武夷山不同海拔黄山松细根性状季节变化

细根作为植物吸收养分和水分的主要器官,其功能性状对森林生态系统功能具有重要影响。以武夷山黄山松为研究对象,通过对不同季节(春季、夏季、秋季和冬季)和不同海拔(1200、1400、1600、1800 m和2000 m)的黄山松细根的功能性状的测定,分析其细根性状特征随海拔和季节变化的规律。结果表明:(1)黄山松细根比根长(SRL),比根面积(SRA)均随海拔先升高后降低,其均值分别为(9.32±0.35) cm/g与(276.41±68.10) cm~2/g;根组织密度(RTD)随海拔先降低后升高,均值为(0.16±0.05) g/cm~3。根平均直径(AvgDiam)随海拔增加变化不显著,均值为(0.097±0.004) mm。SRL和SRA在海拔1600 m处达到最大,而RTD和AvgDiam的最大值出现在海拔1800 m或2000 m处。(2)SRL和SRA在夏季或秋季达到最大,RTD和AvgDiam最大值则出现在冬季或春季。季节和海拔对各细根性状都有显著影响(P0.01),但季节与海拔对根性状并没有产生显著的交互作用(P0.05)。(3)SRL与SRA间的异速生长指数是1.25,显著大于1.0(P0.01);SRL与RTD存在负等速生长关系,而与AvgDiam存在显著负异速生长关系(P0.01);SRA与RTD,以及RTD与AvgDiam间均存在显著负异速生长关系(P0.01),但SRA与AvgDiam之间不存在异速生长关系。黄山松的细根性状在1600 m处倾向于增加比根长和比根面积,而在海拔1800 m或2000 m处则倾向于增加组织密度与根直径,这与黄山松细根性状从夏秋到冬春的季节变化规律相类似。同时,相对于比根面积来说,黄山松的细根在海拔1600 m处和夏秋季节更倾向于投资比根长来增加养分的吸收。     

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...     

土壤增温对杉木幼苗细根生长量及形态特征的影响

为了揭示杉木人工林对全球变暖的地下响应,在福建省三明市陈大国有林场开展杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗土壤增温试验,采用内生长环法探讨增温实验开始后第2年(2015年1月、7月取样)和第3年(2016年1月、7月取样)杉木幼苗细根生长量和形态特征(比根长,SRL;比表面积,SRA;组织密度,RTD)的变化。结果表明:(1)随着苗木的生长,土壤增温对细根生长量的影响趋势是先抑制,再无显著影响,最后促进。(2)土壤增温对细根形态特征的影响在不同取样时间有差异:土壤增温对7月份(夏季)取样的细根SRL或SRA有显著促进作用,对1月份(冬季)取样的细根SRL、SRA均无显著影响。(3)土壤增温对第二、第三次取样的1—2 mm细根RTD有促进作用。表明土壤增温对杉木幼苗细根生长量的影响与苗木生长阶段有关;同时苗木可通过细根形态的调整(增大SRL和RTD)以适应土壤增温引起的土壤资源变化和环境胁迫,维持自身的生长。     

Decoupled drought responses of fine-root versus leaf acquisitive traits among six Prunus hybrids

要预测干旱对森林和果树种植的影响，就需要更好地了解干旱胁迫对叶片和细根的资源获取性状(比叶面积SLA、比根面积SRA以及比根长SRL)的影响。本研究试图验证以下科学假设：在重度干旱胁迫下，叶片与细根的资源获取性状具有协同效应，使得植物能够采取整合的资源节约策略。我们收集了不同干旱敏感性的六种李属砧木的幼树，通过在温室中对它们进行干旱试验来验证我们的科学假设。这些幼树被分为两组进行水分处理试验，即对照处理组(浇水量为100%田间持水量)与重度干旱处理组(每种砧木的浇水量为该砧木对照组植物每日蒸散量的33%)。在处理开始后的第30天和第60天，分别对两组处理下的六种砧木的植物叶片与细根进行取样。结果表明，在重度干旱胁迫下，没有任何一种植物同时显著降低了SLA和SRA(或SRL)。六种李属砧木植物的细根性状表现出两种主要的干旱响应组合：(1)根组织密度(RTD)增大，同时平均根径减小，而SRL没有显著变化；(2) RTD增大，同时SRL减小，而平均根径没有显著变化。六种砧木植物性状的干旱响应展现出两个相互垂直的变化梯度，这两个梯度均以从对照处理组到干旱处理组植物的资源节约性变化为特征，其中一个梯度展现了叶片气体交换，SRA，SRL以及RTD的干旱响应之间的密切相关关系，而另一个梯度以SLA的降低为特征。这些发现突出了(1)根系性状干旱响应的多维性；(2)重度干旱胁迫下，叶片经济性状与叶片水力性状之间的解耦联关系；(3)重度干旱胁迫下，叶片水力性状与根系水力性状之间的协同变化关系。这项研究有助于在种内尺度上确认根系干旱响应多维性的起源，并重点突出了不同植物如何通过不同的叶片与细根性状的干旱响应组合而得以在重度干旱胁迫下存活。     

