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        毛竹林細(xì)根生長對(duì)施肥的響應(yīng)研究

        2014-12-06 07:12:44朱強(qiáng)根金愛武
        世界竹藤通訊 2014年3期
        關(guān)鍵詞:細(xì)根毛竹林徑級(jí)

        朱強(qiáng)根 金愛武 周 婧

        ( 1 麗水學(xué)院 浙江麗水 323000 2 浙江農(nóng)林大學(xué)林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院 浙江臨安 311300)

        細(xì)根是植物吸收水分和養(yǎng)分的重要器官,并與土壤緊密接觸,因此施肥管理常常是影響細(xì)根生長及動(dòng)態(tài)變化的一個(gè)重要方面[1]。在非克隆植物研究上,細(xì)根常常在貧瘠的土壤上具有更大的生物量用以吸收水分和養(yǎng)分,而在養(yǎng)分富足的土壤中則減少細(xì)根生長量,表現(xiàn)為一種“趨貧特化”[2-3];克隆植物由于存在生理整合作用,各相連分株在異質(zhì)資源的斑塊上表現(xiàn)的是一種“趨富特化”,施肥可能促進(jìn)根系的生長而實(shí)現(xiàn)克隆分工作用[4-5]。毛竹是人工經(jīng)營的重要竹種,而施肥是毛竹經(jīng)營的一項(xiàng)重要管理措施,研究施肥對(duì)細(xì)根生長的影響對(duì)于了解毛竹生物學(xué)特性和指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐均有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

        1 材料和方法

        1.1 研究區(qū)概況

        試驗(yàn)地設(shè)在浙江省遂昌縣,位于東經(jīng)118°41′ – 119°30′,北緯28°13′ – 18°49′,屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),溫暖濕潤,四季分明,雨量充沛。多年平均氣溫16.8 ℃,極端最高氣溫40.1℃,極端最低氣溫零下9.9 ℃;無霜期251 d,降水量1 510 mm;土壤pH值為4.90 ~5.50。

        1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

        在遂昌縣選取經(jīng)營管理一致、林地環(huán)境條件相同的9塊樣地,每塊樣地設(shè)置面積不小于400 m2的樣方。試驗(yàn)設(shè)3種施肥處理和2種取樣處理,每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)樣方作為重復(fù)。

        3種不同的施肥處理方式為:1 m溝施(TR1)、2 m 溝施(TR2)和3 m 溝施(TR3)。施肥時(shí)間為2013年5月19日,使用螯合型筍竹專用肥(氮∶磷∶鉀=17∶8∶5),用量為1 500 kg/hm2。根據(jù)單位面積的施肥用量計(jì)算,1 m 溝施、2 m 溝施和3 m 溝施處理下,施肥溝上的肥料使用量分別為0.14 kg/m、0.26 kg/m 和0.36 kg/m。

        細(xì)根取樣分溝上取樣和溝外取樣2種處理。取樣于2013年8月21日進(jìn)行,采用直徑46 cm土鉆分別在溝上和溝外2種位置上取樣,即在施肥溝和距離施肥溝50 cm 處鉆取土芯,深度為25 cm,每個(gè)樣方采用對(duì)角線法分別在溝上和溝外各鉆取土芯9個(gè),共鉆取162個(gè)土芯。土芯帶回實(shí)驗(yàn)室浸泡24 h,采用2 mm、1 mm和0.25 mm 套篩法把細(xì)根清洗干凈,根據(jù)細(xì)根外形、顏色、彈性等揀去死根。將活根采用根系分析儀測(cè)定不同直徑的細(xì)根根長、根尖數(shù)、根表面積和根體積;測(cè)定完畢后,再對(duì)細(xì)根樣品進(jìn)行人工直徑分級(jí),分0~1 mm(徑級(jí)I)、1~2 mm(徑級(jí)II)和2~5 mm(徑級(jí)III)等3個(gè)徑級(jí)[6],分揀完成后置于烘箱內(nèi)60 ℃下烘干至恒重,稱取細(xì)根質(zhì)量。

