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。     

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。     

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。     

郭岩山不同海拔丝栗栲细根功能性状及其与土壤因子的关系

为揭示丝栗栲(Castanopsis fargesii)细根功能性状对环境变化的适应机制,对郭岩山500、700、900 m海拔处丝栗栲细根功能性状及其与土壤因子的关系进行研究。结果表明,丝栗栲细根生物量与细根根长密度、表面积密度、组织密度及体积密度呈正相关,细根根长密度、体积密度、表面积密度和比根长4个性状间均呈极显著正相关关系,且均与细根组织密度呈显著负相关。根际土含水量、C和N含量与细根比根长、根长密度、体积密度、表面积密度均存在显著正相关关系,而土壤容重与细根组织密度呈正相关。海拔700 m的细根生物量、根长密度、表面积密度及体积密度显著大于海拔500和900 m的。500和900 m海拔的根长密度、表面积密度与土壤深度呈负相关,而500 m海拔细根的组织密度与土壤深度呈正相关。因此,郭岩山丝栗栲通过改变细根功能性状来适应海拔和土壤的变化。     

西藏色季拉山林线冷杉种群结构与动态

急尖长苞冷杉(Abies georgei var.smithii)是西藏东南部地区高山林线森林群落的主要建群树种,主要分布在色季拉山海拔3600～4400m区域,并成为阴坡高山林线的优势树种。通过对色季拉山林线群落交错区域的定位调查,分析了急尖长苞冷杉的个体生长、种群结构与动态以及林线特征。分析结果表明:(1)西藏色季拉山海拔4320m处为森林郁闭上限,该区域存在两种类型的高山林线,阳坡为渐变型林线,林线树种为方枝柏(Sabina saltuaria);阴坡为急变型林线,林线树种为急尖长苞冷杉。阳坡与阴坡林线分布海拔上限分别为4570m和4390m,阳坡高于阴坡180m;阳坡与阴坡林线群落交错区垂直宽度分别为250m和70m,阳坡比阴坡宽180m。(2)阴坡海拔3700～3800m属急尖长苞冷杉分布的最适范围,种群径级结构表现为典型的反"J"型,种群密度约380株/hm2;种群年龄结构表现为"金字塔"型,属于扩展型种群。(3)静态生命表和种群存活曲线反映了急尖长苞冷杉种群在形成初期的20a和生长发育的60～160a分别经历了强烈的环境筛选和竞争自疏,以及后期与环境变化相关的死亡波动,200a左右为急尖长苞冷杉的生理寿命,种群后期基本稳定,400a左右为极限寿命。     

不同林龄红锥人工林细根垂直分布和衰老生理特征

以广西桂东和桂南地区3种林龄(7、14和25 a)红锥人工林细根为对象,在红锥生长旺季,采用根钻法,分表层(0～20 cm)和亚表层土壤(20～40 cm)获取细根,研究不同林龄红锥人工林细根在不同土层的形态、生物量以及衰老生理生化指标变化特征,以期深入认识红锥生长发育机制及林分生产力,为红锥人工林可持续经营提供依据。结果表明:在相同土层中,随林龄增加,红锥细根根长密度、根表面积密度、生物量、比表面积、细根活力、可溶性糖和可溶性蛋白含量均显著增加,而比根长、游离脯氨酸和丙二醛(MDA)含量显著减少;在相同林龄下,随土壤深度增加,红椎细根比根长、比表面积、细根活力、各渗透调节物质含量均显著增加,而根长密度、表面积密度、生物量、MDA含量显著减少;林龄和土层的交互作用对细根生物量、可溶性糖、可溶性蛋白和MDA含量有显著影响。细根根长密度、根表面积密度和生物量与各土壤因子间呈显著正相关;细根游离脯氨酸含量与各土壤因子间呈显著负相关;细根活力、可溶性糖和可溶性蛋白仅与土壤含水率、速效氮呈显著正相关。因此,7 a红锥细根易衰老,更新快,14 a林次之,25 a林细根更新慢;表层土(0～20cm)的红锥细根代谢旺盛,周转速率快,寿命较短。     

武夷山不同海拔高度植被细根生物量及形态特征

以福建武夷山不同海拔高度4种植物群落为对象,采用挖掘法获取土壤细根样品,用WinRHIZO根系分析仪分析细根形态,分别测定了不同海拔高度不同土层(0-10、10-25 cm)土壤细根现存生物量及各形态指标的变化特征.结果表明:0～10 cm土壤活细根生物量、活细根根长密度、活细根表面积密度、活细根体积密度均是常绿阔叶林<矮林<针叶林<高山草甸,各群落间呈现极显著差异(P<0.01);不同海拔高度植被,活细根和死细根的生物量、根长密度、细根表面积密度、细根体积密度均指标均是0～10>10～25 cm;4种植被在0～10、10～25 cm土层中≤2.0 mm径级的活细根、死细根对细根总长度、总表面积的贡献最大;土壤细根生物量及细根的主要形态指标总体趋势是高海拔显著大于低海拔;同时表明了土壤含水率是影响活细根各指标垂直变化的主要因子.     

