毛竹细根分布特征研究

为了解毛竹(Phyllostachys edulis)细根的分布规律,对不同水平距离和土层深度0~1 mm和1~2 mm细根的生物量、比根长、组织密度和根长密度进行了分析。结果表明,随着毛竹年龄的增加,细根生物量和根长密度先上升后降低,根组织密度先降低后升高,比根长呈降低的趋势。细根生物量和根长密度以距竹秆60 cm处最大,根组织密度以20 cm处最大,比根长在40 cm处最大,但他们在距竹秆不同距离间的差异不显著。细根生物量以10~20 cm土层最大,根组织密度以20~30 cm土层最大,细根生物量、比根长、组织密度和根长密度在不同土层间的差异不显著。与1~2 mm细根相比,0~1 mm细根生物量和根组织密度更小,比根长和根长密度更大。因此,毛竹年龄对细根生长具有显著的影响,1年生毛竹有最大的比根长和较大的根组织密度,具有更强的资源利用率。毛竹细根在一定的土层范围内呈均匀分布状态,可更有效地利用特定区域的水肥资源。     

毛竹种群向针阔林扩张的根系形态可塑性

为了弄清毛竹(Phyllostachys edulis)向针阔林扩张过程中根系的形态可塑性反应,在浙江天目山自然保护区毛竹向针阔林扩张的典型过渡地带,连续区域上设置毛竹纯林、针阔-毛竹混交林(以下简称过渡林)、针阔林3种样地。用根钻法采集样地毛竹根系、针阔树根系并比对其生物量密度、细根比根长、相邻同级侧根节点距等形态特征参数变化。结果表明:随着毛竹的扩张程度增加,林内根系生物量密度增加;且与针阔树竞争过程中毛竹将更多的根系放置于表层;同时在水平方向上随离样株距离的增加未出现明显变化,而针阔树根系则随离样木距离的增加而逐渐减少;毛竹根系比根长明显增加,平均增幅15%;一、二级侧根节点距则均有所下降,毛竹侧根数量增多。这些结果表明毛竹种群可通过根系生物量密度、细根比根长、相邻同级侧根节点距等形态可塑性方式实现向周边森林扩张。     

瓦屋山常绿阔叶次生林建群种扁刺栲的细根分布及其碳氮特征

四川瓦屋山国家森林公园是我国西部的中亚热带湿性常绿阔叶林的典型代表,具有四川现存的较为完好的扁刺栲(Castanopsis platyacantha)-华木荷(Schima sinensis)群系,该研究利用土钻法探讨了该群系内主要建群种扁刺栲标准木的细根分布及其碳氮特征。结果表明:(1)扁刺栲细根总生物量为173.62 g·m~(-2),其中活根生物量为135.29 g·m~(-2)。(2)随着土层深度的增加,扁刺栲细根生物量、根长密度、根系表面积和比根长呈下降趋势,0~30 cm土层所占比例分别为67.23%、69.53%、69.48%和57.20%;根长密度、根系表面积和比根长均随细根直径的增加而显著下降,直径小于1 mm的根系所占比例分别为58.84%、52.59%和51.36%。(3)扁刺栲细根生物量、根长和表面积消弱系数β均随根系直径的增加而增加。(4)根系C含量在第Ⅰ土层中随细根直径的增加而显著增加,在其他土层则无显著差异;直径小于2 mm的根系C含量在第Ⅰ土层中显著低于其他土层,大于2 mm的根系C含量在各土层间的差异不大。(5)根系N含量随根系直径和土层深度的增加而减少,C/N值则与之相反。该研究结果在一定程度上反映了该次生林地下细根的垂直分布及养分特征,为揭示该生态系统地下生态过程及今后在该生态系统研究环境变化对地下生态过程的影响提供了基础数据。     

