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在大气CO2浓度升高的背景下,如何在满足速生丰产人工林重要碳库——木材需求基础上,增加土壤碳固定和维持土壤养分平衡,是人工林可持续经营面临的重大课题。地力衰退是我国华南地区桉树人工林面临的重要生态问题之一。细根是植物和土壤物质流通的重要纽带,也是土壤养分输出与输入的关键环节,研究其生长、分解和养分归还对探讨桉树人工林地力衰退具有重要意义。细根分解前期受环境因子影响较大,分解袋布置时间所处的季节是否会造成细根分解常数k值的变异还不清楚。本文以中国南亚热带4.5年生尾叶桉人工林为对象,研究了其细根生长动态、生产量和周转量,以及利用三次分解袋布置:冬季起始、春季起始、夏季起始的细根分解试验,研究了分解起始时间和细根径级对细根分解的影响,获得了以下主要结果:
1)在总细根(<2 mm)组成中,在<0.5、0.5-1、1-2 mm径级上的活细根平均比例分别为33.6%、26.8%、32.7%,在<1和1-2 mm径级上的死细根平均比例分别为3.2%和3.7%。细根(<2 mm)集中分布在土壤表层,在土壤0-60 cm范围内,表层0-10 cm细根占了59%。活细根呈现出明显的季节动态,表现为单峰型,7-9月各径级的细根生长最快,这与该区域水热条件一致;而死细根生物量呈双峰型,峰值分别出现在5月和11月。
2)基于连续钻取土芯法,估算得出的细根(<2 mm)生产量为45.4 gm-2year-1,周转速率为0.58year-1,周转量为48.3 gm-2year-1;基于内生长土柱法,估算得出的细根(<2 mm)生产量为42.7 gm-2year-1,周转速率为0.55year-1,周转量为45.8 gm-2year-1。两种方法得出的细根(<2 mm)年生产量和年周转量占地上凋落物年输入量的10%左右。较少的细根年周转量一定程度上减弱了细根在土壤有机碳积累和养分归还中的作用。
3)细根分解过程中干物质残留率一般表现为,夏季起始最低,冬季起始最高。重复测量方差分析表明,不同起始时间的干物质残留率在<1、1-2、2-3 mm径级均差异显著(P=0.000)。不同径级的干物质残留率在春季起始差异显著(P=0.009),而在冬季起始(P=0.054)和夏季起始(P=0.794)差异不显著。
4)分解起始时间的温度越高,细根分解常数k值越大。起始时间造成细根分解常数k值很大的变异,细根在<1、1-2、2-3 mm径级的变动系数分别为15.5%、22.7%和29.1%。分解前期的土壤温度对物质损失的作用大于分解后期,导致了细根分解常数k在分解起始时间上的变异。细根径级越小,其分解常数k值越大。不同径级细根分解常数k值存在差异,在冬季起始和春季起始差异较大,变动系数为15.0%和14.4%;在夏季起始变异差异很小,变动系数为1.6%。细根分解常数k值与初始碳:氮比负相关,或与初始氮浓度正相关。
5)在一年期细根分解过程中,氮总动态表现为先固持,一直到干物质损失30%左右时(此时氮含量约为初始值1.2倍)转为释放。磷总动态表现为先释放,到干物质损失10%左右时,开始轻微固持或保持不变,直到干物质损失约30%时,磷再次转为释放。分解起始时间对氮和磷释放的效应较弱且不一致。径级对氮释放的效应表现为,径级越高,细根固持氮越多,这与细根初始碳∶氮比正相关。径级对磷释放的效应不一致。