植物地下生物量研究进展

在生物量的研究过程中,地下部分生物量十分重要却又多被忽视本文首先比较了当前地下生物量研究中较为常用的4种研究方法:挖土块法、钻土芯法、内生长土芯法和微根区管法.然后总结了地下生物量在空间和时间上变化规律的研究成果.最后又讨论了环境因素诸如水分、温度和开垦、放牧对地下生物量的影响以及地下生物量的周转.     

中国草地地下生物量研究进展

在草地生态学研究中,草地地下生物量的研究是必不可少的环节,地下部分无论是生理功能还是对草地植被碳蓄积贡献都具有举足轻重的地位。本文综述了中国当前草地地下生物量的研究方法和内容,包括草地地下生物量的测定方法,草地地下生物量的垂直空间分布规律,年度季节动态,地下地上生物量比值关系及动态,以及影响草地地下生物量的环境因子和人为因子。最后提出了我国草地地下生物量研究面临的主要问题及研究的发展趋势。     

青藏高原草地地下生物量与环境因子的关系

青藏高原草地生物量大部分分布于地下,地下生物量在其碳循环研究中起着重要的作用.基于大规模野外样地调查数据,分析比较了青藏高原南北和东西样带上草地地下生物量与环境因子的相关关系,探讨了环境因子对地下生物量控制作用的区域差异.研究结果表明:对于所有采样点而言,青藏高原草地地下生物量的环境控制因素主要有土壤含水量、表层土壤有机碳和全氮含量.通过比较南北和东西样带研究结果发现,草地地下生物量与土壤含水量、土壤表层有机碳和全氮含量相关的显著性水平,在东西样带上明显高于南北样带.同时,东西样带上草地地下生物量与降水量有显著正相关关系,这种关系在南北样带上不显著,表明水分对东西样带草地地下生物量的控制作用较强.气温与南北样带草地地下生物量呈显著负相关,但与东西样带草地地下生物量相关不显著,由此说明环境因子对青藏高原草地地下生物量的控制存在显著区域差异.     

陕北黄土高原铁杆蒿群落生物量初步研究

本文研究了陕北黄土高原森林区和森林草原地带分布面积广、在群落演替过程中具明显地位的铁杆蒿群落生物量,测定了地上和地下生物量的季节、空间和地带性变化。结果表明,铁杆蒿群落生物量季节动态明显,9月下旬地上和地下生物量均达峰值,分别为241.94g/m~2和1860.46g/m~2,地下生物量6月出现负值,这与植物生长发育阶段的物质运转有关。森林草原由于水条件的限制,地上和地下生物量均低于森林区。     

草原生态系统植物地下生物量分配及对全球变化的响应

草原生态系统植物生物量在地上和地下器官之间的分配是联系地上生产力与地下碳固持的枢轴环节。由于地下生物量的准确测定是正确分析生物量分配的基础,该文首先系统分析了植物地下生物量的测定方法及其优缺点;在此基础上,综述了当前草地生态系统地下生物量分配对全球气候变化主要驱动因子(降水、CO_2浓度、温度和氮沉降)的响应,并提出了今后相关研究中需解决的主要问题,以期为开展全球变化背景下草地生态系统碳循环的研究提供参考。     

云南哀牢山徐家坝地区木果石栎林生物量的初步研究

本文主要以木果石栎林为对象,试用收获法对亚热带地区的山地常绿阔叶林生态系的生物量进行了研究,着重讨论和分析了群落生物量、各结构层次和群落主要种的生物量、地下部分的垂直分布,以及地上与地下部分的关系等方面的问题,供有关部门和单位参考。     