间伐对杉木不同根序细根形态、生物量和氮含量的影响

以25年生的杉木人工林为对象,研究了间伐对杉木1～5级根的生物量、形态和氮含量的影响.结果表明: 随着根序的增加,杉木细根的生物量、直径和组织密度(RTD)显著增加,而比根长(SRL)、根长密度(RLD)和根数(RN)显著降低.间伐显著提高了1～2级根的生物量、RLD和RN,以及1级和3～5级根的RTD,而对细根的SRL和氮含量无影响;1级和3～4级根的直径显著减小;表层(0～10 cm)土壤中的2级根直径明显小于亚表层(10～20 cm)土壤,而1～3级根的RLD和1～2级根的RN和氮含量均大于亚表层土壤.
间伐和土层的相互作用仅使1～2级根的直径减小.杉木细根的变化主要与间伐后的植被生长及更新密切相关.
     

川西北不同沙化程度草地植物功能性状及其驱动因子

以川西北不同沙化程度草地典型群落为研究对象,分析了不同沙化程度草地(未沙化草地、轻度沙化草地、中度沙化草地、重度沙化草地)植物功能性状之间的关系及其与地形和土壤因子的相关性,并对不同沙化程度草地植物功能性状进行了比较。结果发现:(1)从未沙化草地到重度沙化草地变化过程中,植物群落呈现出"湿生-中生-旱生"的演替格局,植物群落高度、盖度和物种丰富度随着沙化程度加剧而逐渐降低。(2)叶厚度(LT)、比叶面积(SLA)、叶组织密度(LD)、比根长(SRL)、根组织密度(RD)、叶氮含量(LN)、叶磷含量(LP)、根氮含量(RN)、根磷含量(RP)随着草地沙化程度的增加而降低。(3)未沙化地草本植物的植物功能性状最大,对资源的利用效率很高,其中SLA极差值最大(250.53),LT极差值最小(9.56),RD、SLA、RN、RP和LD具有较高的变异性,LT具有较低的变异系数,其保守性最高。(4)RN与所有的叶性状均有不同程度的相关性;SLA与LD呈极显著负相关关系,与RN呈显著正相关关系;SRL与LN呈极显著负相关关系,与RN呈显著负相关关系;LN与RN呈显著正相关关系。(5)逐步回归分析表明,功能性状与土壤因子间具有一定明显的相关性,可以通过土壤因子的定量分析来确定地上植物功能性状的变化趋势及可变范围。(6)灰色关联度分析发现,SLA、SRL、RD、LN、RP受海拔的影响较大,LT、LD、RN受坡向的影响最大,坡位对LP影响最大。研究表明,地形因子中海拔对植物功能性状影响较大,土壤因子中pH值对植物功能性状影响较大。     

武夷山常绿阔叶林乔木与灌木小枝树皮主要功能性状的趋同

树皮是维管形成层以外的所有组织,其功能性状是反映植物生态适应策略的重要研究对象。为了揭示亚热带山地乔、灌木小枝树皮功能性状特征及其关联性,采用独立样本T检验和标准主轴回归方法对武夷山19种常见木本植物小枝树皮的主要功能性状的基本特征及其相关性进行了分析。结果发现：(1)树皮厚度、树皮密度与树皮含水量在乔、灌木之间无显著差异,其均值分别为(0.78±0.06)mm、(0.58±0.03)mg/cm³和(155.07±14.16)%。树皮碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征在乔、灌木之间差异也不显著,C、N、P平均值分别为(492.43±4.25)mg/g、(8.90±0.74)mg/g和(0.61±0.06)mg/g,树皮C∶N、C∶P与N∶P平均值分别为60.76±4.17、905.53±67.36与15.19±0.84。(2)树皮性状之间存在关联,其中树皮厚度与密度、密度与含水量均呈异速生长关系,而树皮厚度与含水量、氮含量与磷含量均呈等速生长关系。乔木树皮碳含量和磷含量间、灌木树皮密度和氮含量间均呈异速生长关系,乔木与灌木各性状间关系差异不显著。结果表明...     

岷江干旱河谷25种植物一年生植株根系功能性状及相互关系

相同条件下相同生长期的植物根系生长与适应策略及其差异性还不清楚。因此,采集岷江干旱河谷地区25种乡土植物(木本15/草本10种)的种子于2009年3月播种在同一干旱环境中,9月测定了1年生植株的最大根深(RDmax)、根幅(RW)与根生物量(RB),计算了总根长(TRL)、比根长(SRL)及细/粗根生物量比(RBf/c),分析了它们之间的关系,进行了根系功能组划分。结果表明:1)25种植物1年生植株RDmax与RW变异较小,总变异率为14.9%和20.7%;TRL和SRL变异相对较大,分别为28.5%和34.7%,草本植物SRL明显大于木本植物;RB和RBf/c种间变异较大,总变异率分别为50.1%和70.5%;2)25种植物的RDmax、RW、RB和TRL间呈显著正相关关系,表明根系较深的物种RW较大,TRL和RB也较高;SRL与RDmax呈极显著负相关关系,与RBf/c呈极显著正相关关系,表明根系垂直分布较浅的物种细根发达,SRL较大;3)主成分分析显示,25种植物可分为3个功能组:第1组具有较大RDmax、RW和RB,资源利用持续时间较长;第2组具有较大TRL、SRL和RBf/c,资源利用效率较高;第3组根系功能性状没有一致的突出特点,可能通过降低自身生理机能适应生存条件。综合分析表明,岷江干旱河谷区25种植物1年生植株根系的功能性状变异明显,可塑性大,历经长期自然选择压力而形成了不同的环境适应策略,但生长型并不必然表达出1年生植株根系功能性状的差异性。     

