台湾桤木幼林地细根生长与土壤抗蚀能力研究

论文摘要

本文研究了四川省丹棱县三种林草复合模式林地的细根生物量、土壤物理性质、水稳性团聚体含量和有机质含量以及它们与土壤抗蚀性的关系。三种林草复合模式分别为台湾桤木—黑麦草模式、台湾桤木—自然草模式、四川桤木—自然草模式（对照）。结果表明:（1）林地内细根和草根分布与生长特征①台湾桤木—黑麦草林地、台湾桤木—自然草草林地、四川桤木—自然草林地细根年生物量分别为5.7796t/hm2、3.8005t/hm2、3.6948t/hm2,草根年生物量分别为0.9074t/hm2、1.8606t/hm2、1.8827t/hm2。②三种复合模式林地内,根系总生物量在土壤中的垂直分布规律均表现为上层＞中层＞下层,且各层细根生物量所占百分比亦接近,但黑麦草与自然草草根生物量在土壤中的垂直分布特征不同。台湾桤木—黑麦草林地:上、中、下层细根生物量比例为41:33:26,上、中、下层草根生物量比例为79:21:0;台湾桤木—自然草林地:细根生物量比例为40.38:22,草根生物量比例为56:25:19;四川桤木—自然草林地比例约为40:36:24,草根生物量比例为57:24:19。③台湾桤木—黑麦草林地内,直径≤1mm、1～2mm细根生物量分别为2.7770t/hm2、3.0026t/hm2,其中≤1mm细根在土壤上、中、下层所占比例分别为52%、43%、48%;台湾桤木—自然草林地内,≤1mm、1～2mm细根生物量分别为1.9187t/hm2、1.8818t/hm2,≤1mm细根在各土层所占比例分别为65%、45%、35%;四川桤木—自然草林地内,≤1mm、1～2mm细根生物量分别为1.9800t/hm2、1.7148t/hm2,≤1mm细根在各土层所占比例分别为64%、50%、42%。④台湾桤木—黑麦草林地内,直径≤1mm、1～2mm活细根生物量分别占同径级细根总生物量的73%、81%;台湾桤木—自然草林地内,分别占90%、77%;四川桤木—自然草林地内,分别占91%、74%。⑤三种模式林地内,根系总生物量月变化均呈现出双峰型,峰值出现在6～7月和9月,最低值均出现在1月。上层根系生物量积累量大,变化趋势明显,对根系总生物量月变化曲线的影响最大。⑥≤1mm细根与草根生物量积累量的垂直分布以及月变化动态呈现出明显的规律性,决定着根系总生物量的垂直分布及月变化规律,而1～2mm细根的垂直分布及月变化的规律性较弱。（2）林地内土壤理化性质的变化①三种模式林地内,土壤容重随土层的加深逐渐增大;毛管孔隙度和总孔隙度的垂直变化趋势相反。土壤容重与孔隙度月变化趋势不明显。②三种模式林地内,＞5mm水稳性团聚体含量与水稳性团聚体总量的垂直空间变化趋势为:上层＞中层＞下层。③水稳性团聚体总量最大值均出现在9月,最低值出现在1～5月。台湾桤木—黑麦草林地最大值207.22%,月均值189.74%;台湾桤木—自然草林地最大值208.64%,月均值187.80%;四川桤木—自然草林地最大值205.29%,月均值183.76%。④＞5mm水稳性团聚体含量在9月有明显增加,三种模式林地内含量相差不大,平均值为111.45%。⑤就提高土壤中＞5mm、3～5mm水稳性团聚体、水稳性团聚体总量以及减少1～2mm水稳性团聚体含量而言,直径≤1mm细根的作用显著,草根的作用也不可忽视。⑥三种模式林地内,土壤有机质含量的垂直分布规律:上层＞中层＞下层。台湾桤木—黑麦草林地全年有机质总量327.37g/kg,最大值出现在9月（84.37g/kg）;台湾桤木—自然草林地全年有机质总量311.10g/kg,最大值出现在7月（71.5g/kg）;四川桤木—自然草林地全年有机质总量337.10g/kg,最大值出现在9月（80.70g/kg）。