连续氮添加14年对温带典型草原土壤碳氮组分及物理结构的影响

全球氮沉降对生态系统造成了深远的影响,研究长时间氮沉降对草地生态系统土壤理化特征的影响有助于加强生态系统对氮沉降响应的长效机制的理解。通过连续14年长期施加N0（0 g N m^-2 a^-1）、N2（2 g N m^-2 a^-1）、N4（4 g N m^-2 a^-1）、N8（8 g N m^-2 a^-1）、N16（16 g N m^-2 a^-1）、N32（32 g N m^-2 a^-1）六种浓度尿素模拟氮沉降,并将土壤分成0-10、10-20和20-40 cm三个深度土层,研究温带草原生态系统土壤碳氮组分及物理结构对氮添加的响应及其相互关系,结果表明：（1）氮添加显著降低0-10 cm土壤酸碱度及土壤微生物量碳含量,N32相比N0分别下降了27.63%和58.40%（P<0.05）;各土层总有机碳和全氮含量对氮添加处理无显著响应,0-10 cm土层显著高于20-40 cm土层。（2）同一土层深度不同梯度氮添加处理显著增加土壤无机氮离子含量（P<0.05）,0-10 cm土层铵态氮含量N32相比N0增加了88.72%,20-40 cm土层硝态氮含量N32相比N0增加了19.55倍,土壤深度与氮添加对无机氮离子含量影响具有显著的交互效应。（3）同一土壤深度不同梯度氮添加处理土壤粒度分形维数及土壤团聚体差异不显著,相关分析表明土壤碳氮元素含量与土壤结构显著相关。土壤碳氮组分在适宜浓度氮添加的增加趋势说明氮添加在一定程度上可能促进土壤理化性质的改良,氮添加对土壤物理结构的影响还需要进一步的深入研究。     

湿地土壤微生物功能多样性及碳氮组分对长期氮输入的响应

氮输入对湿地生态系统碳氮循环具有重要影响,研究湿地土壤微生物功能多样性及碳氮组分对氮输入的响应,对于明确湿地土壤碳氮循环微生物驱动机制具有重要意义。依托长期野外氮输入模拟试验,利用Biolog-ECO微平板技术,分析不同浓度氮输入:N1(6 g N m^-2 a^-1)、N2(12 g N m^-2 a^-1)和N3(24 g N m^-2 a^-1)对湿地土壤表层(0-15 cm)和亚表层(15-30 cm)微生物碳源代谢活性、功能多样性和碳氮组分的影响。结果表明:N2处理显著提高了亚表层土壤微生物碳源代谢活性和McIntosh指数,N3处理显著降低了表层土壤微生物Shannon指数和Shannon-evenness指数。随氮输入浓度增加湿地表层土壤微生物对糖类的利用率显著降低,N3处理表层土壤微生物对胺类的利用率以及亚表层土壤微生物对醇类的利用率显著提高。N1处理显著提高了湿地表层土壤全氮和微生物量碳含量;N2、N3处理显著提高了土壤铵态氮、硝态氮含量;N3处理显著降低了土壤pH值。湿地土壤pH、总碳、溶解性有机碳含量是影响微生物碳源代谢活性和功能多样性的重要因素,土壤溶解性有机碳、铵态氮、全氮含量、含水率是影响微生物碳源利用变化的主要因子。     

凋落物添加和模拟氮磷沉降对红松凋落物木质素降解和碳释放的影响

通过对阔叶红松林和红松人工林2种林型凋落物处理（分别为不添加凋落物（原样组）、添加凋落物（双倍组）和去除凋落物（去除组）等3个处理）与模拟氮磷沉降（分别为对照CK （0 g N m^-2 a^-1、0 g P m^-2 a^-1）、低浓度氮磷（5 g N m^-2 a^-1、5 g P m^-2 a^-1）、中浓度氮磷（15 g N m^-2 a^-1、10g P m^-2 a^-1）和高浓度氮磷（30 g N m^-2 a^-1、20 g P m^-2 a^-1）等4个强度）原位培养试验,研究凋落物质量的增加与氮磷沉降及两种处理的耦合作用对碳（C）和木质素分解释放的影响。结果表明：凋落物添加在试验前期（6月）抑制人工林L层的C释放,促进H层的C释放;试验后期（10月）促进人工林L层C释放,而抑制H层的C释放。凋落物添加在前期（6月）是促进天然林L层C释放的,但在后期（10月）产生抑制作用。与L层相反,凋落物添加持续促进天然林H层的C释放。低、中浓度氮磷沉降显著促进了红松人工林和阔叶红松林L、H层C释放和木质素降解,但高浓度的氮磷添加会抑制C释放和木质素的降解,两种处理之间无交互作用。     

