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。     

色季拉山急尖长苞冷杉叶片及细根性状随海拔的变异特征

叶片和细根是植物对环境变化响应的主要功能器官,在气候变化趋势下,研究其随环境梯度的变化,对理解植物对环境的适应策略具有重要意义。本文是在色季拉山急尖长苞冷杉分布区,按海拔梯度(3800、3900、4000、4100、4200、4300、4400m)选择7个典型样地,在样地内对其叶片基本特征、叶绿素含量、比叶重和细根特征(0—60cm)等参数进行了测量。结果表明:(1)随海拔梯度升高,急尖长苞冷杉叶片叶面积减小、叶片厚度增加、叶绿素含量逐渐降低、比叶重显著增大。3900m处急尖长苞冷杉的叶片形态特征表现最好,叶片长度、宽度和面积均显著优于其他海拔,海拔4200m叶片厚度达到最大值,叶片面积、叶绿素含量随海拔升高呈下降趋势,但在4200m处出现第二峰值。(2)随海拔梯度增加,细根各性状与海拔表现出非线性关系,其中细根生物量和细根体积在3900m和4200m处出现两次峰值,3900m处细根生物量达到最大值,4200m处细根体积达到最大值,4400m处细根生物量和细根体积均显著少于其他海拔。细根根长密度在海拔3900、4200、4300m较高,三者之间差异不显著,但显著高于其余海拔,4400m海拔细根根长密度最小。细根表面积在3900m海拔处达到最大值,显著高于其他海拔,4200和4300m次之,3800、4000和4400m海拔下细根表面积相对较小。4400m处细根比根长达到最大值。各海拔上细根均主要分布在0—20cm土层。随土层厚度增加,各海拔细根生物量和根系体积在0—60cm土层范围内均逐渐减小;细根根长密度、表面积在20—40cm和40—60cm显著提高;同一海拔细根比根长随土层深度增加呈明显的增加趋势。各海拔40—60cm土层细根比根长显著高于20—40和0—20cm土层。(3)综合叶片及细根特征,海拔3900m为急尖长苞冷杉的最适宜生长区域;随海拔升高,环境因子逐渐恶劣,环境胁迫加剧,急尖长苞冷杉最终形成在4400m处为其分布上限的海拔梯度格局。     

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.     

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。     

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...     

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。     

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。     

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.     

翅荚木人工林不同径阶间细根主要功能性状与根际土壤养分的关系

细根能敏感地感知土壤环境变化,对植物生长发育具有重要影响.以6年生翅荚木人工林为对象,对其不同径阶的细根主要功能性状与根际土壤养分特征及两者间关系进行分析.结果表明:细根生物量、根长密度与根体积密度均随径阶增加而增加,比根长与比根面积则随径阶增加呈先升高再下降后升高的趋势,根组织密度则与径阶大小不相关.不同径阶翅荚木根际土壤的pH值及含水率、全碳、全磷、铵态氮、硝态氮和总有效氮含量均存在显著差异,大径阶林木的根际土壤全碳、全氮、硝态氮、总有效氮含量相对较高,小径阶林木的根际土壤含水率、土壤全磷、铵态氮含量相对较高.土壤全氮、全碳、硝态氮和总有效氮含量与林木细根的生物量、根长密度、根体积密度呈显著正相关;土壤全磷与林木细根的根组织密度呈显著正相关,与比根长、比根面积呈显著负相关;土壤含水率与林木细根的生物量和根体积密度均呈显著正相关;根际土壤pH和林木细根的比根长、比根面积呈显著正相关,与根组织密度则呈显著负相关.研究结果可为翅荚木优良种质资源选育提供科学依据.     

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...     

武夷山自然保护区不同海拔甜槠天然林土壤有机碳变化特征及影响因素

为揭示中亚热带常绿阔叶林建群种--甜槠天然林不同海拔土壤有机碳含量垂直分布差异及影响机制，以武夷山自然保护区甜槠天然林单一植被类型为研究对象，在其集中分布的5个海拔梯度（540、700、850、1022、1200 m）范围内设置固定样地，测定每个海拔梯度不同深度土层土壤因子（土壤全氮、全磷、土壤pH值、容重、土壤有机质、粉粒、砂粒、粘粒）、气候因子（土壤温度）、植被因子（细根生物量）及土壤有机碳含量等指标，分析了土壤有机碳沿海拔及垂直土层分布特征，并在主成分分析基础上构建了基于主控因子的线性回归模型。结果表明：（1）同一海拔高度，土壤有机碳含量在土壤垂直剖面分布具有明显的"表聚性"现象；同一土层深度，随着海拔升高，土壤有机碳含量逐渐增加，但增幅随土层深度增加而减小，高海拔地区有助于土壤有机碳的固存；（2）不同土层土壤有机碳含量与海拔、土壤全氮、土壤含水量、土壤粉粒呈极显著正相关（P<0.01），与土壤温度、土壤容重、土壤粘粒、砂粒呈极显著负相关（P<0.01）；土壤细根生物量、土壤有机质与土壤有机碳含量在土壤表层（0-10、10-20 cm）呈极显著（P<0.01）或显著正相关（P<0.05）；土壤pH值、土壤砂粒与土壤有机碳含量在20-30 cm土层呈显著负相关（P<0.05），但与其他土层关系不显著（P>0.05）；海拔因素是影响土壤有机碳含量分布的主要因素，其次为土壤因素，植被因素主要影响土壤表层有机碳含量分布。（3）海拔因素能通过影响与土壤有机碳形成和转化的因子及改变土壤有机碳的累积和分解速率，对土壤有机碳的分布产生影响。（4）多元线性回归模型拟合R²高于一元线性回归模型拟合R²，能解释土壤有机碳含量变异的82.1%-98.1%。由此可见，不同环境因子组合可以更好的解释不同土层土壤有机碳含量随海拔梯度的变异。     