        1.3 數(shù)據(jù)處理

        采用SPSS14.0軟件對(duì)3種施肥方式、2種取樣位置和3種徑級(jí)的細(xì)根生物量、根長、根尖數(shù)、根表面積和根體積等生長參數(shù)進(jìn)行多因素方差分析,檢驗(yàn)各因素處理間的差異顯著性及其因素間的交互作用;另外,就各生長參數(shù)在不同施肥方式或不同取樣位置上進(jìn)行單因素方差分析,所有方差分析結(jié)果均進(jìn)行Duncan多重比較。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 毛竹林細(xì)根生長對(duì)不同施肥方式和取樣位置的響應(yīng)

        對(duì)3種施肥方式、2種取樣位置和3種徑級(jí)細(xì)根的生長參數(shù)進(jìn)行多因素方差分析,結(jié)果見表1??梢钥闯?,3種施肥方式間,各生長參數(shù)均存在極顯著差異(p < 0.001);2種取樣位置間,根長和根尖數(shù)達(dá)到了顯著差異(p < 0.05),根表面積達(dá)到極顯著差異(p< 0.001);3種細(xì)根徑級(jí)間,除根體積外,細(xì)根生物量、根長、根尖數(shù)和根表面積均存在極顯著差異(p< 0.001)。

        表1 施肥方式、取樣位置和不同徑級(jí)下細(xì)根生長量的方差分析

        毛竹林細(xì)根生長量不僅在不同施肥方式或取樣位置上存在顯著的差異,而且2者對(duì)細(xì)根的生長存在顯著的交互作用影響。根長、根尖數(shù)和根表面積均達(dá)到了顯著水平(p < 0.05),表明不同施肥方式處理下,根長、根尖數(shù)和根表面積在取樣位置上的差異表現(xiàn)不完全一致。施肥方式和取樣位置還影響了細(xì)根的徑級(jí)分布,除根體積外,根生物量、根長、根尖數(shù)和根表面積均存在顯著差異(p < 0.05)。另外,在施肥方式、取樣位置與細(xì)根徑級(jí)間的二級(jí)交互作用下,根長和根尖數(shù)存在顯著差異(p < 0.05),表現(xiàn)了根長和根尖數(shù)受多種因素的綜合影響。

        2.2 毛竹林細(xì)根生物量

        毛竹林細(xì)根生物量在TR1、TR2和TR3處理下,溝上細(xì)根生物量分別為5.16 t/hm2、5.35 t/hm2和10.54 t/hm2,溝外細(xì)根生物量分別為5.58 t/hm2、5.95 t/hm2和8.67 t/hm2,均表現(xiàn)為TR3>TR2>TR1(圖1)。細(xì)根生物量的這種變化與施肥溝上的肥料用量一致,即隨著溝上施肥用量增加,細(xì)根生物量也相應(yīng)得到了增長,其中,施肥用量為0.36 kg/m 的3 m 溝施處理下,細(xì)根生物量顯著高于1 m 溝施(施肥量0.14 kg/m)和2 m溝施(施肥量0.26 kg/m)(p < 0.001)。從取樣位置來看,毛竹林細(xì)根總生物量在3 m溝施處理下,溝上較溝外細(xì)根生物量增長了21.55%,但未達(dá)到顯著水平(p > 0.05),可能是施肥溝和距離施肥溝50 cm 處的養(yǎng)分在土壤中的移動(dòng)在一定程度上降低了溝上和溝外細(xì)根生長的差異。

        圖1 不同施肥方式和取樣位置細(xì)根生物量

        2.3 毛竹林細(xì)根長度、根尖數(shù)、根表面積和根體積

        在TR1、TR2和TR3處理下,毛竹林細(xì)根長度溝上分別為0.36 m/cm2、0.28 m/cm2和0.64 m/cm2,溝外分別為0.32 m/cm2、0.28 m/cm2和0.46 m/cm2(圖2A);毛竹林細(xì)根根尖數(shù)溝上分別為101.22個(gè)/cm2、74.16個(gè)/cm2和179.13個(gè)/cm2,溝外分別為87.50個(gè)/cm2、73.92個(gè)/cm2和125.36個(gè)/cm2(圖2B);毛竹林細(xì)根表面積溝上分別為7.07 cm2/cm2、6.21 cm2/cm2和13.15 cm2/cm2,溝外分別為5.76 cm2/cm2、5.56 cm2/cm2和8.49 cm2/cm2(圖2C)。不管溝上還是溝外,不同施肥方式下,毛竹林根長、根尖數(shù)和根表面積均一致表現(xiàn)為TR3處理顯著大于TR1和TR2處理,即以0.36 kg/m的施肥量顯著促進(jìn)了細(xì)根的生長。從取樣位置來看,與細(xì)根總生物量不同,細(xì)根根長、根尖數(shù)和根表面積在3 m溝施處理下均達(dá)到了顯著差異(p<0.05),其中,根表面積達(dá)到極顯著差異(p<0.001),可見細(xì)根根長、根尖數(shù)和根表面積能較好的反映施肥對(duì)細(xì)根生長的影響。毛竹林細(xì)根體積在3種不同施肥方式下,TR3處理下的溝上細(xì)根體積顯著高于TR1和TR2處理(p < 0.05),但溝外細(xì)根體積在施肥方式上的差異不顯著,細(xì)根體積在2種不同的取樣位置上也沒有顯著差異(圖2D)。