氮添加对亚热带常绿阔叶林土壤溶液化学特性的影响

土壤溶液被称作"土壤的血液"，是土壤中各种生物化学反应的中介物质，在外界环境发生变化时，土壤溶液化学成分能在其他土壤指标尚无变化之前对环境变化做出迅速响应。为了探索持续增加的大气氮（N）沉降对森林生态系统的影响，以华西雨屏区亚热带常绿阔叶林为对象，设置对照（CK，0 g m^-2 a^-1），低N（LN，5 g m^-2 a^-1），高N（HN，15 g m^-2 a^-1）三种N处理，通过人工施加硝酸铵（2017年9月起改施硝酸钠及氯化铵）的方法模拟N沉降增加情景，N处理42个月后，使用负压土壤溶液采样器定位收集A层（37-45 cm）及B层（52-60 cm）土壤溶液，并进行分析（每月1次，为期1 a）。结果表明：对照处理中A、B两层土壤溶液NO₃^-浓度达（3.94±0.77）mg/L、（4.27±1.13）mg/L，N添加显著提高两层土壤溶液NO₃^-浓度和B层NH₄⁺浓度；N添加显著降低土壤溶液pH，且显著增加Al³⁺浓度，Ca²⁺和Mg²⁺含量有增加趋势，但影响不显著；N处理使A层土壤溶液可溶性有机碳（DOC）浓度显著降低，对两层土壤溶液芳香化指数（AI）无显著影响；两层土壤溶液电导率（EC）及氧化还原电位（Eh）显著增加；此外，两层土壤溶液中许多化学成分均呈现极显著相关，特别是NO₃^-与EC相关系数达到了0.855。本研究中，对照处理极高的NO₃^-含量以及B层土壤溶液硝酸盐浓度高于A层，表明该亚热带常绿阔叶林N的有效性超过植物和微生物的总营养需求而发生淋溶，该生态系统已达到氮饱和状态，此外N添加会显著促进土壤酸化和铝离子活化，表层土壤溶液DOC的降低一定程度反映了凋落物分解受N添加的抑制作用，显著升高的氧化还原电位可能导致土壤中某些金属元素的迁移率降低。     

黄河口碱蓬湿地土壤氮矿化特征对温度及氮输入的响应

氮矿化是湿地生态系统养分循环的重要组成部分,氮输入及温度变化对土壤氮矿化的影响具有复杂性。为了探究湿地土壤氮矿化特征对温度及氮输入的响应,选择黄河入海口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮负荷增强模拟试验（N0：0 g N m^-2 a^-1;N1：9.0 g N m^-2 a^-1;N2：12.0 g N m^-2 a^-1;N3：18.0 g N m^-2 a^-1）,于生长季末获取不同氮处理下的土壤（S-N0、S-N1、S-N2和S-N3）开展室内培养实验。结果表明,不同氮处理土壤的氮累积矿化量均呈现出培养初期（0-14 d）增加迅速,培养中期（14-42 d）骤然降低,而培养后期（42-84 d）趋于稳定的变化特征,其值整体表现为S-N3 > S-N0 > S-N2 > S-N1（P > 0.05）。培养后期,不同氮处理土壤的累积矿化量在20℃和25℃下的差异均达到极显著或显著水平（P < 0.01或P < 0.05）,且S-N2在此间的矿化能力最强。氮输入整体降低了土壤氮矿化对温度的敏感性（Q₁₀）,其中S-N2土壤的温度敏感性最低,更利于持续供氮。不同氮处理土壤的氮矿化速率和累积矿化量与培养温度、土壤基质质量密切相关,且在一定范围内较高的温度和较低的C/N有利于氮矿化的进行。研究发现,未来黄河口氮负荷增强以及温度持续上升背景下,碱蓬湿地土壤氮养分及温度条件改变将会影响其供氮能力,适量氮输入（N2）将有利于土壤保持持续稳定的供氮能力。     