岷江上游4个栽培树种细根功能性状垂直分布的差异性

细根(直径≤2 mm)功能性状及垂直分布格局是反映植物对土壤资源吸收策略和影响森林地下生态过程的关键。本研究以岷江上游4个人工林树种连香树(Cercidiphyllum japonicum)、白桦(Betula platyphylla)、华山松(Pinus armandii)和油松(P.tabuliformis)为对象,调查不同海拔树木细根功能性状及其在不同土层间的垂直分布格局,并分析细根功能性状分布与构型之间的相关关系。结果表明:阔叶树种比针叶树种有更大的根长密度、生物量、比根长和比表面积,而直径反之;4个树种细根集中在0~20 cm土层,根长密度和生物量在较高海拔地段均显著大于较低海拔,且均随土壤深度增加而减少,但比根长、比表面积和直径无显著的海拔差异,随土层加深也无明显的垂直变化规律;针阔树种间的细根构型差异显著,但不受海拔差异的影响,阔叶树的细根分支强度与一级根数量显著大于针叶树种;一级根数和根尖密度与比根长以及分根比与根长密度和生物量均呈显著正相关,而分叉与几个细根功能参数均呈负相关;随着土层深度增加,细根总生长量明显减少,但细根资源利用效率和策略不变;5个细根功能性状的垂直分布格局差异明显,且受树种特性影响显著,细根分支构型对其垂直分布及资源获取策略具有显著影响。     

岷江上游4个栽培树种细根功能性状垂直分布的差异性

细根(直径≤2 mm)功能性状及垂直分布格局是反映植物对土壤资源吸收策略和影响森林地下生态过程的关键。本研究以岷江上游4个人工林树种连香树(Cercidiphyllum japonicum)、白桦(Betula platyphylla)、华山松(Pinus armandii)和油松(P. tabuliformis)为对象,调查不同海拔树木细根功能性状及其在不同土层间的垂直分布格局,并分析细根功能性状分布与构型之间的相关关系。结果表明:阔叶树种比针叶树种有更大的根长密度、生物量、比根长和比表面积,而直径反之; 4个树种细根集中在0～20 cm土层,根长密度和生物量在较高海拔地段均显著大于较低海拔,且均随土壤深度增加而减少,但比根长、比表面积和直径无显著的海拔差异,随土层加深也无明显的垂直变化规律;针阔树种间的细根构型差异显著,但不受海拔差异的影响,阔叶树的细根分支强度与一级根数量显著大于针叶树种;一级根数和根尖密度与比根长以及分根比与根长密度和生物量均呈显著正相关,而分叉与几个细根功能参数均呈负相关;随着土层深度增加,细根总生长量明显减少,但细根资源利用效率和策略不变; 5个细根功能性状的垂直分布格局差异明显,且受树种特性影响显著,细根分支构型对其垂直分布及资源获取策略具有显著影响。     

黄土高原不同演替阶段草地植被细根垂直分布特征与土壤环境的关系

研究了黄土区不同演替阶段草地植被细根垂直分布特征与土壤环境的关系,结果表明不同演替阶段草地植被细根生物量、根长密度、表面积、直径和比根长均具有明显的垂直分布特征。细根生物量、根长密度和细根表面积一般随土层加深而逐渐减少,且集中分布于0-40cm土层;随着演替的进行,除20a弃耕地外,0—80cm土层细根生物量、根长密度和细根表面积逐渐增加;除25a弃耕地外,细根直径随演替进行逐渐减小。0～100cm土层土壤含水量随演替进行而增加,不同演替阶段深层土壤水分较表层稳定。土壤容重的变化趋势为9〈4〈15〈20〈25a弃耕地,根系对表层土壤水分和容重的影响较大,而对深层土壤水分与容重影响较少。不同演替阶段细根各参数和土壤水分、容重差异均达到显著水平。各弃耕地细根参数之间,细根参数和土壤环境因子之间存在不同程度的相关关系,土壤含水量在草本植被的不同演替阶段均是影响其细根垂直分布的关键因素。土壤容重在演替早期对草本植被根系的影响较小,随着演替进行其影响作用进一步增强。     

毛竹扩张对濒危植物桫椤根系形态可塑性的影响

为探讨毛竹(Phyllostachys heterocycla)向桫椤(Alsophila spinulosa)林扩张的根系形态可塑性变化,在赤水桫椤国家级自然保护区毛竹-桫椤混交林上分别设置受毛竹轻度、中度以及重度干扰的样地,用根钻法收集桫椤、毛竹根系并对其生物量密度、细根比根长、相邻同级侧根节点距等参数进行比对。结果表明:各干扰程度下桫椤根系生物量密度均远低于毛竹,且二者呈负相关;随着与毛竹的接近,桫椤根系生物量持续下降;各样地中毛竹细根比根长均高于桫椤;重度干扰下毛竹侧根节点距最小,侧根数目最多;且毛竹根系多分布于表层土壤。由此可见,桫椤根系逐渐趋向于分布在深层土壤,毛竹在向桫椤林扩张过程中可通过改变根系生物量密度、细根比根长、相邻同级侧根节点距等形态可塑性特征来占据优势。     

