基于根系发育分级的砂壤土下成熟林木根系构型分析

基于根系发育分级标准分析不同等级根系的形态特征和各级根系的生长发育策略, 可以为未来成熟林木根系预测和模型构建提供参考。该研究以30多年生的两个毛白杨(Populus tomentosa)和一个刺槐(Robinia pseudoacacia)的根系系统为研究对象, 通过全挖法获取研究材料, 以Rose (1983)提出的发育分级标准作为根系分级标准, 分析了不同等级根系的基径、根长、连结长度、根系数量等形态特征以及不同等级根系间的拓扑关系。研究结果表明: 1) 3个根系系统的修正拓扑指数q_a、q_b均接近于0, 拓扑指数TI均接近于0.5, 说明3个根系系统均呈现叉状分支; 3个根系系统垂直分布最深达到5.7-6.4 m, 水平分布最长达到7.6-13.5 m; 同一树种根系存在连生关系。2) 3个根系系统能够分支到7-8级根; 一级根基径和长度显著高于后几级根, 一级根基径是后几级根的5.79-36.92倍, 一级根长度是后几级根的1.45-9.11倍; 根系数量随着根系等级增加先增后减, 在三级根上达到最大值。3)在前三级根中, 各级根上的连结长度从根基到根尖变化不大, 说明子级根在母级根上分布均匀, 能够充分高效地吸收土壤资源。4)母级根对子级根的基径拟合线性方程斜率, 一级根最小(平均斜率0.15), 二级根和三级根的斜率相差不大(平均斜率0.34、0.35), 说明一级根优先发育自身直径, 达到锚固和支撑的作用, 二、三级根则会优先发育子级根, 通过不断增强子级根以达到高效占领土壤空间的目的。5)基径对长度的拟合线性方程斜率随着根系等级增加而增加(平均斜率从10.46增长至90.43), 说明高级别根系会倾向于发展根系长度来达到探索资源、拓展空间的目的。     

毛白杨人工林吸收根判定阈值对其空间分布特征的影响

通过林木根系研究中不同吸收根的判定标准下根系空间分布特征的差异对比，阐明根系分级标准对吸收根空间分布格局的影响，提升根系研究精度，明确林木根系有效“觅食”区域。在7年生毛白杨林分中于5株样树周围挖取780个土柱，选取根系形态指标：根系平均直径(RD)、根系表面积密度(RAD)、根长密度(RLD)和根系体积密度(RVD)研究其垂向与径向的分布动态，并分析不同吸收根判定标准对毛白杨细根空间分布以及各形态指标的影响。结果表明：选取2 mm作为吸收根判定标准确实会导致运输根被误判为吸收根，但其空间分布特征仍能反映吸收根的真实空间分布格局。而且在该判定标准下，判定标准对于实际的细根形态和空间分布情况是否会产生的影响由于监测指标的不同以及研究位置的变化而不同。其中RAD、RLD和RVD的空间分布特征基本相同，但RVD的差值比例远高于其他指标，且深土层的差值比例普遍高于浅土层。因此，以2 mm为吸收根判定标准时，选取RLD和RAD更能准确反映吸收根的真实空间分布格局，且该标准更适用于在进行相对较浅的土层中开展研究，采用2 mm为阈值划分吸收根研究细根垂直分布特征时建议以各形态指标在各个土层所占比例来...     

藏北高寒草甸根系生物量与碳氮分布格局及关联特征

根系生物量的分布格局及其与土壤环境因子的关系对草地保护与退化草地恢复研究有重要意义。以藏北当雄县的高寒草甸为研究对象,在三个海拔上（4300、4500、4700 m）对2011年0-50 cm的群落根系生物量、根碳氮含量、土壤碳含量（SOC、DOC、MBC）、氮含量（DTN、MBN、TN）、碳氮比（MBC/MBN、SOC/TN）、pH、电导率进行了测定,以期探讨藏北高寒草甸根系生物量与碳氮的分布格局及其关联特征。结果表明：（1）土壤中所测量的各种形式的碳氮含量均随着土壤深度的增大呈下降趋势,0-50 cm的DOC和SOC都随海拔的升高呈上升趋势。（2）随土壤深度的增加,根系生物量呈指数下降。随海拔的增加,根系生物量越集中分布于上层土壤,下层土壤根系生物量分布越少且变化趋于平缓。（3）根系生物量与所测的碳氮指标、电导率呈正相关关系,与pH呈负相关关系。根系氮库是影响根系生物量分布格局的主要因素,而pH值、电导率及土壤碳氮指标是影响根系生物量分布格局的重要因素。     