长期封育对不同类型草地碳贮量及其固持速率的影响

基于4个长期封育草地,采用成对取样方法(封育-自由放牧草地)分析了长期封育和自由放牧草地地上生物量、地表凋落物、0-100 cm根系和土壤的碳氮贮量,探讨了长期封育草地的碳固持速率。实验结果表明:长期封育显著提高了草地碳氮贮量;经30a围封处理后,草地碳固持量为1401-2858 g C m^-2,平均2126 g C m^-2;草地碳固持速率为46.7-129.2 g C m^-2 a^-1,平均84.2 g C m^-2 a^-1。长期封育草地氮固持速率为2.8-14.7 g N m^-2 a^-1,平均7.3 g N m^-2 a^-1。封育草地碳和氮固持速率表现为:针茅草地＜羊草草地＜退化羊草草地＜补播黄花苜蓿+羊草草地。长期封育草地0-40 cm土壤碳固持速率相对较高,但下层土壤对草地碳固持的贡献也比较大,因此,未来的相关研究应给予下层土壤更大关注。内蒙古典型草地具有巨大的碳固持潜力,长期封育(或禁牧)是实现其碳固持效应最经济、最有效的途径之一。     

氮沉降对杉木人工林土壤可溶性有机质数量和结构的影响

氮沉降作为现在乃至未来气候变化的趋势之一,其可能深刻影响土壤可溶性有机质的数量和结构。选取我国中亚热带杉木人工林不同深度土壤（0-10 cm和10-20 cm）进行氮沉降试验,利用光谱技术研究氮沉降对土壤可溶性有机质数量和结构的影响。试验设对照（CT,0 kg hm^-2 a^-1）、高氮（HN：80 kg hm^-2 a^-1）、低氮（LN：40 kg hm^-2 a^-1）3种处理。结果表明：（1）在0-10 cm和10-20 cm土层,HN、LN处理的土壤可溶性有机碳和可溶性有机氮含量显著高于CT。（2）在0-10 cm和10-20 cm土层,1月时HN、LN处理的芳香性指数和腐殖化程度都显著高于CT,而4月时HN、LN处理的芳香性指数和腐殖化程度都显著低于CT。除了氮含量的直接影响外,RDA （冗余分析）表明,两土层中土壤含水量、pH和土壤有机碳是驱动氮沉降对土壤DOM数量和结构的重要环境因子。因此,氮沉降对土壤DOM的影响是复杂的,未来尤其应该注重氮沉降对生态系统影响的季节模式。     

亚热带次级森林演替过程中模拟氮磷沉降对土壤微生物生物量及土壤养分的影响

氮（N）沉降深刻影响着森林生态系统的生物多样性、生产力和稳定性。亚热带地区森林土壤磷（P）的有效性较低,N沉降将更突显P的限制作用。N、P输入对亚热带次级森林土壤的影响是否依赖于森林演替阶段知之甚少。选取两种不同演替年龄阶段（年轻林：<40 a;老年林：>85 a）的亚热带常绿阔叶林,设置模拟N和/或P沉降（10 g m^-2 a^-1）4个处理（Ctrl、N、P、NP）,连续处理4.5年后采集表层、次表层和下底层（0-15、15-30、30-60 cm）土壤样品,综合分析了土壤微生物生物量碳（MBC）氮（MBN）和多种土壤养分含量。结果表明,MBC、MBN及土壤养分含量均随土壤深度增加而降低。N添加对两种演替阶段森林土壤中MBC和MBN均无显著影响。施P相关处理（P和NP）对年轻林表层土壤MBC和MBN无显著影响,但显著增加了老年林表层土壤MBC和MBN（P<0.05）,表明老年林可能比年轻林更易受P限制。N添加显著增加了两种演替森林表层土壤可溶性有机氮（DON）、氨态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）的含量（P<0.05）;P相关处理（P和NP）显著增加两种演替阶段表层和次表层土壤速效磷（AP）以及表层土壤全磷（TP）的含量（P<0.05）。土壤MBC和MBN与土壤中各养分指标（可溶性有机碳DOC、DON、NH₄⁺-N、NO₃^--N、AP、全碳TC、全氮TN和TP）呈显著正相关关系,土壤TC、TN和DOC是影响土壤微生物生物量的主要因子。研究可为评估和揭示未来全球环境变化背景下不同演替林龄亚热带森林的土肥潜力及土壤质量的演变提供一定的科学理论依据。     