长白山红松臭冷杉光谱反射随海拔的变化

为了研究红松、臭冷杉光谱反射率随海拔梯度的变化,本研究使用光谱仪测量了长白山两种主要的针叶树种红松、臭冷杉不同海拔针叶的光谱反射率,分别对比了两个树种不同海拔间光谱反射率、光谱指数的差异,这些特征可以反映植物叶片色素组成和色素含量等信息。结果表明：两种针叶树在不同海拔的光谱反射率变化明显,光谱指数也有显著差异,证明相关生理状况发生明显变化。对比各海拔光谱反射率发现,1279m处红松、臭冷杉针叶的色素总含量较高,叶绿素指数反映出748m处红松、臭冷杉针叶叶绿素含量显著高于1040m和1279m处,Car：Chl指数的差异说明红松、臭冷杉均在748处受到较弱的胁迫,臭冷杉在1040m受到较强的胁迫,对比各波段反射率随海拔的变化,发现红松、臭冷杉针叶色素含量都随海拔变化有明显的变化,而且臭冷杉的叶片水分含量、叶片结构也可能容易受到海拔影响。     

尖峰岭热带天然林不同土层细菌群落多样性和组成的海拔变异规律

土壤微生物群落结构沿海拔梯度的变异是微生物生物地理学分异和群落空间分布的重要内容,然而,热带森林土壤微生物多样性及其群落特征的海拔模式尚不明确。研究海南省尖峰岭自然保护区0—20cm和20—40cm土壤细菌多样性和群落组成沿海拔梯度(400—1410m)的变化及其与环境因子的关系。结果表明：在0—20cm土壤微生物生物量碳、生物量氮和生物量磷随海拔升高(峰顶降低)而增加,20—40cm土壤微生物生物量碳、生物量氮和生物量磷随海拔升高呈先升高后降低趋势;整体上,变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、厚壁菌门在0—20cm中占优势,丰度总和占该层细菌总量的88.17%;变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、绿弯菌门在20—40cm中占优势,丰度总和占该层细菌总量的90.82%;随海拔增加,0—20cm细菌多样性线性减少,20—40cm细菌多样性变化不显著;沿海拔梯度,0—20cm细菌群落组成可分为低(409—1018m),中(1018—1357m)和高(1410m)三个海拔聚集群落,20—40cm细菌群落组成随海拔无显著性变化;两土层细菌多样性与土壤pH显著正相关,土壤细菌群落组成在0...     

采伐干扰对华北落叶松细根生物量空间异质性的影响

以华北落叶松天然林为研究对象,选择采伐干扰林分(样地A)和未采伐干扰林分(样地B),利用根钻法分3层(0—10cm,10—20cm,20—30cm)获取各径级细根(≤1mm、1—2mm、2—5mm3级活细根,≤2mm死亡细根)生物量数据。采用地统计学变异函数和经典统计相结合的数据分析方法对采伐干扰造成的细根生物量空间异质性的变化进行定量研究。主要研究结果如下:采伐干扰林分样地A各经级细根生物量均值减少;同一土层相同径级细根生物量样地A与样地B相比差异显著(P<0.05);不同土层的细根生物量异质性具有显著差别(P<0.05)。0—10cm土层,未采伐干扰林分≤1mm细根生物量呈现较明显的空间自相关变异,采伐干扰林分则表现为随机性变异特征,采伐干扰导致≤1mm细根生物量空间分布特征更加复杂(分维数D=1.978);10—20cm土层,采伐干扰林分各径级细根生物量异质性程度明显降低,只有未采伐干扰林分的5.4%—88.9%。20—30cm土层,未采伐干扰林分≤1mm细根生物量在较小尺度范围(<2.9m)表现出明显的空间自相关变异(结构方差比86.1%),受采伐干扰林分各径级细根生物量异质性程度只有未采伐干扰林分的8.9%—45.9%,且呈现随机性变异。各径级细根生物量空间异质性的垂直分异均表现为随土层深度的增加异质性强度明显降低。     