武夷山不同海拔毛竹细根功能性状

细根作为植物最重要的资源获取功能器官,是影响陆地生态系统的重要组成部分。定量化毛竹的细根功能性状对于理解其生理生态特征响应及生活史策略至关重要。为揭示毛竹细根功能性状随海拔梯度的变化规律以及细根的适应策略,对武夷山不同海拔(840 m、1040 m、1240 m)毛竹细根的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量和比根长(SRL)、比根面积(SRA)等性状进行测定,分析细根性状在海拔上的差异及其异速生长关系。结果表明：(1)不同海拔毛竹细根养分性状存在显著差异。毛竹细根C含量在海拔1040 m最大。随海拔升高,细根N、P含量均呈下降趋势,细根C∶N、C∶P随着海拔的升高而增加。(2)细根的结构性状在海拔梯度上差异显著。随海拔升高,细根平均根直径(AvgDiam)、SRL及SRA均呈下降趋势,而根组织密度(RTD)呈升高趋势。(3)细根性状间存在显著的异速生长关系。细根N与P含量存在显著的等速生长关系,二者与C含量存在显著异速生长关系;SRL与SRA存在显著的等速生长关系,二者与RTD存在显著的负等速生长关系,与N含量存在显著的异速生长关系;细根AvgDiam与RTD存在显著的负异速生长关系。毛...     

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。     

Fine‐root exploitation strategies differ in tropical old growth and logged‐over forests in Ghana

Understanding the changes in root exploitation strategies during post‐logging recovery is important for predicting forest productivity and carbon dynamics in tropical forests. We sampled fine (diameter < 2 mm) roots using the soil core method to quantify fine‐root biomass and architectural and morphological traits to determine root exploitation strategies in an old growth forest and in a 54‐yr‐old logged‐over forest influenced by similar parent material and climate. Seven root traits were considered: four associated with resource exploitation potential or an ‘extensive’ strategy (fine‐root biomass, length, surface area, and volume), and three traits which reflect exploitation efficiency or an ‘intensive’ strategy (specific root area, specific root length, and root tissue density). We found that total fine‐root biomass, length, surface area, volume, and fine‐root tissue density were higher in the logged‐over forest, whereas the old growth forest had higher total specific root length and specific root surface area than the logged‐over forest. The results suggest different root exploitation strategies between the forests. Plants in the old growth forest invest root biomass more efficiently to maximize soil volume explored, whereas plants in the logged‐over forest increase the spatial distribution of roots resulting in the expansion of the rhizosphere.     

短期氮磷配施对刨花楠细根形态及其土壤微生物的影响

以1年生刨花楠幼苗为研究对象,通过不同的氮磷配施实验,采用扫描根系法和磷脂脂肪酸法,研究不同氮磷配施处理对刨花楠幼苗1—4级细根根序形态特征及其土壤微生物的影响。结果表明:(1)4种氮磷配施处理均显著增加了刨花楠1—2级根的比根长和比根面积(P0.05),降低了3—4级根的比根面积(P0.05);(2)通过不同梯度的氮磷配施,1—2级细根的根组织密度呈下降态势,而3—4级根的组织密度则显著增加(P0.05),体现低级根与高级根之间的权衡;(3)4种氮磷配施处理都显著降低刨花楠1—4级细根的平均直径(P0.05);(4)随着氮磷比的增加,微生物总量及细菌、真菌与放线菌数量等均呈现先增加后降低的趋势,并均在N∶P为10∶1时达到最大;(5)氮磷配施条件下,细菌、真菌等与1—2级细根的比根长和比根面积呈显著正相关,而与4级根的比根长和比根面积则呈显著负相关,革兰氏阳性菌、真菌等与3—4级根的组织密度存在显著正相关,而与1—2级根的组织密度无显著相关性。各级根序的平均直径均与土壤微生物无显著相关性。研究结果表明,短期氮磷配施以N∶P为10∶1的效果最好,其最有利于提高刨花楠苗木细根的养分吸收能力与养分吸收效率,苗木通过调整细根形态来适应氮沉降,其地下生物群落如土壤微生物及其与细根的关系也发生变化,进而影响地下生态系统碳氮循环和养分流动。