刺槐和侧柏人工林有效根系密度分布规律研究

通过分层分段挖掘法,对13龄刺槐、侧柏人工林,根区有效根长密度和根重密度的空间分布进行了研究。结果表明,尽管刺槐根系分布深度是侧柏的2倍多,但平均有效根长密度只有侧柏的44．5％。在垂直方向上,两树种有效根系主要分布在0～60cm土层内,然而最大有效根长密度却均位于距地表0～30cm以内。其中,刺槐0～30cm区域内有效根长占总有效根长的51．58％,侧柏占58．38％;刺槐有效根干重占总有效根干重的63．01％,侧柏占71．09％;两树种根系密度分布均随土层深度增加而呈指数形式递减。在水平方向上,刺槐有效根系密度呈二次抛物线型分布、最大有效根长或根密度以距树干30～90cm处最大;侧柏有效根系密度则随着距主干距离的增大而减小。非线性参数拟合分析表明,采用RD=EXP(A BX CZ)函数模型,能较好地反映人工林根系密度的空间分布。     

青杨人工林根系生物量、表面积和根长密度变化

在植物生长季节,采用钻取土芯法对秦岭北坡50年生青杨人工林根径≤2 mm和2～5 mm根系的生物量、表面积和根长密度进行测定.结果表明：在青杨人工林根系(＜5 mm)中,根径≤2 mm根系占总生物量的77.8%,2～5 mm根系仅占22.2%;根径≤2 mm根系表面积和根长密度占根系总量的97%以上,而根径2～5 mm根系不足3%.随着土层的加深,根径≤2 mm根系生物量、表面积和根长密度数量减少,根径2～5 mm根系生物量、表面积和根长密度最小值均分布在20～30 cm土层.≤2 mm根系生物量、表面积和根长密度与土壤有机质、有效氮呈极显著相关,而根径2～5 mm根系的相关性不显著.     

干旱区绿洲灌溉条件下不同树龄轮台白杏根系的空间分布

采用田间分层挖掘法和图像扫描分析法,研究了干旱区绿洲灌溉条件下不同树龄轮台白杏根系的空间分布特征.结果表明:轮台白杏的根系主要由细根(d≤1 mm)构成,中粗根(1＜d≤2 mm)和粗根(d＞2 mm)所占比例较小,树龄5 a、10 a和15 a轮台白杏细根长度分别占根系总长度的90.9％、88.4％和79.9％.随树龄延长,根长密度增加,不同径级根长密度均为15 a＞10 a＞5 a.在垂直方向上,轮台白杏的根长密度呈现出先增加后减小的分布趋势,且各土层根系干质量密度差异显著,树龄5a、10 a和15 a轮台白杏根系干质量密度分布较集中的区域分别为距离树干200 cm以内的30 ～ 80 cm、30～100 cm和30～100 cm深度土层,轮台白杏根系的水平分布特征为距离树干越远根系干质量密度越小,且距树干不同距离处的差异显著.从减小相邻树行间树体根系的交错重叠和降低水肥竞争的角度考虑,在干旱区绿洲灌溉条件下,轮台白杏的栽植行距应≥6 m.     