藏东南急尖长苞冷杉群落空间点格局分析及其时空动态

为探究藏东南色季拉山急尖长苞冷杉（Abies georgei var.smithii）群落的空间分布格局及其时空动态，在急尖长苞冷杉纯林中设置1个1 hm²的固定样地，记录样地内所有高度>2 m的急尖长苞冷杉的年龄、胸径、冠幅和坐标等指标。根据径级分布分析种群的径级结构，采用点格局分析方法对种群的空间格局进行分析。结果显示：（1）急尖长苞冷杉的径级分布为倒"J"型，结构稳定，自然更新良好。（2）成树在各个时期和不同尺度上都呈随机分布；幼树在1891年之后的各个时期在小尺度（2 m）上呈聚集分布，1981-2012年在1-41 m尺度上陆续出现聚集分布；幼苗在1861-1920年在小尺度（1-2 m）上呈聚集分布，1951-1980年出现聚集分布的尺度范围最大（1-35 m、41 m和48 m）。（3）在不同时期中，不同年龄组树木之间几乎都呈正关联或无关联；成树和幼树随时间推移从无关联到在各个尺度上陆续出现正关联的变化；成树和幼苗随时间呈无关联、中大尺度（32-35 m、44 m和49 m）正关联和无关联的变化；幼苗和幼树呈现从无关联转变为小尺度（8 m）正关联和小、中尺度（1-30 m）正关联的变化。研究结果表明：成树在小尺度上对幼龄树存在一定的抑制，但在较大尺度是促进的。1951-1980年样地中的幼苗数量大量增加，随后30年幼树的数量因幼苗长大也有增加，这在一定程度上增大了竞争。但总体来看急尖长苞冷杉群落在演替过程中具有种内促进作用。     

色季拉山急尖长苞冷杉林不同坡向土壤养分及肥力研究

以色季拉山不同坡向急尖长苞冷杉(Abies georgei var.smithii)天然林为研究对象,采用单因素方差、化学计量比及内梅罗指数等方法对不同坡向0—100 cm土壤的pH和7种养分含量及肥力状况进行研究,以期为色季拉山急尖长苞冷杉的经营管理提供理论依据。结果表明:(1)色季拉山急尖长苞冷杉林土壤pH7,为酸性。0—100 cm土层中除土壤全钾含量外,其他各养分含量及变异系数的均值均表现为:阳坡阴坡,且均属于中等变异程度。除全磷、全钾含量较低外,其他指标均处于"中等"及以上水平。(2)土壤有机质、全氮、碱解氮随土层的增加而降低,总体上表层与深层差异显著(P0.05),其他土层之间差异不显著(P0.05);其他养分随土层变化规律不一致,各土层之间差异不显著(P0.05)。(3)阳坡各土壤化学计量比总体上表现为随土壤深度增加而降低,阴坡呈波动性变化,除C∶N外,阳坡C∶P、C∶K、N∶P、N∶K、P∶K均小于阴坡。(4)阴坡的土壤肥力指数(1.44)大于阳坡(1.32),不同坡向土壤肥力均属于"中等"水平。坡向通过影响多种因素使土壤理化性质具有一定差异性,阴坡的土壤养分含量及肥力状况优于阳坡,全钾是第一限制因子,全磷是第二限制因子。     

西藏色季拉山急尖长苞冷杉原始林粗木质残体空间格局分析

粗木质残体（Coarse woody debris,CWD）的空间格局反映了森林群落的死亡格局和干扰格局,在一定程度上体现了群落内林木的死亡过程。采用相邻网格法对色季拉山急尖长苞冷杉（Abies georgei var.smithii）原始林1 hm²固定样地内CWD进行调查,从CWD类型、腐烂等级、径级3个方面对CWD空间分布格局进行分析。结果表明：样地内CWD总密度为582株/hm²,倒木占55.33%,是CWD的主要输入形式。CWD密度在腐烂等级上的分布可用多项式拟合（R²=0.9973）,在径级上的分布可用指数衰减模型拟合（R²=0.9746）,且在不同类型、腐烂等级及径级上的分布差异较大。在50 m尺度内,CWD整体表现为小尺度的集群分布和中、大尺度的随机分布。在3种CWD分类中,仅有大枯枝、Ⅰ级腐烂、径级ⅠCWD在小尺度或中尺度表现为较强的集群分布,其余则均以随机分布为主,只是在个别尺度达到或接近集群分布。不同类型CWD间整体关联不显著,只有枯立木与大枯枝在0-21 m尺度内达到显著负关联。CWD空间分布格局是急尖长苞冷杉原始林的重要结构特征,在很大程度上决定着林下植物群落及林型自然更新格局。     

