杉木生物量分配及根系可塑性對異質(zhì)供磷的響應(yīng).pdf

1、磷素是植物生長發(fā)育的必需營養(yǎng)元素之一,磷素不足是限制目前人工林產(chǎn)量的重要因素。由于南方酸性土壤對磷的強(qiáng)烈化學(xué)固定作用,導(dǎo)致南方林區(qū)土壤有效磷極度缺乏,而林地中又有大量林木不能利用的土壤儲備態(tài)磷,形成了土壤全供磷量高,而林木可吸收利用的有效磷低,林木表現(xiàn)出“遺傳學(xué)缺磷”的矛盾。根作為植物長期適應(yīng)陸地環(huán)境而發(fā)展起來的向地生長器官,通過長期的進(jìn)化和對環(huán)境條件的適應(yīng),形成了植物根系的多種功能,其中通過根系的拓展來提高對土壤磷的有效吸收是植物在進(jìn)

2、化過程中形成的重要適應(yīng)形狀,這對于充分挖掘南方林區(qū)土壤的難溶性磷具有重要理論和現(xiàn)實意義。
　　 杉木(Cunninghamia lanceolata)是我國南方特有的重要商品用材樹種,具有材質(zhì)優(yōu)異、單產(chǎn)高、速生豐產(chǎn)性能顯著等特點。導(dǎo)師課題組研究發(fā)現(xiàn)的耐低磷的杉木基因型在土壤有效磷低于一般基因型所需的濃度時仍有較高的產(chǎn)量,其可通過根系分泌有機(jī)酸活化土壤難溶性磷以適應(yīng)低磷脅迫。目前有關(guān)杉木高效利用土壤難溶性磷的研究逐漸增多,但較多是

3、在均一性供磷條件下進(jìn)行的,而實際上森林土壤養(yǎng)分在空間上多呈斑塊狀分布,養(yǎng)分異質(zhì)性高,用均一性供磷條件下得到的研究結(jié)果可能與實際有較大差異。
　　 有鑒于此,本文以杉木種子園單株采種的半同胞杉木苗為研究對象,通過構(gòu)建異質(zhì)和同質(zhì)磷脅迫環(huán)境,采用根系圖像分析系統(tǒng)定量測定根系的形態(tài)學(xué)可塑性,分析杉木在異質(zhì)磷斑塊脅迫下生物量分配格局的變化,比較異質(zhì)和同質(zhì)供磷條件下杉木磷素利用效率的差異,探討杉木生物量分配格局及根系可塑性對異質(zhì)供磷的響應(yīng)機(jī)

4、制,為揭示杉木對磷脅迫的適應(yīng)機(jī)理提供科學(xué)依據(jù),這對于提高杉木根系對土壤磷活化吸收能力,挖掘利用南方林區(qū)土壤大尺度斑塊狀異質(zhì)分布的磷,緩解杉木人工林連栽生產(chǎn)力下降具有重要理論和實踐意義。主要研究結(jié)果如下:
　　 1、不同異質(zhì)供磷處理杉木根系生物量存在顯著差異。在根室Ⅰ供磷量為中等濃度(12mg／kg)的異質(zhì)供磷培養(yǎng)條件下,杉木在富磷根室中的根系生物量比在貧磷根室中的根系生物量大,且隨著兩個根室磷異質(zhì)性的加劇,杉木更傾向在富磷營養(yǎng)斑

5、塊中生長,但整株杉木根系的生物量卻隨著生長介質(zhì)中供磷量的增加而呈遞減趨勢。
　　 2、不同異質(zhì)供磷處理條件下杉木根冠比存在一定差異。在根室Ⅰ基質(zhì)供磷量為0mg／kg的異質(zhì)供磷條件下,杉木根冠比隨著兩個根室磷異質(zhì)性的加劇而表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢。在根室Ⅰ中等濃度(12mg／kg)異質(zhì)供磷處理中,杉木根冠比與根室Ⅱ中基質(zhì)的供磷量成反比。
　　 3、在異質(zhì)供磷條件下杉木根系的磷素利用效率表現(xiàn)出隨生長介質(zhì)供磷量的升高而呈遞減趨

6、勢。在根室供磷量較低處理中,葉的磷素利用效率隨生長介質(zhì)供磷量的增加而呈先遞增后銳減的趨勢。從全株磷素利用效率看,杉木全株磷素利用效率最大值出現(xiàn)在P4+P8處理中,最小值出現(xiàn)在P12+P4處理中。
　　 4、不同異質(zhì)供磷處理杉木根系形態(tài)學(xué)指標(biāo)存在顯著差異。在根室Ⅰ供磷量為中等濃度(12mg／kg)的異質(zhì)供磷培養(yǎng)條件下,杉木在不同根室中的根系形態(tài)可塑性差異較大。在富磷根室中的杉木根長、根表面積和根體積均比在貧磷根室中的大,但全株杉木