        2.4 毛竹林細(xì)根生長量的徑級(jí)分布

        毛竹林細(xì)根生物量、根長、根尖數(shù)和根表面積均存在不同徑級(jí)間的顯著差異(表2),從細(xì)根生物量來看,徑級(jí)I、徑級(jí)II和徑級(jí)III分別為3.56 t/hm2、1.23 t/hm2和2.08 t/hm2,表現(xiàn)為徑級(jí)I >徑級(jí)III >徑級(jí)II,其中徑級(jí)I細(xì)根生物所占比例約為一半(51.85%)。徑級(jí)I的細(xì)根長和根尖數(shù)在分別為0.34 m/cm2和105.29個(gè)/cm2,占總量比例分別為86.52%和98.51%,可見根長和根尖數(shù)的生長量主要集中分布0~1 mm 直徑的細(xì)根上。從根表面積來看,徑級(jí)I、徑級(jí)II和徑級(jí)III分別為4.95 cm2/cm2、1.86 cm2/cm2和0.90 cm2/cm2,表現(xiàn)為徑級(jí)I >徑級(jí)II >徑級(jí)III,其中徑級(jí)II和徑級(jí)III兩者之和所占比例為35.75%,在養(yǎng)分的吸收上仍表現(xiàn)出具有重要的作用。細(xì)根體積在不同徑級(jí)的分布上差異不顯著,3種徑級(jí)的細(xì)根體積幾乎各占1/3。

        圖2 不同施肥方式和取樣位置下細(xì)根的根長(A)、根尖數(shù)(B)、根表面積(C)和根體積(D)

        表2 毛竹林細(xì)根生長量的徑級(jí)分布

        3 小結(jié)

        細(xì)根是植物從土壤吸收養(yǎng)分的主要器官。調(diào)查表明,毛竹林細(xì)根平均生物量為6.87 t/hm2,與其他純林樹種相比(如杉木[7]、楊樹[6]和楠木[8]等),毛竹具有較大的細(xì)根生物量,表現(xiàn)了很強(qiáng)的土壤水分和養(yǎng)分吸收能力。毛竹林細(xì)根生長在不同的施肥方式下呈現(xiàn)顯著差異,細(xì)根生物量表現(xiàn)為3 m 溝施 > 2 m 溝施 > 1 m 溝施,與之施肥用量的多少相對(duì)應(yīng),表明隨著施肥量的增加,毛竹通過在施肥點(diǎn)上增加細(xì)根生物量以提高對(duì)肥料的吸收利用;細(xì)根根長、根尖數(shù)、根表面積和根體積作為衡量細(xì)根活力和吸收能力的主要參數(shù),在不同施肥方式下的差異也表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)。從取樣位置來看,不同細(xì)根生長參數(shù)總體表現(xiàn)為溝上大于溝外,特別在溝上施肥量達(dá)到0.36 kg/m 的3 m 溝施處理下,溝上細(xì)根根長、根尖數(shù)和根表面積均顯著高于溝外,在施肥點(diǎn)上毛竹通過增加細(xì)根生長量或細(xì)根活力來對(duì)養(yǎng)分的充分吸收利用,這種在施肥溝上(或更大的施肥量下)細(xì)根生長量增加體現(xiàn)了毛竹細(xì)根生長的“趨富特化”現(xiàn)象。另外,毛竹林細(xì)根生長在徑級(jí)上的分布主要集中在0~1 mm,特別是根長和根尖數(shù)占有比例均超過85%,表明0~1 mm 直徑細(xì)根是毛竹林土壤水分和養(yǎng)分的主要根系吸收器官。

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