漓江水陆交错带典型立地根系分布与土壤性质的关系

研究根系与土壤关系是发掘河岸带生态退化等问题内在原因的重要途径。在漓江流域水陆交错带选取缓坡、陡坡、江心洲、人工岸坡4种典型立地类型,对不同土层深度的根长密度、根系生物量、比根长,以及根系特征与土壤有机质、全氮、有效磷的关系进行了研究,旨在为漓江流域生态修复过程中植被恢复、植被配置、快速绿化材料选取提供科学依据。结果表明:(1)同一立地类型0—10 cm土层和10—20 cm土层比根长差异性不显著。0—10 cm到10—20 cm土层,各立地类型根长密度和根系生物量密度均减小,但不同立地类型根长密度和根系生物量密度的差异程度逐渐缩小,表明地形、地表植物类型及生长状况对根长密度分布的影响也随土层深度的增加而逐渐减小。细根根长和生物量随着土壤深度的增加而减小。(2)土壤有机质含量差异性显著,分布规律为人工岸坡陡坡江心洲缓坡;土壤全氮含量从大到小依次是人工岸坡、陡坡、缓坡、江心洲,其值分别为:3.12、2.33、1.56、1.32 g/kg;土壤全氮与土壤有机质呈显著正相关。江心洲和缓坡有效磷含量远远大于人工岸坡和陡坡,原因是漓江水长期受人为洗漱影响,导致受江水干扰大的立地类型有效磷含量高。(3)根长密度、比根长、根系生物量与有机质、全氮含量呈正相关,与有效磷含量呈负相关,说明土壤根系越丰富,越有利于增加土壤有机质和全氮含量,但遏制了土壤有效磷。细根长度、生物量与根长密度在0.01水平(双侧)上显著正相关,与根系生物量密度呈负相关。     

梯田埂坎立地植物根系分布特征及其对土壤水分的影响

在标准株选择的基础上,采用整株挖掘法研究活性根的特征,采用旱季0～200cm土层土壤水分定点观测的方法观测土壤含水量,并籍此计算土壤水分相对亏缺值来描述梯田埂坎附近土壤水分的变化。研究显示,4个植物种在根系深度、生物量和根长分布、对土壤水分的影响方面具有不同的特征。柽柳根系深达757cm,根系生物量和根长在0～100cm土层范围内均匀减少。但粗根在整个根系中占支配地位,细根的生物量和根长主要集中在0～40cm土层中。杞柳根系分布在0～40cm土层中,占全部根系生物量的86．0％。但粗根占绝对优势。40cm以下土层中(杞柳根系分布的最大深度为305cm)根系生物量和根长逐渐下降,但细根长度超过粗根。杞柳的部分根系分布高于着生平面,而且这部分根系中细根占绝对优势。柠条的根系分布特征与杞柳相似,但粗根的比例大于杞柳。新疆杨根系分布较浅,最大深度仅为136cm。在0～40cm土层中,新疆杨根系生物量占总根系生物量的77．2％。60cm土层以下根系生物量急剧下降,根长在80cm以下同样急剧减少。在新疆杨的整个根系分布层中,虽然粗根在生物量上占优势,但细根长度远大于粗根。研究结果还显示,栽植不同植物种的埂坎附近水平范围内存在明显的土壤水分亏缺。柽柳埂坎、杞柳埂坎、拧条埂坎、新疆杨埂坎的水分亏缺范围分别为230cm,437cm,274cm和399cm。垂直范围内,在4个测点均有一个土壤水分从表层往下增加的土层,该层在30～70cm范围内变化,只是随距埂坎的距离和植物种不同而不同。增加层以下,土壤水分开始持续下降至70cm到200cm土层,具体的下降深度也因植物种和距埂坎的距离不同而不同。建议,(1)根系深、对土壤水分影响较小的柽柳是黄土高原地区较为理想的农林复合树种;(2)杞柳应栽植在梯田软硬埂的结合部,约在梯田埂坎高度的1／3到2／3处,并且采取及时平茬和秋粮作物配置的方法调控系统的竞争关系;(3)柠条可采取与杞柳相似的栽植和调控办法;(4)根系分布浅、对水分影响较大的新疆杨,除栽植在埂坎顶部外成活比较困难,不是合适的埂坎栽植树种。     