森林生态系统林木根系对优先流的影响

土壤水和溶质运移是土壤学和环境科学研究的难点和热点,优先流是一种常见的土壤溶质运移形式,绕过土壤基质而优先运移至地下水源,造成土壤养分的流失和水质的恶化。林木根系是土壤层的重要部分,其结构形态影响着优先流过程,为量化林木根系结构对土壤优先流的影响,以首都圈森林生态系统鹫峰定位监测站为研究区域,利用野外染色示踪与室内分析相结合的方法,定量分析根长密度和根系生物量在优先流区和基质流区的变化。结果表明:1)随着土层深度的增加,根长密度表现为减小的趋势,对径级d1 mm,1d3 mm和3d5 mm根系而言,根长密度在优先流区大于基质流区发生概率分别为66.7%,88.9%和83.3%;2)根系d1 mm对优先流贡献度最大,均值为94.8%,1d3 mm和3d5 mm根系对优先流贡献度较小,均值分别为4.3%和0.9%;3)研究点根系生物量进行统计,66.7%优先流区根系生物量大于基质流区根系生物量。开展根系对优先流的影响研究,有助于探明土壤水分运移规律,分析地表地下水质恶化根源,为生态环境安全提供理论指导和技术支持。     

宽窄行栽植模式下三倍体毛白杨根系分布特征及其与根系吸水的关系

采用剖面法对宽窄行栽植模式下三倍体毛白杨(triploid Populus tomentosa)的根系分布特征进行了研究;采用管式TDR系统对土壤剖面含水率变化动态进行了连续观测,并据此计算林木根系吸水速率,以探讨土壤含水率、根系分布和根系吸水分布之间的相关关系。研究结果表明:毛白杨的总平均根长密度在林带两侧和不同径向距离处非常接近(P>0.05);但在不同土层间变化很大(P<0.01),其中0-20和60-150 cm土层为根系主要分布区域,其根系所占比例共达86%;不同径阶间的根长密度差异显著(P<0.01),且其比例关系会随空间位置的改变而发生变化。不同栽植方位下,林带东侧毛白杨根系分布的浅层化程度高于西侧,且在径向240-280 cm内其0-0.5 mm的极细根显著多于西侧(P<0.05)。因此,宽窄行栽植模式下,深度和径阶是毛白杨根系分布的主要影响因子,而栽植方位会对其形态构型产生影响。毛白杨根系吸水模式受细根分布的影响,但会随土壤剖面水分有效性分布的变化而变化:当表土层水分有效性增加时,根系吸水主要集中在表土层;当表土层水分有效性降低时,深层土壤根系的吸水贡献率会逐渐增加;当土壤剖面水分条件异质性较高时,根系吸水主要集中在根系密度与水分有效性均较高的区域;当土壤剖面水分分布均匀且不存在水分胁迫时,根系吸水分布与细根分布最为一致。     

根系分泌物国际研究态势分析

近几十年来,根系分泌物及其在生态学中的应用研究取得了很大的进展,植物根系分泌物尤其是森林植被的根系分泌物在生态恢复重建过程中的作用和功能受到越来越多的重视。本文以SCIE、CPCIS、CCR、IC等数据库为统计分析源,检索并分析了数据库中关于根系分泌物的研究论文（论文、会议论文和综述）产出,利用Thomson Data Analyzer（TDA）分析工具和Aureka分析平台进行数据挖掘。分析表明,该研究涉及多个学科领域,近年来在植物与土壤等学科领域的论文数量最多,而在国家分布的主题领域,美国在该领域的论文产出量最高,为全部论文产出的28.93%,基金资助情况方面,以美国国家科学基金会、中国国家基金委为植物根系分泌物研究的主要资助机构。另外从主题词分布、年度研究主题变化等文献计量学的角度进行了统计分析,以揭示国际国内关于植物尤其是林木（区别于作物）根系分泌物研究的发展现状和态势。     

