(xì)根的結(jié)構(gòu)性成分，不需要微生物活動(dòng)的參與，最易受到外界環(huán)境條件如降水導(dǎo)致的淋溶過程等的影響，而Ca是植物組織內(nèi)穩(wěn)定性強(qiáng)的元素，移動(dòng)性差，并且是植物組織的構(gòu)建成分[37]，因此表現(xiàn)出不同程度的釋放或富集模式。

4 結(jié)論

本研究分析了不同徑級(jí)馬尾松細(xì)根分解速率以及細(xì)根分解過程中C、N、P、K、Ca、Mg養(yǎng)分釋放動(dòng)態(tài)變化，得出以下結(jié)論：

1) 細(xì)根分解速率與土壤溫度和直徑大小呈顯著相關(guān)。其中細(xì)根分解速率隨溫度的升高而增大，隨直徑的增大而減小；

3) 在細(xì)根分解過程中，元素初始養(yǎng)分濃度、降水、土壤養(yǎng)分狀況，以及元素本身的特性和在根系中存在的形態(tài)都影響細(xì)根養(yǎng)分釋放。

[1] Yuan Z，Chen H.Fine root biomass，production， turnover rates，and nutrient contents in boreal forest ecosystems in relation to species，climate，fertility，and stand age：literature review and meta-analyses[J].Critical Reviews in Plant Sciences，2010，29 (4)：204-221.

[2] 陳 曦，張乃莉，周曉梅，等.細(xì)根分解研究進(jìn)展及存在問題[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2012，(2)：36-40.

[3] 林成芳，楊玉盛，陳光水，等.杉木人工林細(xì)根分解和養(yǎng)分釋放及化學(xué)組成變化[J].亞熱帶資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2008，3(1)：15-23.

[4] 王存國，韓士杰，周玉梅，等.長白山闊葉紅松林群落的細(xì)根現(xiàn)存量及養(yǎng)分內(nèi)循環(huán)[J].林業(yè)科學(xué)，2012，48(3)：0148-0153.

[5] 王瑞麗，程瑞梅，肖文發(fā)，等.三峽庫區(qū)馬尾松人工林細(xì)根生產(chǎn)和周轉(zhuǎn)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，23(9)：2346-2352.

[6] 肖文發(fā)，雷靜品.三峽庫區(qū)森林植被恢復(fù)與可持續(xù)經(jīng)營研究[J].長江流域資源與環(huán)境，2004，13(2)：138-144.

[7] 林成芳.中亞熱帶森林細(xì)根分解動(dòng)態(tài)及影響因素[D].福建：福建師范大學(xué)，2008.

[8] 羅 達(dá).南亞熱帶格木、馬尾松幼齡純林及其混交林碳氮特征研究[D].北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院，2014.

[9] 王衛(wèi)霞.南亞熱帶不同樹種人工林生態(tài)系統(tǒng)碳氮特征研究[D].北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院，2013.

[10] 葛曉改，肖文發(fā)，曾立雄，等.三峽庫區(qū)不同林齡馬尾松土壤養(yǎng)分與酶活性的關(guān)系[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，(02)：445-451.

[11] Berg B，McClaugherty C.Plant Litter：Decomposition, Humus Formation，Carbon Sequestration[J].Berlin: Springer，2003.

[12] Lin C F, Yang Y S, Guo J F,etal.Fine root decomposition of evergreen broadleaved and coniferous tree species in mid-subtropical China: dynamics of dry mass, nutrient and organic fractions[J].Plant Soil，2010，338：311-327.

[13] 許玉慶，項(xiàng)文化，曾葉霖,等.中國森林生態(tài)系統(tǒng)細(xì)根分解格局及調(diào)控因子研究進(jìn)展[J].廣西林業(yè)科學(xué)，2015，44(2)：149-155.

[14] 王新源，趙學(xué)勇，李玉霖,等.環(huán)境因素對(duì)干旱半干旱區(qū)凋落物分解的影響研究進(jìn)展[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，11：3300-3310.

[15] Silver W L，Myia R K.Global patterns in root decomposition: comparisons of climate and litter quality effects[J].Oecologia，2001，129(3)：407-419.

[16] Hishi T.Heterogeneity of individual roots within the fine root architecture: causal links between physiological and ecosystem functions[J].Journal of Forestry Research，2007，12(2)：126-133.

[17] 勒貝貝，國慶喜.蒙古櫟、白樺根系分解及養(yǎng)分動(dòng)態(tài)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，(8)：2416-2424.

[18] Fan P P，Guo D L.Slow decomposition of lower order roots: a key mechanism of root carbon and nutrient retention in the soil[J].Oecologia，2010，163(2)：509-515.

[19] 劉利芳，徐程楊.影響森林細(xì)根分解的機(jī)理研究進(jìn)展[J].山東林業(yè)科技，2012，3：0097-0105.