滇中亚高山地带性植被凋落物分解对模拟氮沉降的响应

模拟氮（N）沉降对凋落物分解特征的影响对研究森林生态系统物质循环响应大气N沉降的内在机理和应对N沉降全球化具有重要意义。从2018年2月至2019年1月，对滇中亚高山常绿阔叶林（Evergreen broad-leaf forest）和高山栎林（Quercus semecarpifolia forest）两种地带性植被进行模拟N沉降试验，利用尼龙网袋法对两种林型凋落叶和凋落枝进行原位分解试验，N沉降处理水平分别为对照CK（Control check，0 g N m^-2 a^-1）、低氮LN（Low nitrogen，5 g N m^-2 a^-1）、中氮MN（Medium nitrogen，15 g N m^-2 a^-1）和高氮HN（High nitrogen，30 g N m^-2 a^-1）。结果表明：常绿阔叶林凋落叶和凋落枝分解率分别为44.84%和21.96%，均高于高山栎林的35.97%（凋落叶）和17.51%（凋落枝）；N沉降处理使得常绿阔叶林和高山栎林的凋落叶和凋落枝质量损失95%的时间在对照（CK）的基础上均有一定程度的增加，其中以HN处理下最为显著；经过1年的分解，两种林型凋落叶、枝纤维素和木质素降解均受到N沉降的抑制作用；两种林型中凋落物质量残留率、纤维素和木质素残留率三者间呈极显著正相关。针对滇中亚高山区域范围内的两种地带性植被，凋落物分解对N沉降的响应方向主要取决于凋落物基质质量，其中尤以纤维素和木质素为重要影响因素。     

氮素添加对贝加尔针茅草原土壤团聚体微生物群落的影响

大气氮沉降增加作为全球气候变化的重要因素,其对土壤生态系统影响的研究受到了生态学家的广泛关注。土壤微生物是有机物分解和养分循环的主要参与者,在维持土壤的功能多样性和可持续发展方面发挥着重要的作用。氮沉降的激增会引起土壤微生物群落结构和功能的改变。土壤中营养物质在不同团聚体组分中分布的不均匀,为微生物提供了空间异质微生境。为揭示草原土壤不同粒径团聚体中微生物群落分布及其对氮素添加响应特征。自2010年起,在内蒙古贝加尔针茅草原典型地段设置N₀（0 kg hm^-2 a^-1）、N₁₅（15 kg hm^-2 a^-1）、N₃₀（30 kg hm^-2 a^-1）、N₅₀（50 kg hm^-2 a^-1）、N₁₀₀（100 kg hm^-2 a^-1）、N₁₅₀（150 kg hm^-2 a^-1）6个氮素添加处理模拟氮沉降野外控制试验。采用磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acid,PLFA）法测定>2 mm、0.25-2 mm和<0.25 mm 3个粒径土壤团聚体中微生物PLFA含量,探讨氮素添加对土壤团聚体微生物群落结构的影响。结果表明：氮素添加提高了土壤碳、氮含量,降低了土壤pH。氮素添加显著提高了0.25-2 mm土壤团聚体微生物群落磷脂脂肪酸总量、真菌磷脂脂肪酸含量和真菌/细菌（Fungi/bacteria,F/B）、革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌（Gram-positive bacteria/gram-negative bacteria,G⁺/G^-）的比值（P<0.05）,降低了土壤团聚体微生物Margalef丰富度指数（P<0.05）。相关性分析表明,土壤团聚体微生物总PLFAs、真菌PLFAs含量、G⁺/G^-、F/B与土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关关系,与C/N值负相关。综合研究表明,连续8年氮素添加显著提高了土壤有机碳和全氮含量、降低了土壤pH;提高了0.25-2 mm土壤团聚体真菌群落,土壤有机碳、全氮的固持与真菌群落的增加有关。     

