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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 豫南山區(qū)典型林分地表層根系結(jié)構(gòu)與土壤特性的耦合關(guān)系
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 生命科學(xué)
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 1、以豫南山區(qū)20年生3種典型地帶性植物群落地表層的根系為研究對(duì)象，應(yīng)用典型相關(guān)分析，研究森林恢復(fù)過(guò)程中不同植物群落土壤理化特性、根系結(jié)構(gòu)以及兩者之間的關(guān)系。 2、通過(guò)分析土壤有機(jī)質(zhì)和有效氮與根系結(jié)構(gòu)參數(shù)的相關(guān)關(guān)系，分別建立土壤有機(jī)質(zhì)、有效氮與相關(guān)關(guān)系顯著的根系結(jié)構(gòu)參數(shù)的擬合模型。 3、以實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果為理論基礎(chǔ)，來(lái)探討根系結(jié)構(gòu)與土壤理化特性對(duì)森林恢復(fù)的響應(yīng)以及水土保持的效果。
- 詳細(xì)介紹：
- 根系是土壤和植物的動(dòng)態(tài)界面，其活動(dòng)能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤的抗沖性，改良土壤的理化性質(zhì)，進(jìn)而良好的土壤環(huán)境又為植物生長(zhǎng)提供保障。所以我們通過(guò)分析豫南山區(qū)典型林分地表層根系結(jié)構(gòu)與土壤特性的耦合關(guān)系，從而為駐馬店市以及整個(gè)豫南山區(qū)植被恢復(fù)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供理論基礎(chǔ)。
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作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 撰寫(xiě)思路： 通過(guò)分析土壤有機(jī)質(zhì)和有效氮與根系結(jié)構(gòu)參數(shù)的相關(guān)關(guān)系，分別建立土壤有機(jī)質(zhì)、有效氮與相關(guān)關(guān)系顯著的根系結(jié)構(gòu)參數(shù)的擬合模型。 以實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果為理論基礎(chǔ)，來(lái)探討根系結(jié)構(gòu)與土壤理化特性對(duì)森林恢復(fù)的響應(yīng)以及水土保持的效果。 撰寫(xiě)目的： 為駐馬店市以及整個(gè)豫南山區(qū)植被恢復(fù)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供理論基礎(chǔ)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 科學(xué)性和先進(jìn)性： 摒棄以往直線擬合的慣性，采用擬合效果的回歸模型，得出典型林分地表層根系與土壤的科學(xué)的耦合關(guān)系，為我國(guó)植被建設(shè)難題的解決提供了部分理論支持。 獨(dú)特之處： 1、本研究則采用典型相關(guān)分析的方法分析了各個(gè)土壤理化特性參數(shù)間及根系結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而全面描述了兩者的耦合關(guān)系。 2、本研究發(fā)現(xiàn)直線模型并不是最好的擬合模型，并得出了擬合效果更好的冪曲線，S曲線等。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 實(shí)際應(yīng)用價(jià)值： 解決我國(guó)植被所面臨的問(wèn)題，主要是把握植被與土壤兩個(gè)演替進(jìn)程的相互協(xié)同關(guān)系，并對(duì)土壤侵蝕、根系發(fā)育兩個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行考慮?，F(xiàn)實(shí)意義： 目前我國(guó)水土流失、土地沙化、泥石流現(xiàn)象非常嚴(yán)重，但是并沒(méi)有很好的解決方法。我們的研究分析不同土層厚度的土壤理化特性指標(biāo)以及根系結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，并對(duì)相關(guān)指標(biāo)間建立擬合效果較好的回歸方程，為其尋求解決方法提供了理論基礎(chǔ)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 以豫南山區(qū)20年生的典型植被類(lèi)型為研究對(duì)象，應(yīng)用典型相關(guān)分析(CAA)和擬合模型法，對(duì)林分地表層根系結(jié)構(gòu)參數(shù)和土壤理化特性指標(biāo)以及兩者之間的關(guān)系進(jìn)行研究。結(jié)果表明：針葉林分的土壤全氮、有效氮和有機(jī)質(zhì)含量高于闊葉林和針闊混交林，且主要集中在林地0～10cm土層中；各根系結(jié)構(gòu)指標(biāo)值均隨土層深度增加而減少，根生物量最大的為針闊混交林，為2.268 mg?cm-3；林地表層的根系均為平均直徑在0.3mm-0.7mm之間的細(xì)根。對(duì)根系結(jié)構(gòu)參數(shù)值影響較大的土壤理化特性指標(biāo)為有機(jī)質(zhì)、有效氮；對(duì)土壤理化特征反應(yīng)最敏感的根系結(jié)構(gòu)參數(shù)為比根長(zhǎng)、根長(zhǎng)密度、根表面積密度等；有機(jī)質(zhì)和有效氮均與根長(zhǎng)密度、根表面積密度、根體積密度存在顯著的相關(guān)關(guān)系（分別是r=0.611、0.634、0.648；r=0.580、0.522、0.501；P<0.05）。三次曲線能很好的擬合土壤有效氮與根長(zhǎng)密度、根表面積密度、根體積密度的關(guān)系，而對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和根系各參數(shù)擬合效果最好的是冪函數(shù)或S形曲線。