黄土高原地区森林生态系统地下生物量影响因素

根系将土壤和大气相连与植物体共同影响生态系统的碳循环,同时根系也是森林生态系统土壤碳库的重要来源。研究表明森林地下生物量受生物因素和非生物因素影响,因此研究各因素对根系生物量的影响对精确估算土壤碳库至关重要。基于我国相关部门的观测及调查数据,通过标准化计算和统计分析来量化各因素对黄土高原地区地下生物量的影响。结果表明：黄土高原森林生态系统地下生物量主要分布在11.99-27.46 Mg/hm²之间;非生物因素对地下生物量起主导作用,其中降雨量和地形影响最为显著;不同土壤类型地下生物量表现出：棕壤 > 褐土 > 岩性土;不同森林类型地下生物量大小为：针叶林 > 针阔叶混交林 > 落叶阔叶林;不同地形地下生物量由大到小为：丘陵、山地 > 高原、平原;地下生物量在坡位上的分布大小为：坡麓 > 上、中、下三个坡位 > 平地;人类活动和动物活动干扰对地下生物量的影响没有显著差异。另外,在分析中发现若影响因素中含经纬度,非生物和生物因素对地下生物量的影响程度分别为68.9%和31.1%;若影响因素中不含经纬度,非生物和生物因素对地下生物量的影响程度分别为81.1%和18.9%,说明经纬度与其他因素存在很强的相关性,并严重影响着生物因素和非生物因素对森林生态系统地下生物量的比重。研究结果对地下生物量的估测有一定的意义,可以为森林植被如何通过根系适应环境的研究提供参考,为植被恢复、森林经营管理及地下部分碳循环的研究提供依据。     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿地上-地下生物量分配格局

以科尔沁沙地18年生(成龄)和4年生(幼龄)人工小叶锦鸡儿以及天然小叶锦鸡儿灌丛为研究对象,采用分层挖取根系法调查不同植被区小叶锦鸡儿的根系分布特点,研究其在生物量分配、根冠比、根系分布等方面对干旱环境的响应.结果表明:1)小叶锦鸡儿倾向于把更多的生物量分配于地下,其中天然植被地下生物量比重最大,4年生植被地下生物量比重最小.2)小叶锦鸡儿灌丛根系生物量随着土层深度的增加而逐渐减少,其根系主要分布在0 ～ 100 cm土层中.3)4年生小叶锦鸡儿吸收根呈现浅层分布特性,在地下O～50 cm吸收根生物量显著高于18年生和天然植被(P＜0.05);18年生和天然植被吸收根更多分布于50 ～ 100 cm土层中.天然小叶锦鸡儿输导根生物量在50 ～ 100 cm土层中显著高于4年生和18年生植被(P＜0.05).4)小叶锦鸡儿灌丛地上-地下生物量符合异速生长模型的幂函数.     

内蒙古草原生物量和地下生产力空间格局及其关键影响因子

基于33个样地获取的地上、地下生物量和地下生产力实测数据,结合气候、土壤、空间因子和多样性等多个指标,利用置换检验、回归分析和分类回归树等统计方法,探究了内蒙古草原的地下生产力、生物量和地下/地上生物量比沿环境梯度变化的空间格局及导致形成该格局的关键影响因子。结果表明:由西南向东北方向,地下生产力、地上生物量和地下生物量均呈显著上升趋势,地下/地上生物量比则无任何显著趋势;地下生产力、地上生物量、地下生物量和地下/地上生物量比的分类回归树模型解释率分别为58.3%、53.3%、78.8%和53.8%。模型显示:地下生产力与土壤容重和Pielou均匀度指数关系最为密切,地上生物量则主要受最暖月最高温控制,而地下生物量变异则分别与年均降水量、p H值和土壤含水量等因子有关,地下/地上生物量比与海拔有一定关系;分别以地下生产力、地上生物量、地下生物量和地下/地上生物量比对应分类回归树模型所甄别出的关键因子建立广义可加模型,所有模型的偏差解释率均在50%以上,表明广义可加模型代表了因变量的大部分变异。地下生产力与土壤容重呈分段函数关系,地上生物量与最暖季最高温显示出非线性关系,地下生物量则与年均降水量整体呈正相关关系,地下/地上生物量比与海拔表现出密切但复杂的关系,且受左右两端极值点影响较大。本研究不仅能为较大尺度上生物量、生产力空间格局研究提供了案例支持,同时对于草地生态系统生产力的深入研究、碳循环的长期监测和天然草场的合理利用与管理等均有重要意义。     