模拟氮沉降对杉木幼苗细根的生理生态影响

细根对氮沉降的生理生态响应将显著影响森林生态系统的生产力和碳吸存。为了揭示氮沉降对杉木细根的生理生态影响,对一年生杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗进行了模拟氮沉降试验,并测定施氮1年后杉木幼苗细根生物量、细根形态学特征(比根长、比表面积)、元素化学计量学指标(C、N、P、C/N、C/P、N/P)、细根代谢特征(细根比呼吸速率、非结构性碳水化合物)。结果表明:(1)杉木细根生物量随氮添加水平的升高而显著降低,尤其是0—1 mm细根生物量;细根比根长和比表面积随氮添加水平升高而显著增大。(2)氮添加后杉木细根C含量、C/N、C/P显著降低,高氮添加导致1—2 mm细根N含量和N/P显著升高,而低氮添加导致1—2 mm细根P含量显著升高、N/P显著降低,而0—1 mm细根的N、P含量则保持相对稳定。(3)氮添加后杉木细根比呼吸速率无显著变化,细根可溶性糖含量随氮添加增加而显著增加,而淀粉含量和NSC显著降低。综合以上结果表明:氮添加后用于细根形态构建的碳分配减少,这可能会减少土壤中有机碳的保留,0—1 mm细根的形态更易发生变化,但是其内部N、P养分含量相对更稳定以维持生理活动,细根NSC对氮添加的响应表明施氮可能导致细根受光合产物的限制。     

Seasonal dynamics of fine root biomass, root length density, specific root length, and soil resource availability in a Larix gmelinii plantation

Fine root turnover is a major pathway for carbon and nutrient cycling in terrestrial ecosystems and is most likely sensitive to many global change factors. Despite the importance of fine root turnover in plant C allocation and nutrient cycling dynamics and the tremendous research efforts in the past, our understanding of it remains limited. This is because the dynamics processes associated with soil resources availability are still poorly understood. Soil moisture, temperature, and available nitrogen are the most important soil characteristics that impact fine root growth and mortality at both the individual root branch and at the ecosystem level. In temperate forest ecosystems, seasonal changes of soil resource availability will alter the pattern of carbon allocation to belowground. Therefore, fine root biomass, root length density (RLD) and specific root length (SRL) vary during the growing season. Studying seasonal changes of fine root biomass, RLD, and SRL associated with soil resource availability will help us understand the mechanistic controls of carbon to fine root longevity and turnover. The objective of this study was to understand whether seasonal variations of fine root biomass, RLD and SRL were associated with soil resource availability, such as moisture, temperature, and nitrogen, and to understand how these soil components impact fine root dynamics in Larix gmelinii plantation. We used a soil coring method to obtain fine root samples (⩽2 mm in diameter) every month from May to October in 2002 from a 17-year-old L. gmelinii plantation in Maoershan Experiment Station, Northeast Forestry University, China. Seventy-two soil cores (inside diameter 60 mm; depth intervals: 0–10 cm, 10–20 cm, 20–30 cm) were sampled randomly from three replicates 25 m × 30 m plots to estimate fine root biomass (live and dead), and calculate RLD and SRL. Soil moisture, temperature, and nitrogen (ammonia and nitrates) at three depth intervals were also analyzed in these plots. Results showed that the average standing fine root biomass (live and dead) was 189.1 g·m⁻²·a⁻¹, 50% (95.4 g·m⁻²·a⁻¹) in the surface soil layer (0–10 cm), 33% (61.5 g·m⁻²·a⁻¹), 17% (32.2 g·m⁻²·a⁻¹) in the middle (10–20 cm) and deep layer (20–30cm), respectively. Live and dead fine root biomass was the highest from May to July and in September, but lower in August and October. The live fine root biomass decreased and dead biomass increased during the growing season. Mean RLD (7,411.56 m·m⁻³·a⁻¹) and SRL (10.83 m·g⁻¹·a⁻¹) in the surface layer were higher than RLD (1 474.68 m·m⁻³·a⁻¹) and SRL (8.56 m·g⁻¹·a⁻¹) in the deep soil layer. RLD and SRL in May were the highest (10 621.45 m·m⁻³ and 14.83m·g⁻¹) compared with those in the other months, and RLD was the lowest in September (2 198.20 m·m⁻³) and SRL in October (3.77 m·g⁻¹). Seasonal dynamics of fine root biomass, RLD, and SRL showed a close relationship with changes in soil moisture, temperature, and nitrogen availability. To a lesser extent, the temperature could be determined by regression analysis. Fine roots in the upper soil layer have a function of absorbing moisture and nutrients, while the main function of deeper soil may be moisture uptake rather than nutrient acquisition. Therefore, carbon allocation to roots in the upper soil layer and deeper soil layer was different. Multiple regression analysis showed that variation in soil resource availability could explain 71–73% of the seasonal variation of RLD and SRL and 58% of the variation in fine root biomass. These results suggested a greater metabolic activity of fine roots living in soil with higher resource availability, which resulted in an increased allocation of carbohydrate to these roots, but a lower allocation of carbohydrate to those in soil with lower resource availability. __________ Translated from Acta Phytoecologica Sinica, 2005, 29(3): 403–410 [译自: 植物生态学报, 2005, 29(3): 403–410]     

