潘 君,王传宽,王兴昌,*

1 东北林业大学生态研究中心,哈尔滨 150040 2 东北林业大学森林生态系统可持续经营教育部重点实验室,哈尔滨 150040

根系是森林生态系统中重要的碳库和养分库,对生态系统碳和养分循环起着重要作用[1- 3]。与季节性集中凋落的落叶相比,温带森林的根一年四季都有可能发生死亡并逐渐分解[4]。植物凋落物向土壤输入的物质,很大一部分来自根系,但根系凋落物在生态系统有机物循环中的作用近年来才逐渐受到重视[5]。根系分解是碳和养分归还土壤的主要途径[6],森林中地下凋落量平均约占年总凋落量的48%[5, 7]。因此,根系分解是养分、碳和能量在生态系统内和生态系统之间、生物圈和大气之间循环的重要基础[8-9]。

与地上凋落物分解相比,根系分解研究还很不足。尽管细根(< 2 mm)[5, 7, 10]分解研究已有很多,但粗根分解动态研究仍非常匮乏,绝大多数根系分解的研究持续时间短,不足以反映根系分解的整个过程。凋落物分解过程分为早期的快速分解阶段和后期的慢速分解阶段[1-2, 8, 11-12]。相对于地上凋落物,根系分解缓慢[13],因此短期研究只能反映早期快速分解阶段情况而高估分解速率。而Moore等[14]对温带、寒带和亚北极生态系统中分解袋法研究时间的调查显示,大多数(69%)的分解袋法研究时间为1—2 a,84%的分解袋法研究时间为3 a或更短,只有5%的分解袋法研究时间超过5 a。此外,很多研究表明细根是根系凋落物库的最大贡献者,细根对土壤养分有效性具有重要作用[5, 7]。然而,有证据表明粗根对土壤有机物质的贡献也不能忽略[5, 10, 15],但以往研究对粗根分解模式知之甚少。而且根系长期分解研究仅局限在细根上[8, 13, 16-17],我国温带森林仍缺乏不同直径根系长期分解研究。

本文通过我国东北地区3个温带树种不同径级根系7 a53 d的分解实验,比较长期和短期根系分解及其随根直径、树种的变化模式。研究结果可为探究地下部分的根系凋落物分解以及物质循环和能量流动提供依据。

1 材料和方法

1.1 研究区域概况

研究区域在黑龙江省东北林业大学帽儿山森林生态站(45°25′N,127°38′E)。该地区属于长白山山系支脉,张广才岭西北部的余脉。温带大陆性季风气候,夏季温暖湿润,冬季寒冷干燥。2008—2018平均年降雨量为676 mm,年平均气温为2.0℃[18]。其主要土壤类型为暗棕壤。

1.2 野外取样与处理

试验地点位于通量塔周围天然次生林,平均海拔400 m,平均坡度为9°。选择主要树种……