模拟氮沉降对兴安落叶松细根动态和形态结构的影响

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细根不仅是大气C通过植物进入土壤的重要途径，而且也是植物吸收土壤养分的主要器官。从20世纪以来，随着经济的发展大气 N沉降一直呈现增加的趋势，并且可能对细根形态和动态特征存在潜在影响，而细根形态和动态特征的变化可能调节生态系统C循环。尽管先前大量研究指出N沉降可能改变细根形态和动态特征，但很多研究结果并不完全一致。与此同时，对N沉降影响细根变化的机制认识仍然不清楚。基于N沉降对细根特征影响的不确定性，在大兴安岭兴安落叶松林（Larix gmelinii）中建立了一个N添加实验，模拟N沉降对细根形态和动态特征的影响。
　　试验样地建于2010年7月，并于2011年5月开始进行N添加处理。本研究包括4个水平的N处理，即对照（0g N m-2yr-1）、低N（2.5g N m-2yr-1）、中N（5g N m-2yr-1）、高N（7.5g N m-2yr-1），每个处理包括3个重复。采用微根管技术，观测了N添加下根系形态特征（细根表面积、直径和数量）变化和动态特征（细根生产和周转）变化规律。利用石蜡切片技术，观测N添加下不同级根系解剖结构变化规律，并用解剖结构来解释细根直径变化的本质。与此同时，也测定了土壤理化性质（土壤 pH值、全C和全N等）和环境参数（温度和湿度）。
　　通过微根管观测发现，首先，在上层（0-20cm）土壤中，N添加显著降低了观测期内活细根数量和细根总的表面积，而且降低量随N添加量增加而增加，而细根的平均直径却显著增加。其次，N添加显著降低了根系生产速率，及降低了利用根系生产量估算的根系周转速率。在下层（20-40cm）土壤中，其观测结果与上层土壤有所不同。首先，在下层土壤中，低浓度的N添加显著增加了观测期内活根系数量和细根总表面积，而在高浓度N添加下没有显著变化。其次，N添加增加了下层土壤中的根系生产速率，但没有显著改变根系周转速率。通过观测根系解剖结构，同样发现低水平N添加可能显著增加根系直径，但高水平N添加没有显著改变根系直径。根系解剖结构解释了低级根（1，2，3级根）系在低水平 N处理下的直径增加可能主要是因为维管束直径增加所引起的。除此以外，N添加、土壤深度、年份以及它们之间的交互作用也对细根形态、动态和土壤理化性质产生了显著影响。
　　研究结果表明，上层土壤根系数量和表面积的减少和下层土壤根系数量的增加，暗示了大气 N沉降的增加可能会改变根系养分吸收策略和垂直分布规律。根系数量的变化，也表明植物地下C分配量的降低。N沉降下根系周转速率降低，可能通过增加根系寿命，增加了根系碳在土壤中的滞留时间，进而降低了土壤C循环速率。土壤深度和年份对根系形态特征和动态特征的影响，说明环境因素也可能显著影响根系生产和周转，进而影响生态系统C动态。

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作者
闫国永;
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作者单位

东北林业大学;

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授予单位东北林业大学;
学科生态学
授予学位硕士
导师姓名王晓春,王庆贵;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类兴安落叶松;
关键词
氮沉降; 兴安落叶松林; 土壤碳循环; 细根动态; 形态结构;

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