沿淮杞柳原料林高效栽培生理生态的研究
杞柳(SalixintegraThunb.)是杨柳科柳属多年丛生落叶灌木,耐寒、耐旱、根系发达、适应能力极强,抗旱性和耐涝性较强。杞柳广泛分布于河流冲积、淤积湿润的河阶地。杞柳具有发条率高、柳条细长、富有韧性等优良特性,是工艺柳编制品的最佳条材,柳编成为我国许多地方的传统名产。杞柳不仅具有很高的经济价值,而且能够防风固沙、保持水土、护岸、护堤,利用低洼地发展杞柳,因地制宜地发展湿地特色产业,能够有效地规避自然灾害的风险,避免、减少和降低洪涝灾害对沿淮低洼地农业生产的破坏和不利影响,直接关系到沿淮低洼地区广大人民群众的生计和经济社会的可持续发展,是沿淮低洼地农业避灾减灾、增收增效的重要途径。同时,发展杞柳还可以提高土地资源利用率、促进生态平衡。 国内外对杞柳的研究还不是太多,报道大多集中于杞柳高产栽培、立体种植等方面。因此,本研究通过对杞柳栽培最为集中的阜南黄岗和颍上半岗地区的杞柳生物量、碳贮量、施肥措施以及淹水胁迫等深入的研究,为更好的利用低洼地发展杞柳产业提供科学的理论依据和技术指导。主要结论如下: 不同栽培模式下杞柳的平均地径为0.46-0.99cm,平均条高为130.44-187.61cm,在相同林龄下纯林的平均地径和条高大于混交林;杞柳纯林及混交林的平均总生物量分别为17.55t·hm-2、17.03t·hm-2,纯林的杞柳叶平均生物量高于混交林,而根系生物量则低于混交林,杞柳各部位的生物量大小依次为:根(7.51t·hm-2)>去皮茎杆(6.32t·hm-2)>茎皮(2.42t·hm-2)>叶(1.16t·hm-2)。不同林分土壤有机质、全N及全K含量随着土层深度而降低,同一土层中养分含量差异不显著。相关分析显示平均地径与平均条高呈极显著正相关;杞柳林平均总生物量与土壤速效磷及10-30cm土层有机质含量都呈极显著正相关;在各土层内土壤有机质、全N、全P、速效P、全Ca和全Mg之间均存在着不同程度的正相关。 不同经营代次杞柳林分总生物量大小依次为:10年生(27.76t·hm-2)>18年生(24.98t·hm-2)>5年生(24.47t·hm-2)>1年生(15.06t·hm-2)。杞柳林分各器官生物量的分配随不同代次而变化,1年生青皮柳林分为:去皮茎杆(9.29t·hm-2)>根(4.11t·hm-2)>茎皮(3.10t·hm-2)>叶片(2.11t·hm-2);1年生红皮柳林分为:去皮茎杆(6.32t·hm-2)>根(4.11t·hm-2)>茎皮(2.57t·hm-2)>叶片(2.06t·hm-2);5年生红皮柳林分为:去皮茎杆(9.84t·hm-2)>根(9.04t·hm-2)>叶片(2.32t·hm-2)>茎皮(3.27t·hm-2);10年生红皮柳林分为:根(12.62t·hm-2)>去皮茎杆(9.87t·hm-2)>茎皮(3.55t·hm-2)>叶片(1.72t·hm-2);18年生红皮柳林分为:根(12.01t·hm-2)>去皮茎杆(7.39t·hm-2)>茎皮(2.47t·hm-2)>叶片(1.31t·hm-2)。 不同经营代次杞柳林的土壤养分含量随着土层的加深而降低,全氮的含量范围在0.97-3.32g·kg-1之间,有机质含量的范围在5.37-22.62g·kg-1之间;DOC含量为36.96-131.71mg·kg-1。全磷、速效P、全钾、全Ca和全Mg的含量范围分别为1.52-2.61g·kg-1、1.69-6.94mg·kg-1、107.87-185.03mg·kg-1、11.40-23.06g·kg-1和74.60-89.70mg·kg-1。 对杞柳林进行6个梯度的施肥实验,施肥梯度分别为:T1(30g·m-2N)、T2(20g·m-2N+15g·m-2P)、T3(30g·m-2N+15g·m-2P)、T4(45g·m-2N+15g·m-2P)、T5(60g·m-2N+15g·m-2P)、T6(15g·m-2P)、CK(对照)。