杉木叶片、细根功能性状对毛竹扩张及伐除的响应

功能性状能够反映植物对不同环境的适应策略。毛竹扩张与外来植物入侵相似，常引起原有植物生存环境的改变，而原有植物功能性状对毛竹扩张及伐除的响应机制尚不清楚。选取毛竹-杉木混交林和去竹杉木林为研究对象，以杉木纯林为对照，比较分析杉木比叶面积、叶干物质含量、叶组织密度等叶功能性状以及比根长、细根生物量、细根根长密度等细根功能性状的变化以及其间的相关关系。结果表明：(1)与杉木纯林相比，混交林中杉木的叶相对含水量以及叶干物质含量分别减少了5.07%、0.032 g/g,叶组织密度以及比叶面积分别增加了0.005 g/cm³、10.33 cm²/g;而去竹杉木林中，杉木比叶面积、叶相对含水量减少，叶干物质含量和叶组织密度则呈上升趋势。(2)与杉木纯林相比，混交林中杉木细根生物量、细根体积密度以及细根根长密度都不断下降，而杉木细根比根长在0—20 cm土深处显著增加(P<0.05);而去竹杉木林中杉木细根比根长、细根根长密度和细根生物量则显著降低(P<0.05),细根体积密度在20—30 cm土深处有所增加。(3)杉木纯林中杉木细根功能性状间...     

弓杠岭不同海拔云杉细根生物量及形态特征

海拔变化是多环境因子的梯度效应,细根作为植物吸收水分与养分的重要器官,其性状特征在指示植物的生长和分布等方面意义重大.该研究以弓杠岭2500～3300 m海拔地的云杉(Picea asperata)细根为研究对象,采用根序分级法对云杉1～5级根序的生物量及细根形态(平均直径、比根长、根长密度、比表面积)进行测定,以明确...     

三峡水库长期水淹条件下耐淹植物甜根子草的资源分配特征

为研究历经三峡水库长期水淹的驯化后,不同海拔高程之间相同种源的甜根子草的生物量分配特征是否发生改变,进而探讨该物种对水淹胁迫表现出的适应性进化特征,试验于2008年初选育相同种源的甜根子草同龄幼苗栽植于三峡水库消落区甜根子草种植试验示范区,并考察了2012年、2013年不同海拔高程甜根子草植株的形态和生物量特征。试验共设置3个海拔高程,即水淹高程168、172m和不受水淹对照高程176m。试验结果表明:(1)较低高程的甜根子草植株较矮小细弱,168m高程的甜根子草植株主茎长和主茎基径显著低于对照176m高程(P0.05);平均节间长度随高程的降低而缩短;与之相反,主茎长/主茎基径随高程的降低而增大。(2)甜根子草的叶片厚度、叶片长/叶片宽、叶片长/叶鞘长均随海拔高程的降低而减小;与之相反,比叶面积随高程的降低而增大。(3)水淹前,甜根子草近端成熟节间的质量密度随高程的降低而增大;水淹后,其地上存活茎段基部成熟节间的质量密度在各高程之间无显著差异(P0.05)。以上研究结果表明,甜根子草历经三峡水库长期水淹的驯化后,生物量分配特征在不同海拔高程之间发生了改变,表现出了相应的驯化特征。相较于高高程的甜根子草植株而言,低高程的植株生长缓慢,采取低株高下的高向生物量投资策略;对叶的物质投资大部分分配到叶面积的增加、叶鞘的伸长生长和叶片的直立生长上,以加强植株的光合生产。     