⑦≤1mm根系生物量与土壤有机质含量相关系数最大(0.832**)。有机质含量与＞5mm、3～5mm水稳性团聚体以及水稳性团聚体总量之间呈极显著正相关,与0.25～0.5mm、1～2mm水稳性团聚体呈极显著负相关。（3）不同林草复合模式林地土壤抗蚀性评价通过与土壤抗蚀性相关指标的主成分分析,三种模式林地内,各层土壤的抗蚀综合指数均为:上层＞中层＞下层;三种模式林地土壤抗蚀平均综合指数为台湾桤木—黑麦草林地（1.041）＞台湾桤木—自然草林地（-0.248）＞四川桤木—自然草林地（-0.793）。台湾桤木—黑麦草林地在增强土壤抗蚀能力方面具有良好的发展态势。综上,5年生台湾桤木与黑麦草复合模式地下部分空间分布在幼林时期竞争较小,在改良土壤、提高土壤抗蚀性方面具有较为明显的作用,可以在四川西缘地区退耕还林工程及生态恢复工程中加以应用,在其适生范围内大面积推广。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 土壤抗蚀能力评价研究综述
• 1.1.1 土壤抗蚀性概念
• 1.1.2 土壤抗蚀性评价研究进展
• 1.1.3 主要研究成果与存在问题
• 1.2 植物根系对土壤抗蚀能力影响研究概述
• 1.2.1 植物根系对土壤抗蚀能力的影响
• 1.2.2 林木细根对土壤抗蚀能力的影响
• 1.2.3 不同植被和经营条件对土壤抗蚀能力的影响
• 1.3 台湾桤木研究进展
• 1.4 本研究的目的和意义
• 2 试验地概况及研究方法
• 2.1 试验地概况
• 2.2 研究内容与方法
• 2.2.1 细根和草根生物量的测定
• 2.2.2 土壤水稳性团聚体含量的测定
• 2.2.3 土壤理化性质的测定
• 2.3 数据处理及分析
• 3 结果与分析
• 3.1 三种模式林地内林草根系生物量及动态
• 3.1.1 林地内直径≤1mm细根生物量及月变化
• 3.1.2 林地内直径1～2mm细根生物量及月变化
• 3.1.3 林地内草根生物量及月变化
• 3.1.4 林地内林草根系总生物量及月变化
• 3.2 三种模式林地的土壤物理性质
• 3.3 三种模式林地内水稳性团聚体含量比较
• 0.25mm水稳性团聚体含量比较'>3.3.1 三种模式林地内>0.25mm水稳性团聚体含量比较
• 5mm水稳性团聚体含量比较'>3.3.2 三种模式林地内>5mm水稳性团聚体含量比较
• 3.4 三种模式林地内土壤有机质含量动态
• 3.4.1 林地内有机质含量及垂直分布
• 3.4.2 林地内有机质含量月变化
• 3.5 林地内细根、草根和各抗蚀指标之间的相关性分析
• 3.5.1 林草根系与林地内水稳性团聚体含量的相关性分析
• 3.5.2 林草根系与林地内土壤有机质含量的相关性分析
• 3.5.3 林地内土壤有机质含量与水稳性团聚体含量的相关性分析
• 3.6 林地土壤各抗蚀指标间的主成分分析
• 3.6.1 数据标准化
• 3.6.2 不同模式林地土壤抗蚀性能主成分分析
• 4 结论与讨论
• 4.1 林地内细根和草根分布与生长特征
• 4.1.1 根系生物量积累及垂直分布规律
• 4.1.2 根系生物量的月动态变化
• 4.2 林地内根系生长与土壤理化性质间的相互影响
• 4.2.1 土壤容重与孔隙度
• 4.2.2 土壤水稳性团聚体含量
• 4.2.3 土壤有机质含量
• 4.3 不同林草复合模式土壤抗蚀能力综合评价
• 5 进一步研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 发表文章情况