不同生境下伊犁绢蒿构件生物量特征的研究

以新疆天山北坡荒漠草地典型植物伊犁绢蒿为研究对象,利用多因素相关性分析,从构件水平对不同生境条件下伊犁绢蒿地上与地下生物量构件结构、地上与地下生物量生长规律进行研究,揭示气象因素、土壤因素与地上生物量和地下生物量的关系.结果表明:随着生境中水分和热量条件的改善,伊犁绢蒿构件生物量特征在察布查尔县和奇台县之间存在极显著差异(P＜0.01);地上生物量主要受年均积温、年均降水量、土壤速效养分的正向影响,土壤总盐与地上生物量呈负相关,而地下生物量受年均积温影响较大;不同生境下构件组分对地上和地下生物量的分配率相似,地上都是茎＞花＞叶,地下都是主根＞侧根＞须根;地上和地下生物量随着茎干重和主根干重的增加而增加,其生物量与茎干重和主根干重有相同的物质生产和积累规律.     

疏花水柏枝幼苗生物量与构件对模拟土壤地下水位变化的响应

通过模拟不同地下水位的方法,对疏花水柏枝（Myricaria laxiflora（Franch.）P.Y.Zhang et Y.J.Zhang）一年生幼苗在不同条件下地上与地下部生物量及构件的变化进行测定,分析幼苗生长对地下水位变化的响应。结果显示：随着地下水位的降低,疏花水柏枝幼苗的生长特征指标均呈先增加后减少的趋势,其中地上、地下部分生物量的最高值分别为0.0438、0.0100 g,最低值分别为0.0177、0.0026 g。幼苗地上部生物量在-10 cm处理水平最高;地下部生物量在-15 cm处理水平最高。幼苗直径、根表面积、株高、主根长度、根体积、一级枝数、二级枝数等指标也分别在-10 cm或-15 cm处理水平达到最高值。疏花水柏枝幼苗主要构件的生长与地下水位的变化存在显著相关性。主成分分析结果表明,幼苗的地下部分更容易受到土壤地下水位变化的影响,幼苗性状症候群随地下水位的变化而发生移动,说明该物种幼苗在不同地下水位时的生长投资策略具有较大差异。     

松嫩平原碱化草地植物－环境系统的仿真模拟

本研究以系统仿真的方法对松嫩平原碱化草地植物－环境系统进行模拟。模型的系统变量包括植物种的地上、地下生物量,土壤水分、有机质、可溶性和交换性Ｎａ￣＋和Ｃａ￣＋＋浓度和植物的凋落物生物量。模型所考虑的过程有：不同土壤碱化条件下的植物生长季节动态;土壤水、盐运动;植物的蒸腾作用;土壤表面的蒸发;凋落物的积累和分解;土壤有机质的积累和矿化;地下生物量对土壤持水和导水特性的控制作用,以及收获强度对系统平衡的影响等。模型成功地解释了植物生物量形成过程与环境之间的动态耦合、相关作用。模拟结果说明：与地下生物量密切相关的土壤非毛管孔隙度与土壤的碱化和脱碱过程有极强的相关作用,这种作用是通过改变土壤的饱和持水量来实现的。非毛管孔隙度随地下生物量增加．导致饱和含水量增加和脱碱作用加强。收获强度过大导致地下生物量的减少、非毛管孔隙度的减少和碱化作用的加强。     