刺槐和侧柏人工林有效根系密度分布规律研究

通过分层分段挖掘法 ,对 13龄刺槐、侧柏人工林 ,根区有效根长密度和根重密度的空间分布进行了研究 .结果表明 ,尽管刺槐根系分布深度是侧柏的 2倍多 ,但平均有效根长密度只有侧柏的 4 4 .5 % .在垂直方向上 ,两树种有效根系主要分布在 0～ 6 0 cm土层内 ,然而最大有效根长密度却均位于距地表 0～ 30 cm以内 .其中 ,刺槐 0～30 cm区域内有效根长占总有效根长的 5 1.5 8% ,侧柏占 5 8.38% ;刺槐有效根干重占总有效根干重的 6 3.0 1% ,侧柏占 71.0 9% ;两树种根系密度分布均随土层深度增加而呈指数形式递减 .在水平方向上 ,刺槐有效根系密度呈二次抛物线型分布、最大有效根长或根密度以距树干 30～ 90 cm处最大 ;侧柏有效根系密度则随着距主干距离的增大而减小 .非线性参数拟合分析表明 ,采用 RD=EXP A+BX +CZ 函数模型 ,能较好地反映人工林根系密度的空间分布     

杉木成熟林细根形态与功能特征的海拔梯度变异特点

为探究植物对环境变化的适应策略,在安徽省金寨县天马国家自然保护区,以不同海拔高度(750、850、1000、1150 m)杉木(Cunninghamia lanceolata)成熟林为对象,采用土钻法获取土壤细根样品,分别测定了不同海拔不同土层(0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm)土壤细根生物量、形态特征参数和碳氮含量。结果表明:(1)随海拔梯度增加,0—30 cm土层细根生物量、根长密度、比根长、表面积密度、体积密度均呈先减少后增加趋势,在海拔750 m生物量最大,其余指标在海拔1150 m最大;随土层深度增加,同一海拔细根生物量、根长密度、表面积密度、体积密度均呈减少趋势。(2)随海拔梯度增加,0—30 cm土层细根C和N含量呈先增加后减少趋势,C/N比呈先减少后增加再减少趋势;随土层深度增加,同一海拔细根C含量呈先减少后增加趋势,N含量呈降低趋势,C/N比呈上升趋势。(3)细根N含量与生物量、根长密度和体积密度显著正相关,C/N比与生物量、根长密度、表面积密度和体积密度极显著负相关。(4)土壤水分对细根生物量及其形态指标影响显著。     

大田期烟草根系构型参数的动态变化

采用“根箱”法研究了大田期烟草根系构型参数在时间、空间上的动态变化.结果表明, 烟草2级侧根总长度的增加明显大于1级侧根,根快速增长期分别出现在移栽后26～40和56～70 d.栽后57 d(打顶)前,烟草根系的分枝密度表现为10～20＞0～10＞20～30＞30～40 cm,此后随土层的加深呈递减趋势.在主根上,以7～21 cm范围内的分枝密度最大.打顶前,比根长随着入土深度的加深而递增;栽后90 d,比根长随土层的加深而递减.1级侧根根长密度在0～10 cm土层内的变化呈“S”型曲线,10～20、20～30和30～40 cm内表现为双峰曲线;2级侧根根长密度随生育期的进程而增加,其中0～10 cm根长密度的变化为“S”曲线,其它层次为单峰曲线.     

刺槐根系对深层土壤水分的影响

对黄土高原主要造林树种刺槐根系及其林地土壤水分进行调查和监测,结果表明,在阴坡立地上,刺槐细根在距树干2.0 m范围内的水平分布无明显差异,最大分布深度均为2.0 m;而阳坡立地上刺槐细根在距树干0.5 m处的垂直分布深度可达2.0 m,且阴坡立地上细根密度特征值明显大于阳坡.根系对土壤深层水分的影响范围因不同立地条件下根系分布空间差异而不同,在阳坡立地上,刺槐根系对深层土壤水分的影响深度可达2.7 m处的土层,而在阴坡立地上,这种影响范围可达3.3 m处的土层.     

杨树人工林细根数量和形态特征的季节动态及代际差异

采集欧美杨107Ⅰ代和Ⅱ代人工林细根样品,分析杨树不同根序细根数量特征(根长度、表面积和生物量)和形态特征(比根长、根长密度、根组织密度)对季节波动的响应及其代际差异.结果表明： 杨树各根序细根数量特征(根长度、表面积和生物量)均呈明显的季节变化,且具有明显的根序差异性.低级根序细根数量特征季节差异显著,细根生物量在生长季显著增加而生长季后显著下降.高级根序细根比根长季节波动显著,而根长密度和根组织密度等形态特征波动较小.连作导致人工林杨树1～2级细根长度、生物量、比根长和根长密度在生长季显著增大.1级细根数量特征与土壤温湿度呈显著正相关,与土壤有机质和速效氮含量呈显著负相关;而2级细根数量特征仅与土壤养分显著相关.杨树人工林细根特征的季节动态及代际差异体现了杨树对细根的碳投入变化,因连作引发的土壤养分匮乏可能引发植株对根系的碳投入增加,这种碳分配格局与人工林地上部分生产力形成密切相关.     

