两种林窗条件下柏木人工林细根分解研究

两种林窗条件下柏木人工林细根分解研究细根是地下凋落物的主要组成部分,也是林地土壤养分库的主要来源。细根分解是人工林地土壤养分归还的一个重要途径,深入研究细根分解有助于了解森林生态系统能量流动与物质循环。本文以川中丘陵区柏木人工林为研究对象,采用土块法采样,研究川中丘陵区柏木不同根序细根形态和生物量的根序分配规律,分解袋法研究不同根序细根在人工更新林窗(LR)、天然更新林窗(LZ)和柏木人工林下(CK)1a内的分解动态和养分释放动态,为川中丘陵区柏木人工林地力维持和生态系统服务功能的提升提供参考。研究结果如下：(1)柏木人工林细根总生物量平均值为1978.44kg/hm2,其中,活细根和死细根分别为1819.67和158.77kg/hm2,占细根总生物量的91.9%和8.1%。随着土壤深度增加,柏木细根生物量表现出显著减少的规律(P<0.05),85.98%的细根集中生长在0-20cm土层。柏木人工林不同根序细根生物量和形态特征具有明显的变化规律。柏木1级根比根长和根长密度最高,直径和生物量最小；5级根比根长和根长密度最小,直径和生物量最大。随着根序等级的升高,细根生物量和直径显著增加(P<0.05),而比根长和根长密度降低。随着土壤深度增加,柏木1-5级根生物量、比根长和根长密度逐渐减小(P<0.05),而直径逐渐增加(P>0.05)。细根形态和生物量垂直分布规律与土壤资源有效性密切相关。(2)柏木细根在前90d分解最快,CK、LZ和LR中柏木细根质量分别损失10.85%、13.49%和15.26%；随着时间的推移,分解速率减缓,分解1a后,残留率分别为81.04%、77.20%和75.48%。柏木细根分解速率呈现LR>LZ>CK的变化规律,可见,人造林窗条件下有利于细根的分解。柏木1-5级根前期分解最快,后期分解缓慢,分解速率均随根序等级增加而减小。分解1a后,柏木人工林下(CK)1-5级细根年分解率分别为23.58%、21.11%、19.48%、17.09%和13.63%。与CK相比,林窗条件下(LZ和LR)1-5级根年分解速率显著高于柏木人工林下(P<0.05),但LR和LZ之间差异不显著(P>0.05)。(3)利用Olsen非线性指数方程Xt/Xo=e-kt对林窗条件下和柏木人工林下柏木不同根序细根分解过程拟合。结果表明,所有指数模型相关系数均在0.81以上,细根年分解常数为0.1372-0.3047,在林窗内(LZ和LR)和柏木人工林下差异显著(P<0.05)。柏木细根干物质分解50%需要的时间为747-1769d,分解到95%需要的时间为3505-7890d。柏木细根分解1a的实测细根年分解率与预测年分解率较为接近。(4)随着柏木细根根序等级升高和直径增加,柏木1-5级细根分解速率降低。线性回归拟合结果显示,直径和根序分别能解释柏木细根84.4%和95.0%的年分解速率变化。可见,直径和根序对细根分解有重要影响。柏木细根分解速率与细根初始碳浓度、C/P和C/N显著负相关(P<0.05),与细根初始氮浓度、磷浓度和钾浓度呈显著的正相关(P<0.05)。柏木细根分解速率与土壤水解氮、有效磷和速效钾呈显著正相关关系(P<0.05),与土壤全氮和全磷也呈正相关但不显著(P>0.05)。细根分解与土壤含水量和温度呈正相关关系,但与土壤含水量相关性不显著(P>0.05)。(5)研究期内,柏木细根养分浓度随分解时间推移而呈动态变化。在林窗内和柏木人工林下柏木1-5级根la的分解过程中C、P和K浓度表现为下降趋势,前期下降较快,后期下降较缓；N和Mg浓度始终表现为增加趋势,但Ca浓度表现为先增加后下降的趋势。细根分解释放是土壤养分的重要来源,柏木细根各养分质量残留变化规律不同。在1a分解期内,林窗内和柏木人工林下柏木1-5级根的C、P和K质量残留均呈释放趋势,分解前90d释放迅速,随时间推移,释放减缓。所有1级根和LR内2级根N质量残留呈释放-富集-释放的变化规律,而CK和LZ内2-5级根及LR内3-5级根N质量残留呈富集-释放的变化规律。两种林窗条件下和CK中柏木1-5级根Mg质量残留整体呈现释放-富集的变化规律。Ca的质量残留在CK和L