松嫩平原碱化草地植物-环境系统的仿真模拟

 本研究以系统仿真的方法对松嫩平原碱化草地植物—环境系统进行模拟。模型的系统变量包括植物种的地上、地下生物量,土壤水分、有机质。可溶性和交换性Na+和Ca++浓度和植物的凋落物生物量。模型所考虑的过程有：不同土壤碱化条件下的植物生长季节动态;土壤水、盐运动;植物的蒸腾作用;土壤表面的蒸发;凋落物的积累和分解;土壤有机质的积累和矿化;地下生物量对土壤持水和导水特性的控制作用,以及收获强度对系统平衡的影响等。模型成功地解释了植物生物量形成过程与环境之间的动态耦合、相关作用。模拟结果说明：与地下生物量密切相关的土壤非毛管孔隙度与土壤的碱化和脱碱过程有极强的相关作用,这种作用是通过改变土壤的饱和持水量来实现的。非毛管孔隙度随地下生物量增加,导致饱和含水量增加和脱碱作用加强。收获强度过大导致地下生物量的减少、非毛管孔隙度的减少和碱化作用的加强。     

高寒草原生态系统表层土壤活性有机碳分布特征及其影响因素——以贡嘎南山-拉轨岗日山为例

对贡嘎南山-拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统表层(0～20cm)土壤活性有机碳分布特征研究表明:表层(0～20 cm)土壤活性有机碳平均为(2.4986±0.7864) g/kg,占表层土壤有机碳的(12.7926±21.00)%.在海拔4424～4804m范围内,随着海拔升高,表层(0～20cm)土壤活性有机碳含量表现出先减少后增加的分布特征,有机碳活度也表现出先减少后增加的分布特征.影响表层土壤活性有机碳含量最关键的环境因子是地上生物量、0～10cm地下生物量、30～40cm地下生物量、20～30cm土壤含水量、0～20cm土壤容重、20～40cm土壤容重和土壤全N量;影响表层土壤有机碳活度最关键的环境因子则是植被盖度、20～30cm地下生物量、0～10cm土壤含水量、10～20cm土壤含水量、20～30cm土壤含水量、土壤有机质、土壤速效K和土壤全N量.     

福建地区马尾松生物量转换和扩展因子的影响因素

基于第8次国家森林资源清查福建省331块马尾松的固定样地调查数据,利用增强回归树法(BRT)研究地上生物量转换和扩展因子(BCEF)和地下BCEF的影响因素。研究结果表明:林分特征因子和地形因子是影响地上BCEF以及地下BCEF的主导因素,二者对地上BCEF影响的相对贡献率之和为87.20%、地下BCEF为86.59%。其中,龄组和坡向分别是林分特征因子和地形因子中影响地上BCEF的最大因素(41.13%和14.52%)。地上BCEF随龄组的增大而逐渐减小;在东南坡最大、西坡最小。此外,龄组和坡向分别是林分特征因子和地形因子中影响地下BCEF的最大因素(41.54%和15.16%)。地下BCEF随龄组的增大而逐渐减增大;在东南坡最小、西坡最大。土壤因子对地上BCEF以及地下BCEF的影响都较小(12.80%和13.41%),腐殖层厚度是土壤因子中影响地上BCEF以及地下BCEF的最大因素(9.02%和9.13%)。在所有的影响因素中,龄组对地上BCEF以及地下BCEF的影响均最大,依据龄组计算相应的BCEF或者建立林龄普适的BCEF模型,可以有效地提高生物量的估算精度。     

Root biomass and rooting profile of naturally regenerated beech in mid-elevation Scots pine woodlands