青海省森林细根生物量及其影响因子

细根是植物吸收水分和养分的主要器官。全球变暖背景下,研究森林细根生物量及其环境因子的变化对生态系统碳平衡、碳收支及其贡献率具有重要意义。采用土钻法和室内分析法对青海省森林6个海拔梯度上5种林分类型的细根生物量和土壤理化性质进行测定,并分析了与环境因子之间的相互关系。结果表明:(1)青海省森林0—40 cm土层总细根生物量平均为8.50 t/hm~2,随着海拔梯度的增加先降低后升高,不同海拔梯度细根生物量差异显著(P0.05),最大值出现在2100—2400 m处。(2)5种林分0—40 cm土层总细根生物量为:白桦白杨云杉圆柏山杨,不同林分间细根生物量差异不显著。(3)细根垂直分布随土层深度增加而减少,且70%的细根集中在表层(0—20 cm)。(4)土壤容重深层(20—40 cm)显著大于表层(P0.05),并随海拔梯度逐步增加,且林分间差异较大。(5)全碳(Total carbon, TC)、全氮(Total nitrogen, TN)、全磷(Total phosphorus, TP)含量表层显著高于深层。TC、TN随海拔升高先增后降低,TP则随海拔逐步降低。不同林分间土壤养分差异较明显。(6)结构方程模型分析得到海拔、土层、容重直接影响细根生物量,细根生物量直接影响土壤养分。林分类型通过土壤容重间接影响细根生物量。因此,林分和海拔通过影响土壤微环境而影响到细根生物量及其空间分布格局。     

间伐对黄龙山油松中龄林细根空间分布和形态特征的影响

为探究油松细根生长与抚育间伐的关系,以黄龙山林区4种不同间伐强度(对照,轻度,中度,强度)下的油松人工中龄林为研究对象,采用根钻法,分3层(0—20,20—40,40—60cm)获取细根样品,研究了间伐强度对油松细根生物量和形态特征的影响。结果表明:油松细根生物量主要分布在0—20 cm土层,不同间伐强度下细根生物量差异显著(P0.05),随间伐强度的增大,细根生物量先升高后降低,强度间伐下0—20 cm土层细根生物量显著降低(P0.05),20—40 cm土层和40—60 cm土层细根生物量所占比例随间伐强度的增大而增大。细根根长密度和根表面积密度在不同间伐强度和不同土层间均差异显著(P0.05),且变化规律与生物量基本一致。细根比根长和比表面积随间伐强度的增加而增大,且强度间伐与其他强度呈显著性差异(P0.05)。轻度和中度间伐对小径级细根(0—1.0 mm)有显著影响,对较大径级细根(1.0—2.0 mm)的影响则不显著(P0.05),强度间伐对0—2.0mm的细根均有显著影响(P0.05)。中度间伐(保留郁闭度0.7)条件下,油松林地细根总生物量达到最大1022.43 g/m2,此条件下细根的根长密度和根表面积密度也达到最大,能充分利用林地的立地资源,最有利于保留木的生长。     

Root length and biomass losses during sample preparation with different screen mesh sizes

