本文關(guān)鍵詞：毛白楊速生紙漿林地下滴灌施肥效應(yīng)研究

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【摘要】：楊樹是重要的速生豐產(chǎn)林建設(shè)樹種。據(jù)統(tǒng)計,我國楊樹人工林面積已達757萬hm2,位居世界第一,但目前國內(nèi)楊樹人工林產(chǎn)量仍遠低于世界平均水平。大量研究證明,良種選育和集約經(jīng)營管理是實現(xiàn)人工林高產(chǎn)的兩條根本途徑。并且相比于其他速生豐產(chǎn)林樹種,楊樹有著更高的養(yǎng)分需求量,尤其是氮營養(yǎng)元素。因此,氮肥管理是提高楊樹生產(chǎn)力的重要手段。滴灌施肥作為現(xiàn)代先進的施肥方式,能提高肥料利用效率,減少因施肥造成的環(huán)境污染,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以三倍體毛白楊(triploid Populus tomentosa)速生豐產(chǎn)林為研究對象,以制定適宜于滴灌條件下的合理施肥技術(shù)體系為目標(biāo),研究了不同滴灌施肥策略對毛白楊生長的影響,并從養(yǎng)分利用效率、生物量分配、根系分布特征及林地土壤養(yǎng)分變化等方面探討滴灌施肥對林木生長產(chǎn)生影響的作用機理,主要研究結(jié)果和結(jié)論如下：(1)以不同施氮量(N 115 (N115)、230 (N230)和345 (N345) kg·hm-2·a-1)和施肥頻率(每年分4次施入(F4)和2次施入(F2))作為參試因素,并設(shè)置一個只灌溉不施肥的對照(CK),進行毛白楊速生豐產(chǎn)林滴灌施肥試驗,并對林木生長、生物量積累、植株養(yǎng)分含量和N吸收量進行了測定。結(jié)果表明,與CK相比,施肥后4、5年生毛白楊林分蓄積量分別平均提高42%和46%,生物量分別提高21%和35%。其中,當(dāng)施肥量為115kg·hm-2·a-1、生長季內(nèi)分4次施入時(N115F4處理),其4、5年生林分蓄積分別達24.2和30 m3·hm-2·a-1,較CK分別提高了58%和66%；生物量產(chǎn)量則分別達到8.5和9.1 t·hm-2·a-1,較CK分別極顯著提高42%和49%。施肥量對毛白楊生長的促進作用大于施肥頻率。Ni15生物量在林分4年生時分別較N230和N345分別顯著提高20%和15%；在5年生時,N115較N230提高11%,較N345顯著提高18%。施肥頻率雖不能引起毛白楊生長的顯著變化,但能顯著影響其N吸收量：分4次施入時,5年生毛白楊的N吸收量比分2次施入顯著提高16%。N115F4處理的肥料利用效率(FUE)高于其他施肥處理。(2)試驗條件下,施肥處理的4、5年生毛白楊人工林的N吸收量平均為83.6kg·hm-2·a-1,最高可達112 kg·hm-2a-1;而自然生長條件下,3、4、5年生毛白楊人工林林地的土壤無機N及礦化N量約為60 kg·hm-2a-1,不能滿足林木最佳生長的養(yǎng)分需求。初步認為,在滴灌施肥條件下,獲得較高產(chǎn)量的適宜施N量范圍為148-238kg.hm-2a-1；同時,分4次施入比分2次施入效果好。此外,對不同處理的養(yǎng)分利用效率(NUE)研究發(fā)現(xiàn),滴灌施肥引起林木NUE的明顯變化是其對林木生長產(chǎn)生影響的一個重要作用機制。當(dāng)從土壤中吸收lkg的N時,CK、N115、N230和N345生產(chǎn)的干物質(zhì)的量分別為50、130、66、30kg。適宜的施肥量水平(N115)能夠顯著提高植物的NUE,而過高的施肥量(N345)則會降低NUE。(3)滴灌施肥沒有改變毛白楊林分葉面積指數(shù)(LAI)的年動態(tài)變化規(guī)律,但與CK相比,其能提高林分LAI；滴灌施肥未顯著改變毛白楊的季節(jié)生長模式,但能提高其生長旺盛期的胸徑生長速率。綜上,滴灌施肥能引起林分LAI和莖干直徑季節(jié)生長模式發(fā)生“表觀可塑性”的改變。同時,滴灌施肥和降雨對毛白楊莖桿直徑的季節(jié)生長模式有交互作用,建議在試驗地所在地區(qū),當(dāng)月降雨量大于300 mm時,應(yīng)考慮林地排水措施。(4)滴灌施肥能引起毛白楊葉與根之間生物量分配的顯著變化。