The natural establishment of shade-tolerant forest species such as beech (Fagus sylvatica L.) occurs in naturally regenerated Scots pine (Pinus sylvestris L.) woodlands that develop on former pastures and cultivated lands. To examine possible effects of underground competition in beech establishment, we studied the root biomass and the rooting profile of 53 mixed Scots pine-natural beech woodlands in French mid-elevation volcanic areas. Stands were arranged along a maturation gradient. Roots were sampled using the root-auger technique (0 to 75 cm depth every 15 cm). In addition, 23 young beeches were uprooted to study the entire root system. Total beech fine-root biomass was closely correlated with most beech aerial characteristics, (e.g., height, diameter and girth), and correlated moderately with tree age. However, it correlated poorly with basic competition indices such as stand density and basal area. Conversely, competition indices including vertical dimensions of competing trees were correlated with the underground biomass, probably as a result of redundancy with beech height. The rooting profile (fine roots, < 5 mm) of beech and pine were quite similar, and did not change significantly along the stand maturation gradient. Beech has a heart-shaped root system while pine is more plate-like and dimorphic. Beech fine-root biomass progressively surpassed pine biomass throughout the soil layers, thus confirming that it is dynamic and competitive in mature mixed stands. The coexistence of the root systems of beech and pine in the same soil layers presumably results in strong underground competition.     

红松洼自然保护区草甸群落结构与多样性对管理模式的响应

管理模式对草甸植物群落结构和多样性有重要影响。以红松洼国家级自然保护区为研究地点,对比研究了实验区、缓冲区和核心区草甸植物群落结构和多样性对不同管理模式的响应。结果表明:实验区群落盖度显著高于核心区和缓冲区(P<0.05),三个区群落高度差异不显著(P>0.05),核心区群落密度明显高于实验区和缓冲区(P<0.05),三个区枯死物现存量差异显著(P<0.05);实验区地上生物量显著低于缓冲区和核心区(P<0.05),核心区地下生物量明显高于缓冲区和实验区(P<0.05);三个区的地下生物量都主要分布在0～10cm土层,向下逐层降低,其中核心区和实验区绝大部分根系主要分布在土壤表层,但相对深度不同;实验区与缓冲区植物群落优势物种较多,多个物种共同占有优势,而核心区的优势种少,优势物种集中;Shannon指数大小依次为缓冲区>实验区>核心区,Margalef指数为缓冲区>核心区>实验区。     

保护地蔗田对土壤优先流与根系生物量及产量品质的影响

为探明保护性耕作对蔗田土壤及甘蔗生长的影响,该研究设置2种耕作方式(常规耕作、粉垄耕作)与2种施肥水平(减量施肥20%、常规施肥),并于甘蔗苗期后在甘蔗行间近根部覆盖豆科秸秆,以第二年宿根蔗为研究对象,采用染色示踪法测定秸秆覆盖下蔗田土壤优先流特征,同时测定分析甘蔗株高、茎围、地下根系生物量、产量及品质等重要农艺性状。结果表明:(1)粉垄耕作方式下蔗田土壤优先流发生速度快且活跃,添加秸秆覆盖降低了土壤优先流发生程度,增加了土壤水分在10～25 cm土层的横向运移能力,在一定程度上提高了土壤蓄水能力。(2)粉垄保护性耕作在秸秆覆盖下提高了甘蔗根系生物量和产量,秸秆覆盖下粉垄免耕宿根蔗根系生物量提高了8.97%～25.54%,并且减量施肥处理中秸秆覆盖宿根蔗伸长期地下根系生物量显著高于无秸秆覆盖,秸秆覆盖下甘蔗株高提高了4.2%～13.1%; 在减量施肥处理中,粉垄耕作添加秸秆覆盖甘蔗产量提高了16.27%,并且添加秸秆覆盖较常规施肥中无秸秆覆盖,产量提高了5.95%。(3)粉垄保护性耕作利于提高甘蔗品质,对比无秸秆覆盖处理,粉垄耕作下秸秆覆盖后显著提高了甘蔗蔗汁视纯度,并且宿根蔗纤维分、蔗汁锤度、转光度和蔗糖分均有提升。综上认为,免耕秸秆覆盖可作为粉垄红壤坡耕地蔗田保护性生产调控方式。