[20] Sun T，Mao Z J，Han Y Y.Slow decomposition of very fine roots and some factors controlling the process: a 4-year experiment in for temperate tree species[J].Plant and Soil，2013，372(1)：445-458.

[21] Chen H，Harmon M E，Grifiths R E.Decomposition and nitrogen relaese from decomposing woody roots in coniferous forests of the Pacific Northwest[J].Can J For Res，2001，31：246-260.

[22] Langley J A， Hungate B A.Mycorrhizal controls on below-ground litter quality[J].Ecology，2003，84：2302-2312.

[23] Langley J A，Chapman S K，Hungate B A.Ectomycorrhizal colonization slows root decomposition：the postmortem fungl legacy[J].Ecology Letters，2006，9：955-959.

[24] Koide R T，Malcolm G M.N concentration controls decomposition rates of different strains of ectomycorrhizal fungi[J].Fungal Ecology，2009，2：197-202.

[25] 王存國，陳正俠，馬承恩，等.細(xì)根異速分解的3各可能影響途徑[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，4(38)：123-128.

[26] Wang W，Zhang X Y，Tao N，etal.Effects of litter types, microsite and root diameters on litter decomposition in Pinus silvestris plantations of north China[J].Plant and Soil，2014，374(1-2)：677-688.

[27] Hobbie S E，Vitousek P M.Nutrient limitation of decomposition in Hawaiian forests[J].Ecology，2000，81：1867-1877.

[28] 王 瑾，黃建輝.暖溫帶地區(qū)主要樹種葉片凋落物分解過程中主要元素釋放的比較[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，25(3)：375-380.

[29] Chen H，Harmon M E，Sexton J，etal.Fine-root decomposition and N dynamics in coniferous forests of the Pacific Northwest，USA[J].Canadian Journal of Forest Research，2002，32：320-331.

[30] Guo L B，Halliday M J，Gifford R M.Fine root decomposition under grass and pine seedlings in controlled environmental conditions[J].Applied Soil Ecology，2006，33(1)：22-29.

[31] 張秀娟，吳 楚，梅 莉，等.水曲柳和落葉松人工林根系分解與養(yǎng)分釋放[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17(8)：1370-1376.

[32] 李吉枚，張毓?jié)罱ㄙF，等.模擬氮沉降對(duì)天山云杉細(xì)根分解及其養(yǎng)分釋放的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2015,35(1)：0182-0188.

[33] Ostertag R，Hobbie S E.Early stages of root and leaf decomposition in Hawaiian forest effect of nutrient availability[J].Oecologia，1999，121：564-573.

[34] Lambers H，Brundrett M C，Raven J A，etal.Plant mineral nutrition in ancient landscapes：high plant species diversityon infertile soils is linked to functional diversity for nutritional strategies[J].Plant and Soil，2011，348:7-27.

[35] 翟明普，蔣三乃，賈黎明.楊樹刺槐混交林細(xì)根養(yǎng)分動(dòng)態(tài)研究[J]，林業(yè)科學(xué)，2004，40(4)：0046-0051.

[36] Yang Y S，Chen G S，Guo J F，etal.Decomposition dynamic of fine roots in a mixed forest of Cunninggamia laceolate and Tsoongiodendron odorum in midsubtropics[J].Annals of Forest Science，2004，61：65-72.

[37] 陳靈芝，黃建輝，嚴(yán)昌榮.中國森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)[M].北京：中國氣象出版社，1997.

(責(zé)任編輯：崔 貝)

Fine Root Decomposition and Nutrient Release ofPinusMassonianain the Three Gorges Reservoir Area

WANGNa1,2,CHENGRui-mei1,2,XIAOWen-fa1,2,SHENYa-fei1,2

(1.Laboratory of Forest Ecology and Environment, Research Institute of Forest Ecology, Environment and Protection, Chinese Academy of Forestry,Beijing 100091, China; 2.Co-Innovation Center for Sustainable Forestry in Southern China, Nanjing Forestry University,Nanjing 210037, Jiangsu, China)

Three Gorges Reservoir Area;Pinusmassoniana; fine root decomposition; nutrient release

10.13275/j.cnki.lykxyj.2017.01.003

2016-02-01

十三五國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFD0600204)、科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)(2014FY120700)、十二五科技支撐計(jì)劃(2015BAD07B04)。

王 娜，女，在讀碩士。主要研究方向：森林生態(tài)學(xué)。電話：18600607476。E-mail: 13121498454@163.com。通訊地址：北京市海淀區(qū)香山路東小府1號(hào)中國林科院森環(huán)森保所。
* 通訊作者：程瑞梅，研究員。主要研究方向：群落生物多樣性和森林生態(tài)。E-mail: chengrm9533@sina.com

S791.248

A

1001-1498(2017)01-0018-07