不同施肥处理对杞柳的基径、条高和生物量都有不同程度的促进作用。其中T5处理对杞柳茎杆、根、及根蔸生物量的增长的促进作用最为明显,不同施肥处理下杞柳总生物量的大小为:T1(22.67t·hm-2)≈T2(21.76t·hm-2)≈T3(22.95t·hm-2)<T4(30.20t·hm-2)<T5(37.64t·hm-2)>T6(22.96)>CK(20.42t·hm-2)。 模拟涝渍试验显示,经过75天的淹水处理,红皮柳和青皮柳的存活率均达100％,都产生了有利于吸收氧气的不定根和肥大的皮孔,但在产生的时间上红皮柳较青皮柳迟10天左右。渍水处理促进了青皮柳的生长和光合作用,而红皮柳在渍水和轻度淹水胁迫下,其生长、叶绿素含量(Chl)、净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)都明显低于对照。随着淹水时间的增加,红皮柳的非光化学淬灭系数(NPQ)持续增加并高于对照,最大光化学量子效率(Fv/Fm)持续下降且明显低于对照;青皮柳的NPQ值增加幅度较小,Fv/Fm一直在0.8-0.85之间波动,与对照相比无显著差异。 杞柳纯林(WP)、杞柳-杨树混交林(WPP)、杨树纯林(PP)的0-30cm土壤有机碳含量(SOC)分别为6.80、8.50和7.71g·kg-1,相关分析表明SOC与土壤含水量、NO3--N、全N含量呈正相关。土壤有机碳密度(SOCD)分别为2.88、3.26和2.95kg·m-2,SOC和SOCD随土层深度的增加而降低。杨树-杞柳混交林土壤DOC、DON含量均高于杞柳纯林和杨树纯林,不同土地利用土壤DOC、DON平均含量随土层深度的增加而减少。土壤DOC、DON含量受季节影响波动明显,不同土地利用类型夏季及春季土壤的DOC、DON含量较高,秋季和冬季的含量相对较低。 不同土地利用类型0-30cm土壤MBC、MBN平均含量大小都为:杞柳-杨树混交林>杞柳纯林>杨树纯林。土壤MBC、MBN含量季节变化与DOC、DON含量的季节变化相似,春季、夏季含量较高,冬季含量相对较小。 通过对0-30cm土层土壤活性碳氮平均含量的相关分析表明,MBC与MBN、DON、DOC呈显著正相关(p<0.01);MBN与DOC呈显著正相关(p<0.01)。对土壤活性碳氮影响因素进行分析表明:土壤MBC与NO3--N、pH、容重呈显著负相关,与含水量呈显著正相关;MBN与NH4+-N、pH值呈显著负相关;DOC与NO3--N、全N、全P,速效P、呈正相关,与pH、EC呈负相关;DON与全N、全P呈正相关,与pH呈负相关。 不同土地利用类型土壤呼吸年平均值分别为1.68μmol·m-2·s-1(杞柳纯林)、2.33μmol·m-2·s-1(杞柳-杨树混交林)、1.61μmol·m-2·s-1(杨树纯林),土壤呼吸的日均值最高出现在夏季(6.64μmol·m-2·s-1),最低为冬季(0.13μmol·m-2·s-1)。相关分析表明,土壤呼吸速率与地表气温之间呈显著的指数关系,杞柳纯林、杞柳-杨树混交林、杨树纯林的相关系数R2分别为0.71、0.62、0.54。杞柳-杨树混交林有利于土壤有机碳的固定,杞柳纯林土壤有机碳储量偏低,与其粗放经营有关。在今后的栽植管理中,应采取合理的耕作措施,在提高土壤肥力的同时增强土壤的碳固定。
杞柳;高效栽培技术;土壤养分;光合特性;碳贮量;生理生态特征
安徽农业大学
博士
森林培育
徐小牛
2013
中文
S792.12
117
2014-03-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）