黄土丘陵半干旱区密植枣林随树龄变化的根系空间分布特征

该文研究了黄土丘陵半干旱区密植枣( Ziziphus jujuba ‘Lizao’)林群体根系随树龄变化的空间分布特征。对1年生、4年生、8年生和11年生4种树龄的密植枣林采用剖面法, 获得0-1 m土壤剖面上直径>3 mm、1-3 mm及<1 mm的根系数量和空间位置信息。利用方差分析, 评价了山地密植枣林林分根系随树龄变化的水平和垂直分布特征。结果表明: 3种直径的根系数量均随着树龄的增长而增加, 直径< 1 mm的根系增长速度最快; 随着土层加深, 根系数量递减, 1年生枣林的根系主要聚集在0-40 cm土层中, 4年生及以上树龄的根系主要分布在0-60 cm土层中; 0-1 m土层内, 1年生枣林(株距1.2 m)及4年以上树龄(株距2 m), 同树龄枣林中直径<1 mm的根系水平分布无差异; 同一土层中(0-20 cm, 20-40 cm, 40-60 cm), 无论树龄大小及离树干的水平位置如何, 不同直径根系的数量都无差异。研究表明: 在有水肥管理措施的条件下, 枣林根系垂直方向形成浅层型的适应模式; 在密植环境下, 枣林细根形成根网型的适应模式。     

膜下滴灌土壤湿润范围对棉花根层土壤水热环境和根系耗水的影响

为探明膜下滴灌土壤湿润范围对棉花根区水热环境及棉花根系耗水的影响,设置滴头流量1.69（W₁₆₉）、3.46（W₃₄₆）和6.33 L·h^-1（W₆₃₃）3个水平,观测分析了棉花生育期土壤基质势、土壤温度及棉花根系生长和耗水分布状况.结果表明： 膜下滴灌土壤温度主要受光照影响;不同类型土壤湿润区之间的土壤温度差异不明显,不同土壤湿润区的膜下土壤温度对棉花根系耗水也没有明显影响.但是随着土壤湿润区由窄深型向宽浅型过渡,棉花根区土壤基质吸力在水平方向上分布更趋于均匀,而棉花根系耗水强度主要受土壤基质吸力分布的影响.宽浅型土壤湿润区（W₆₃₃）的棉花膜下内、边行根系耗水强度差值平均为0.67 mm·d^-1,有利于内、边行棉株生长整齐;窄深型土壤湿润区（W₁₆₉）的内、边行根系耗水强度差值平均为0.88 mm·d^-1,不利于内、边行棉株均匀生长.可见,膜下滴灌技术设计中,土壤湿润区不应小于覆膜宽度,应使膜下土壤整体湿润.     

川西山地主要人工林种群根系生物量与生产力

采用标准地法,对四川西部山地主要人工林的根系进行了研究,结果表明(1)用D2H估测单株林木根系生物量的适合模型均以幂函数模型为最佳,所筛选统计模型的相关系数较高,在0.94～0.99之间;(2)根系总生物量大小排序为日本落叶松＞峨眉冷杉＞四川红杉＞川西云杉,分别为37.832、24.907、18.320t/hm2和15.982 t/hm2,各级根的生物量占总根量的比例各不相同;(3)根系生物量集中在分布土层0.00～40.00cm,川西云杉占97.88%,四川红杉占96.78%,峨眉冷杉占95.65%,日本落叶松占99.72%;尤其在0.00～20.00cm土层分布的根最多,分别占77.13%,77.13%,65.02%和80.66%;在0.00～20.00cm,20.00～40.00cm和40.00～60.00cm的各层根系生物量分配比例,川西云杉为34121,四川红杉为2461,峨眉冷杉为1571,日本落叶松为63141;(4)川西云杉、四川红杉、峨眉冷杉和日本落叶松人工林种群根系的生物量密度分别为10.782t/(hm2·m),8.230t/(hm2·m),14.546 t/(hm2·m)和13.211 t/(hm2·m);(5)川西云杉、四川红杉、峨眉冷杉和日本落叶松人工林种群根系生产力分别为0.57、0.83、0.71 t/(hm2·a)和1.64 t/(hm2·a).     

青藏高原高寒草原根系动态对氮添加的响应及其调控因素

本研究于2015—2016年进行野外控制试验,分析了不同施氮(N)水平(0、1、2、4、8、16 g N·m^-2·a^-1)对青藏高原高寒草原根系生产、周转速率和现存量的影响及其调控因素。结果表明: 随着施N量的增加,根系生产量和现存量呈线性或指数下降的趋势。与对照相比,16 g N·m^-2·a^-1处理根系生产量和现存量2年平均下降43.0%和45.7%。根系周转速率呈先上升后下降的趋势,2015年和2016年分别在2和4 g N·m^-2·a^-1处理达到峰值。线性混合模型结果显示,根系淀粉含量是调控根系生产量和周转速率的主要因素,分别解释二者变异的21.7%和25.4%;而根系现存量则受根系蛋白含量的影响,其解释率为20.8%。N富集对根系生产和现存量表现出抑制作用,低N促进而高N抑制根系周转速率,根系碳氮代谢指标是调控根系动态对N添加响应的主要因素。