樟子松人工林营建对土壤颗粒组成变化的影响

植被恢复是退化生态系统的主要恢复措施,也是人类改善区域生态环境较为重要和直接的活动。目前,针对不同植被恢复方式对干旱半干旱地区土壤理化性质及生物特征开展了大量研究。然而,关于科尔沁沙地樟子松人工林营建对土壤颗粒组成变化的影响却鲜有报道。因此,以辽宁省章古台地区不同生长阶段(包括幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)的20块樟子松人工林样地为研究对象(以临近的7块天然草地为对照),研究了沙地樟子松人工林营建对0—100 cm土层土壤颗粒组成变化的影响。结果表明:沙质草地营建樟子松人工林后,不同土层土壤细颗粒(0.05 mm)含量均呈增加趋势,并且在0—10 cm层增加趋势明显,随土层深度增加土壤细颗粒增加量逐渐降低(除幼龄林外),但樟子松林地土壤颗粒组成仍以砂粒为主,土壤粘粒和粉粒含量极低(仅占5%左右)。随着樟子松人工林林龄的增加,土壤细颗粒变化量在0—10 cm层逐渐升高,而在10—100 cm层并无显著变化趋势。土壤细颗粒含量的变化在10—100 cm层与土壤含水量呈显著正相关,在0—10、20—40 cm和80—100 cm层与土壤全钾极显著负相关,在20—60 cm层与土壤有机碳呈显著正相关,在10—40 cm和80—100 cm层分别与土壤全磷呈显著正相关和负相关。综上所述,樟子松人工林营建可有效提高土壤细颗粒含量且在土壤表层效果明显,但短期内并不会使土壤颗粒组成发生显著变化,樟子松林改善土壤颗粒组成的同时也会使其他土壤因子发生相应的变化。     

Competition in tree row agroforestry systems. 1. Distribution and dynamics of fine root length and biomass

Complementarity in the distribution of tree and crop root systems is important to minimise competition for resources whilst maximising resource use in agroforestry systems. A field study was conducted on a kaolinitic Oxisol in the sub-humid highlands of western Kenya to compare the distribution and dynamics of root length and biomass of a 3-year-old Grevillea robusta A. Cunn. ex R. Br. (grevillea) tree row and a 3-year-old Senna spectabilis DC. (senna) hedgerow grown with Zea mays L. (maize). Tree roots were sampled to a 300 cm depth and 525 cm distance from the tree rows, both before and after maize cropping. Maize roots were sampled at two distances from the tree rows (75–150 cm and 450–525 cm) to a maximum depth of 180 cm, at three developmental stages. The mean root length density (L_rv) of the trees in the upper 15 cm was 0.55 cm cm⁻³ for grevillea and 1.44 cm cm⁻³ for senna, at the start of the cropping season. The L_rv of senna decreased at every depth during the cropping season, whereas the L_rv of grevillea only decreased in the crop rooting zone. The fine root length of the trees decreased by about 35% for grevillea and 65% for senna, because of maize competition, manual weeding, seasonal senescence or pruning regime (senna). At anthesis, the L_rv of maize in the upper 15 cm was between 0.8 and 1.5 cm cm⁻³. Maize root length decreased with greater proximity to the tree rows, potentially reducing its ability to compete for soil resources. However, the specific root length (m g⁻¹) of maize was about twice that of the trees, so may have had a competitive uptake advantage even when tree root length was greater. Differences in maize fine root length and biomass suggest that competition for soil resources and hence fine root length may have been more important for maize grown with senna than grevillea. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

Linking carbon supply to root cell-wall chemistry and mechanics at high altitudes in Abies georgei

Background and Aims

The mobile carbon supply to different compartments of a tree is affected by climate, but its impact on cell-wall chemistry and mechanics remains unknown. To understand better the variability in root growth and biomechanics in mountain forests subjected to substrate mass movement, we investigated root chemical and mechanical properties of mature Abies georgei var. smithii (Smith fir) growing at different elevations on the Tibet–Qinghai Plateau.

Methods

Thin and fine roots (0·1–4·0 mm in diameter) were sampled at three different elevations (3480, 3900 and 4330 m, the last corresponding to the treeline). Tensile resistance of roots of different diameter classes was measured along with holocellulose and non-structural carbon (NSC) content.

Key Results

The mean force necessary to break roots in tension decreased significantly with increasing altitude and was attributed to a decrease in holocellulose content. Holocellulose was significantly lower in roots at the treeline (29·5 ± 1·3 %) compared with those at 3480 m (39·1 ± 1·0 %). Roots also differed significantly in NSC, with 35·6 ± 4·1 mg g⁻¹ dry mass of mean total soluble sugars in roots at 3480 m and 18·8 ± 2·1 mg g⁻¹ dry mass in roots at the treeline.

Conclusions

Root mechanical resistance, holocellulose and NSC content all decreased with increasing altitude. Holocellulose is made up principally of cellulose, the biosynthesis of which depends largely on NSC supply. Plants synthesize cellulose when conditions are optimal and NSC is not limiting. Thus, cellulose synthesis in the thin and fine roots measured in our study is probably not a priority in mature trees growing at very high altitudes, where climatic factors will be limiting for growth. Root NSC stocks at the treeline may be depleted through over-demand for carbon supply due to increased fine root production or winter root growth.