Data are presented on the differences in root length density (RLD), dry matter (DM), and root diameter values determined on wheat and faba bean using sieves of different mesh size to separate roots from soil during sample preparation. Screens with 0.2, 1, and 2 mm (0.04, 1, and 4 mm²) aperture were used. Roots collected on the 2-mm sieve represented on average 55% of the weight and only 10% of the total length collected using a 0.2-mm sieve. With a 1-mm sieve 75% of weight was retained, but only 34% of the length. In the 0–20 cm soil layer average RLD and DM values ranged between 1.3 and 2.5 cm cm^-3 and 215 and 136 g m^-2 for faba bean and wheat respectively with 2 mm screens and 14.6 and 18.1 cm cm^-3 and 313 and 202 g m^-2 with 0.2 mm sieves. RLD was more affected than weight since losses from coarse screens were largely due to fine root fractions, although the 1-and 2-mm screens retained a small amount of fine roots that were long or attached to main structures. Variability was higher for measurements on coarser screens. The use of screens much coarser than the diameter of fine roots is not recommended for the study of surface-related phenomena in which root length quantification is necessary, while it may be acceptable for gross comparisons of root weight and spatial extent.     

模拟氮沉降对杉木幼苗养分平衡的影响

为研究氮沉降对植物养分平衡的影响,对1a生杉木（Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook.）幼苗进行了室内模拟试验。以NH4NO3作为外加氮源,设计了N0（0 g N m-2?a-1）、N1（6 g N m-2?a-1）、N2（12 g N m-2?a-1）、N3（24 g N m-2?a-1）和N4（48g N m-2?a-1）等5种氮沉降水平,每处理重复6次。通过1a的试验发现,杉木幼苗叶、茎、粗根和细根中的N、K、Mg含量随氮处理水平的增加而上升,但Ca在各器官中的含量则呈下降趋势;中低氮（N1,N2）对叶、茎和粗根中P的含量表现为促进作用,而高氮（N3,N4）则表现为抑制作用。幼苗各器官中的N与其他养分元素的比值随氮处理水平的增加而普遍升高,但粗根中的N/K、N/Mg则表现为下降。与对照（N0）相比,在N1、N2、N3、N4处理中,幼苗对外加氮素的表观利用率分别为60.7%、57.9%、43.3%和27.9%,随氮处理水平增加,利用率呈明显下降趋势。随着氮处理水平的增加,幼苗体内的氮分配到叶和细根中的比例增加,而分配到茎和粗根中的比例下降。因此,氮沉降明显增加了杉木幼苗各器官的氮含量,影响了幼苗的养分平衡。     

长白山白桦山杨次生林细根形态特征和解剖结构对氮沉降的响应

根系作为植物与土壤物质交换和养分循环的桥梁,长期以来一直是生态学研究的热点。于2017年7月植物生长季,对长白山模拟11年氮(N)沉降控制试验样地的白桦(Betula platyphylla)山杨(Populus davidiana)天然次生林进行了根系采样,并利用根序法研究了根系形态特征和解剖结构对不同梯度N添加处理的响应,旨在探求两物种根系之间潜在生态联系。本试验共设置了三个N添加梯度,分别为对照(CK,0 g N m~(-2 )a~(-1))、低N处理(T_L,2.5 g N m~(-2 )a~(-1))和高N处理(T_H,5.0 g N m~(-2 )a~(-1))。研究结果如下:1)T_L显著抑制白桦和山杨前三级细根皮层厚度的生长。白桦通过增加皮层细胞直径(一级根增加了72.77%,二级根增加了53.22%,三级根增加了39.96%)但减少皮层层数来降低皮层厚度,而山杨主要通过皮层细胞直径的减少(一级根下降了40.80%,二级根下降了28.17%)来降低其皮层厚度。2)T_H显著抑制山杨前三级细根生长。主要通过增加皮层厚度(一级根增加了68.78%,二级根增加了50.81%,三级根增加了88.53%)以及降低导管横截面积来抑制吸收养分,从而达到影响生长的目的。3)白桦T_H相比于T_L细根直径呈抑制生长状态。其主要通过抑制中柱直径(一级根下降了17.61%,二级根下降了16.89%,三级根下降了20.62%)的生长来实现。以上结果表明,在同一立地条件下,白桦和山杨的细根对不同浓度N沉降的响应方式不同。     

Vertical distribution and seasonal changes of fine and coarse root mass in Pinus kesiya Royle Ex.Gordon forest of three different ages