與CK相比,施肥處理有著更多的葉分配比例,而對其莖生物量分配無明顯作用。因此,在施肥條件下,毛白楊的生長對施肥有著“真實的可塑性”的響應(yīng),但可塑性同時受到個體發(fā)育的控制,這種個體發(fā)育作用與毛白楊對環(huán)境因子的響應(yīng)并不相互排斥。(5)在0-80 cm土層內(nèi),毛白楊根系的垂直分布符合指數(shù)遞減規(guī)律。試驗條件下,僅有高施N量處理(N345)在0-80 cm各土層中的根長密度均大于CK；施肥處理與CK的根系分布差異密集區(qū)在40 cm以下土層,尤其是在60-80 cm土層。施肥頻率能對毛白楊的細根分布產(chǎn)生顯著影響,F2處理的細根根長密度高于F4處理。毛白楊的細根分布有明顯的淺層化特征：0-20cm土層中聚集的細根占0-80 cm土層內(nèi)的67%-80%。與滴灌施肥處理相比,CK處理在表土層分布有更多的根系。施肥量能對毛白楊細根的平均直徑產(chǎn)生明顯影響：低施N量處理的細根平均直徑相當(dāng),而隨著土壤深度的增加,高施N量處理的平均直徑顯著小于CK。施肥量對毛白楊細根比根長的影響較小。毛白楊細根的根長密度與土壤多種養(yǎng)分因子間有明顯的正相關(guān)關(guān)系,各養(yǎng)分因子對根長密度的影響力排序為：速效P、堿解N、有機質(zhì)和全N。綜上,毛白楊根系分布和形態(tài)對土壤異質(zhì)環(huán)境的高度可塑性是施肥促進其林分生長的重要機理之一。(6)在滴灌條件下,增加施肥量能顯著提高0-80 cm土層內(nèi)的N03--N含量。低施N量(N115)處理的土壤N03--N含量在生長季內(nèi)呈現(xiàn)雙峰曲線變化,而較高施N量(N230和N345)處理中則呈現(xiàn)多峰變化,尤其是下層土壤中(40-80 cm)。提高施肥頻率能使下層土壤(40-80 cm)中的NO3--N含量在生長期內(nèi)的波動變緩、在時間分配上更均勻,這種作用在施肥量較高時表現(xiàn)得更為明顯。在滴灌施肥條件下,當(dāng)施肥頻率較高、而施N量較低時(N115F4),土壤中的N03--N變化與DBH動態(tài)變化間存在較好的同步性,意味著DBH的迅速生長需消耗大量的NO3--N養(yǎng)分；同時,這在一定程度上也反應(yīng)出毛白楊對NO3--N的吸收具有偏好性。因此,N115F4處理能極大促進毛白楊林分生長的一個重要原因就是其土壤養(yǎng)分供給量與林木的生長具有較好的同步性。
【關(guān)鍵詞】：滴灌施肥 三倍體毛白楊 林木生長 生物量 表型可塑性 土壤養(yǎng)分
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S792.117
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-9
• 論文主要引用符號的中英文含義及單位9-10
• 論文表目錄10-12
• 論文圖目錄12-13
• 目錄13-17
• 第一章 緒論17-35
• 1. 研究背景、目的及意義17-18
• 2. 國內(nèi)外研究進展18-34
• 2.1 國內(nèi)外楊樹速生豐產(chǎn)林發(fā)展現(xiàn)狀18-20
• 2.2 楊樹養(yǎng)分管理技術(shù)20-27
• 2.2.1 楊樹營養(yǎng)診斷20-22
• 2.2.2 楊樹對養(yǎng)分的選擇及吸收22-23
• 2.2.3 楊樹氮吸收量23-24
• 2.2.4 楊樹人工林施肥技術(shù)24-27
• 2.3 滴灌條件下的土壤養(yǎng)分運移27-29
• 2.3.1 土壤養(yǎng)分運移與分布27-28
• 2.3.2 植物根系分布對滴灌施肥的響應(yīng)28-29
• 2.4 植物生長對施肥的響應(yīng)29-34
• 2.4.1 表型可塑性29
• 2.4.2 生物量分配29-34
• 3. 研究內(nèi)容34-35
• 第二章 研究地概況、研究對象、研究方法及技術(shù)路線35-37
• 1. 研究地概況35-36
• 2. 研究對象36
• 3. 研究方法與技術(shù)路線36-37
• 第三章 不同滴灌施肥策略對生長的影響37-59
• 1. 引言37
• 2. 測定項目與方法37-41