思茅松人工林根系特征与生物量分配

通过研究不同径级思茅松人工林根系特征、地上部分各器官以及根系生物量分配特征,构建以胸径和树高为变量的思茅松人工林各器官生物量的异速生长方程,为思茅松人工林乔木层碳储量的准确测算提供科学依据。结果表明:思茅松的粗根(根径2.0 cm)、大根(1.0~2.0 cm)、中根(0.5~1.0 cm)和小根(0.2~0.5 cm)的根长和比根长随径级增加而增大,细根(0.2 cm)的比根长降低;中根、小根和细根在根生物量中所占的比例随径级增大先减小后增加,粗根和大根先增加后减小;同一径级中,细根的比根长远高于其他根系类型;思茅松各器官生物量分配大小比例为干枝根叶果,树干生物量均占全株生物量50%以上,各器官生物量随着径级的增大而增加,地上生物量和地下生物量之间呈显著正相关。思茅松单株地上部分生物量在2.23~324.95 kg,根生物量在0.52~41.80 kg,根颈、主根和侧根的生物量随径级增加而增加,根颈/主根、根颈/总根、侧根/主根与胸径和树高呈显著正相关,主根/总根与胸径和树高呈显著负相关;思茅松人工林各器官和总生物量异速生长模型的非线性回归与对数转换后的线性回归的AIC差值都大于2,误差为相乘型,选用线性模型更合适。各器官和总生物量线性模型的R_(adj)~2为0.661~0.992,除球果外,加入树高的模型能较好地拟合各器官与全株生物量。     

柏木低效林林窗改造初期边界木细根形态和生物量变异

为深入探究川中丘陵区柏木低效林林窗改造初期边界木林细根的生态适应,利用土柱法对34年生柏木低效林在人造小面积开窗(50m2、100m2、150m2)处理1年后的林窗边界木1~5级细根直径、根长、比根长、根长密度和生物量变异进行研究。结果显示:(1)柏木1~5级细根平均直径、根长随着根序的上升而增加,比根长、根长密度随着根序的上升而减小。(2)与林内对照(无林窗)相比,人工开林窗处理后边界木细根在同一根序上的平均直径变化不显著,根长和比根长增加,根长密度和生物量则呈降低的趋势。(3)开窗150m2面积林窗抚育后的柏木边界木更大限度地提高了低级根序的物质分配,提高比根长并降低组织密度,更快速地利用地下林窗空间资源。研究表明,柏木低效林林窗式疏伐得到的土壤资源由于更新草本、灌木的生长,增加了林木根系竞争土壤空间的压力,使得根系进行扩展性生长,细根形态和生物量表现出异质性变化。     

不同年龄三倍体毛白杨纸浆林生长期间细根变化规律

以3、5、6及7年生三倍体毛白杨纸浆林为对象,于2008年研究生长期(4—11月)细根生物量、根长密度和细根表面积的月动态变化和垂直分布的变化。结果表明:细根生物量、根长密度或细根表面积在4—11月均表现为单峰曲线,其中细根生物量的峰值出现在8月,而根长密度和细根表面积的峰值出现在9月;细根生物量、根长密度及细根表面积的平均值随年龄的增加而增加,3、5、6及7年生的三倍体毛白杨细根生物量分别为658.3、750.6、1048.1和1115.0kg.hm-2,相应地根长密度分别为12.490×103、9.983×103、9.227×103和5.921×103m.m-3,细根表面积分别为12.17、18.68、22.23和25.28m2.m-3;细根生物量、根长密度及细根表面积的垂直分布表现为表层化,随年龄的增加表层细根增多,其中细根生物量的46.36%～51.12%、根长密度的62.77%～75.33%、细根表面积的61.74%～64.16%均分布在0～10cm土层。