Seasonal changes and vertical distribution of fine (< 2 mm diameter) and coarse (2-10 mm diameter) root mass of Pinus kesiya and fine root and rhizome mass of herbaceous species, and root production were studied in the 6-, 15- and 23-year old Pinus kesiya forest stands at Shillong, in the Meghalaya state of north-east India. Maximum fine and coarse root mass of P. kesiya, and fine root and rhizome mass of the ground vegetation were recorded during the rainy season. The contribution of the tree fine roots in 0-10 cm soil layer declined from 51% in the 6-year old stand to about 33% in the older stands. The major proportion (63-88%) of herbaceous fine root and rhizome mass was concentrated in this soil layer in all the three stands. The majority (36-57%) of tree coarse roots were present in the 10-20 cm layer in all the stands. The biomass and necromass values in the case of fine roots were more or less equal in a given stand, but the coarse roots had 5 to 9 times more live than the dead mass. The proportion of herbaceous fine root mass to the total fine root mass declined from 54% in the 6-year old stand to 30-32% in the 15- and 23-year old stands. The mean total fine root mass (pine + herbaceous species) decreased from 417 g m^–2 in the 6-year old stand to 302 in 15-year and 322 g m^–2 in the 23-year old stand. Annual fine root production showed a marked decrease from 1055 g m^–2 in the 6-year old stand to 743 g m^–2 in the 23-year old stand, but coarse root production increased from 169 g m^–2 in the 6-year to 466 g m^–2  in the 23-year old stand; the total root production thus remained approximately constant.     

Root distribution,standing crop biomass and belowground productivity in a semidesert in México

In a semidesert community in México (Zapotitlán de las Salinas, Puebla) the vertical distribution of roots and root biomass was estimated at 0–100 cm depth on two sampling dates, November 1995 (wet season) and January 1998 (dry season). Root productivity at 7 to 14.5 cm depth was estimated with the in-growth core technique every two months from March 1996 to February 1998. The relationship between environmental factors and seasonal root productivity was analyzed. Finally, we tested the effect of an irrigation equivalent to 20 mm of rain on root production. Seventy four percent of the total number of roots were found at 0-40 cm depth. Very fine roots (<1 mm diameter) were found throughout the soil profile (0-100 cm). In contrast, fine roots (1-3 mm diameter) were found only from 0–90 cm depth, and coarse roots (>3 mm diameter) from 0–60 cm depth. The root biomass was 971.5 g m^–2 (S.D. = 557.39), the very fine and fine roots representing 62.9% of the total. Total root productivity, as estimated with the ingrowth core technique, was 0.031 Mg ha^–1 over the dry season and 0.315 Mg ha^–1 over the wet season. Only very fine roots were obtained at all sampling dates. Rainfall was significantly correlated with very fine root production. The difference between fine root production in non-watered (0.054 g m^–2) and watered (0.429 g m^–2) treatments was significant. The last value was the same as that predicted for a rain of 20 mm, according to the exponential model describing the relation between the production of very fine roots and rainfall at the site.     

喀斯特峰丛洼地不同植被恢复阶段细根生物量、形态特征及其影响因素

以喀斯特峰丛洼地不同植被恢复阶段的草丛、灌丛、次生林和原生林为研究对象,采用土芯法,分0~10、10~20、20~30 cm等3层获取群落活细根(直径≤2 mm),分析其生物量、形态特征及其与土壤性状的关系.结果表明:各恢复阶段细根生物量为194.63~255.19g·m^-2,集中分布在0~10 cm表层土壤中,占0~30 cm土层总生物量60%以上,不同恢复阶段群落生物量的差异不显著;细根比根长和比表面积在不同恢复阶段差异显著,随着植被由草丛向原生林正向恢复而逐渐降低;超过66%的根长和64%的根面积分布在0~10 cm表层土壤中,多数细根根长和根面积均在0~0.5 mm和0.5~1 mm径级,这两级根长和根面积占其总量的87%和72%以上.冗余分析表明,喀斯特峰丛洼地植物群落细根特征与土壤性状之间存在着不同的相关性,其中土壤有机碳、速效钾和全氮对细根特征影响较大.这是植物长期适应生境条件形成的有效策略.