• 2.1 林木生長37
• 2.2 生物量37-38
• 2.3 植株N、P含量38
• 2.4 N吸收量38
• 2.5 最佳施氮量38-41
• 2.6 數(shù)據(jù)分析41
• 3. 結(jié)果與分析41-55
• 3.1 N肥施用方式對林木生長的影響41-43
• 3.2 N肥施用方式對生物量的影響43-46
• 3.3 N肥施用方式對植株N、P含量的影響46-49
• 3.4 N肥施用方式對N吸收量的影響49-52
• 3.5 滴灌條件下毛白楊適宜施肥量范圍52-55
• 4. 討論55-57
• 4.1 滴灌施肥對毛白楊速生豐產(chǎn)林生產(chǎn)力的影響55
• 4.2 滴灌條件下的適宜施肥策略—林木生長響應(yīng)55-56
• 4.3 滴灌條件下的適宜施肥策略—N吸收量響應(yīng)56-57
• 5. 小結(jié)57-59
• 第四章 毛白楊生長可塑性對滴灌施肥的響應(yīng)59-73
• 1. 引言59-60
• 2. 測定項目與方法60-61
• 2.1 胸徑生長動態(tài)60
• 2.2 葉面積指數(shù)(LAI)60
• 2.3 氣象數(shù)據(jù)60
• 2.4 季節(jié)生長模式與降雨的關(guān)系分析60
• 2.5 施肥與降雨對季節(jié)生長模式交互作用60
• 2.6 生物量異速生長分析60-61
• 2.7 數(shù)據(jù)分析61
• 3. 結(jié)果與分析61-68
• 3.1 林地葉面積指數(shù)(LAI)季節(jié)變化特征61-62
• 3.2 季節(jié)生長模式62-64
• 3.3 生物量分配—異速生長分析64-68
• 4. 討論68-71
• 4.1 表型可塑性對滴灌施肥的響應(yīng)—季節(jié)生長模式68-69
• 4.2 表型可塑性對滴灌施肥的響應(yīng)—生物量分配69-71
• 5. 小結(jié)71-73
• 第五章 毛白楊根系分布對滴灌施肥的響應(yīng)73-85
• 1. 引言73
• 2. 測定項目與方法73-74
• 2.1 根系取樣73-74
• 2.2 根長與根系生物量測量74
• 2.3 根長密度與土壤養(yǎng)分因子的相關(guān)關(guān)系74
• 2.4 數(shù)據(jù)分析74
• 3. 結(jié)果與分析74-81
• 3.1 根長密度垂直分布特征74-75
• 3.2 根系表面積和生物量垂直分布特征75-76
• 3.3 比根長和根系平均直徑76-78
• 3.4 細根根長密度與土壤各養(yǎng)分因子的關(guān)系78-81
• 4. 討論81-84
• 4.1 根系可塑性—滴灌施肥對根系垂直分布的影響81-83
• 4.2 根系可塑性—滴灌施肥對平均直徑和比根長的影響83
• 4.3 根系可塑性—土壤養(yǎng)分與根系生長的相關(guān)性83-84
• 5. 小結(jié)84-85
• 第六章 滴灌施肥條件下土壤氮素動態(tài)變化85-99
• 1. 引言85
• 2. 測定項目與方法85-88
• 2.1 土壤樣品采集方法85-86
• 2.2 硝態(tài)氮測定方法86
• 2.3 土壤肥力指標(biāo)測定86
• 2.4 數(shù)據(jù)分析86-88
• 3. 結(jié)果與分析88-97
• 3.1 2011年不同施肥處理土壤NO_3~--N含量季節(jié)內(nèi)動態(tài)變化88
• 3.2 2012年不同施肥處理土壤NO_3~--N含量季節(jié)內(nèi)動態(tài)變化88-90
• 3.3 滴灌施肥條件下根區(qū)NO_3~--N空間分布特征90-92
• 3.4 土壤NO_3~--N的變化與生長的相關(guān)關(guān)系92-93
• 3.5 土壤肥力變化93-97
• 4. 討論97-98
• 5. 小結(jié)98-99
• 第七章 結(jié)論與展望99-102
• 1. 主要結(jié)論99-101
• 2. 整體展望101
• 3. 論文創(chuàng)新點101-102
• 參考文獻102-119
• 個人簡介119-121
• 導(dǎo)師簡介121-123
• 致謝12

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本文編號：1047138