獲獎(jiǎng)情況
- 1、該學(xué)術(shù)論文于2011年4月在江西九江華中科技大學(xué)主辦的ACEE土木及環(huán)境工程國(guó)際研討會(huì)上被宣讀，且被評(píng)為優(yōu)秀論文。. 2、該論文在由中國(guó)生態(tài)學(xué)工作委員會(huì)主辦的第六屆中國(guó)青少年生態(tài)學(xué)工作者研討會(huì)上宣讀，并被評(píng)為優(yōu)秀論文。
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- 1.Dirk Gaul, Dietrich Hertel, Werner Borken, et al. Effects of experimental drought on the fine root system of mature Norway spruce. Forest Ecology and Management 256 (2008) 1151–1159. 2.王迪海,趙忠,李劍,等. 土壤水分對(duì)黃土高原主要造林樹(shù)種細(xì)根表面積季節(jié)動(dòng)態(tài)的影響.植物生態(tài)學(xué)報(bào),2010, 34 (7): 819–826 3.燕輝，蘇印泉，朱昱燕，等.秦嶺北坡楊樹(shù)人工林細(xì)根分布與土壤特性的關(guān)系.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)( 自然科學(xué)版).2009,33（2）：85-89
同類(lèi)課題研究水平概述
- 植被演替的過(guò)程，是植物對(duì)土壤不斷適應(yīng)和改造的過(guò)程，而土壤的化學(xué)性質(zhì)是植被演替重要的一種驅(qū)動(dòng)力。宋洪濤等（2007）在研究滇西北亞高山地區(qū)黃背櫟林植被演替過(guò)程中林地土壤化學(xué)性質(zhì)的變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同的植被演替階段，其林地土壤的化學(xué)性質(zhì)與之相響應(yīng)。隨著其植被的正向演替，林地土壤各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)均向良性發(fā)展。 郭維俊等（2006）將土壤-根系作為一個(gè)整體系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，從理論上探討了土壤-根系復(fù)合體的力學(xué)特性和本構(gòu)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)土壤-根系復(fù)合體的強(qiáng)度，不僅與土壤和根系的材料特性、形態(tài)結(jié)構(gòu)、含水率以及根系含量有關(guān)，而且與土粒和土粒之間、土粒和根系之間的黏聚力、內(nèi)摩擦力密切相關(guān)。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷的含量影響著植物群落類(lèi)型的分布，同時(shí)，不同群落類(lèi)型的分布格局還受所處地形、地貌、溫度、光照及人類(lèi)活動(dòng)干擾等因素的影響，導(dǎo)致植被分布格局的復(fù)雜性和多變性。但是許多研究都是在土壤發(fā)育方面集中在土壤理化性質(zhì)，而沒(méi)有關(guān)注土壤的穩(wěn)定性；在植被演替研究方面主要集中在地上部群落結(jié)構(gòu)特征和生物多樣性，而沒(méi)有對(duì)植物地下根系的發(fā)育過(guò)程給予足夠的關(guān)注。 植物根系的發(fā)育依據(jù)植物種的固有形態(tài)特征以及所處立地條件而表現(xiàn)出淺性根、深性根和復(fù)層根。主根與側(cè)根構(gòu)成了根系的基本骨架，它們不僅支撐著地上部，而且還起著吸收水分養(yǎng)分。 根系構(gòu)型是林木生產(chǎn)力的一個(gè)基本特征，可以代表水肥的吸收能力以及根系、土壤和微生物在地下的競(jìng)爭(zhēng)和相互作用（Lynch, 1995）。它也決定了植物的抗拔能力和干的通直性（山寺喜成等，2002；Balneaves and De La Mare, 1989; Coutts, 1983; Mason, 1985; Stokes et al., 1995）。謝春華等（2002）研究發(fā)現(xiàn)，根系結(jié)構(gòu)不同,其固持土體的能力存在很大差異。根系直徑或樹(shù)干基徑與根系抗拉阻力受環(huán)境條件的影響,關(guān)系較為復(fù)雜;而根系分形維數(shù)更能揭示根系的結(jié)構(gòu)與發(fā)育動(dòng)態(tài),根系分形維數(shù)與抗拉阻力的對(duì)數(shù)呈比較穩(wěn)定的指數(shù)函數(shù)關(guān)系。但是，依據(jù)根系發(fā)育過(guò)程特征研究與土壤發(fā)育的協(xié)同作用機(jī)制的報(bào)道還很少。目前開(kāi)展的許多有關(guān)人工林與天然林穩(wěn)定性差異研究，都把注意力集中在了生物多樣性等方面，而忽視了人工林與天然林最大的差異在于恢復(fù)技術(shù)的不同，即是天然更新（種子）還是人工更新（植苗）而這種差異的根本點(diǎn)是根系結(jié)構(gòu)的差異。