增温和氮添加对杉木不同序级细根形态和化学性状的影响

全球气候变暖与氮(N)沉降是两个同时存在的全球变化主要因素,但目前关于二者的研究多以单因子为主。细根形态和化学性状等功能性状在促进植物养分获取和森林生物地球化学循环方面起着关键作用,但目前气候变暖、N沉降以及两者交互对细根形态和化学性状的影响尚不清楚。在福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站陈大观测点开展土壤增温与N添加双因子试验,包括对照(无增温,无氮添加)、低氮(+4gN m^-2 a^-1)、高氮(+8gN m^-2 a^-1)、增温(+5℃)、增温+低氮(+5℃,+4gN m^-2 a^-1)、增温+高氮(+5℃,+8gN m^-2 a^-1)六个处理,探讨增温与N添加对杉木(Cunninghamia Lanceolata)细根形态和化学性状的影响。结果表明：(1)增温显著增加了细根直径(D)。增温和N添加的交互作用对细根比根长(SRL)、比表面积(SRA)及组织密度(RTD)均存在显著影响,与对照相比,增温处理及增...     

干旱胁迫对3种灌木不同器官化学计量特征的影响

采用盆栽控水试验,研究了3个水分处理,即田间持水量(FC)的(75±5)%、(55±5)%和(35±5)%,对丁香、黄刺梅、连翘的叶、茎、极细根(0～1 mm)、细根(1～2 mm)和粗根(>2 mm)化学计量特征的影响。结果表明: 3种灌木相同器官间氮(N)和磷(P)含量以及C∶N、C∶P、N∶P均存在显著差异。随着干旱胁迫的加剧,3种灌木各器官C含量总体上无显著变化;叶片N含量呈增加趋势,茎N含量逐渐下降,极细根和细根N含量均呈先上升后下降的趋势;叶片、茎P 含量呈降低趋势,极细根和细根P含量呈先增加后下降的趋势。3种灌木在干旱胁迫下叶C∶N呈降低趋势,叶和茎C∶P、N∶P均呈增加趋势。干旱胁迫对极细根C∶N和叶C∶P、N∶P影响最大,而对粗根C∶N、N∶P以及极细根C∶P的影响最小。土壤C、N含量与灌木各器官中C、N、P含量无显著相关性,但土壤P含量与叶和根系C、N、P含量均显著相关。土壤中相对缺乏的P是影响灌木器官化学计量特征的最重要因素。干旱对不同灌木不同器官化学计量的影响不同,叶和极细根的化学计量较其他器官对干旱胁迫更加敏感。干旱可能主要通过影响灌木对土壤中养分P的吸收和在不同器官中的分配,进而影响灌木不同器官的化学计量特征,尤其是与P相关的化学计量特征。     

基于功能性状的铁杆蒿对环境变化的响应与适应

以延河流域3个植被区(森林区、森林草原区及典型草原区)稳定的自然植物群落中的铁杆蒿为研究对象,测定铁杆蒿的比叶面积、叶组织密度、叶氮含量、叶磷含量、叶氮磷比、比根长、细根组织密度、细根氮含量、细根磷含量、细根氮磷比10项能够反映植物生存对策且易于测量的功能性状,研究了不同生境下铁杆蒿功能性状的种内差异,以及气象因子和地形因子对铁杆蒿植物功能性状的影响,并分析了各功能性状间的相关关系.结果表明： 铁杆蒿各功能性状中除了叶磷含量、叶氮磷比、比根长、根组织密度和根氮磷比在各植被带间的差异显著外,其他5个性状差异均不显著.各性状在坡度、坡向间的差异不显著.比叶面积与叶组织密度呈显著负相关,比根长与根组织密度和根氮磷比呈显著负相关,根组织密度与根氮含量和根氮磷比呈显著正相关,叶组织密度、叶氮含量和叶氮磷比与其他功能性状的相关性不显著.表明铁杆蒿对恶劣环境的适应是通过叶片和细根功能性状间的相互作用和调节实现的.不同环境因素在不同程度上对铁杆蒿功能性状产生影响,对铁杆蒿功能性状影响大小依次是年均降雨量、年均温和年均蒸发量.     

Linking root respiration to chemistry and morphology across species

Root respiration is a critical physiological trait involved in root resource acquisition strategies, yet it is less represented in root trait syndrome. Here we compiled a large dataset of root respiration associated with root chemical and morphological traits from 245 plant species. Our results demonstrated that root respiration correlated positively with root nitrogen concentration (RNC) and negatively with root tissue density (RTD) across and within woody and non‐woody species. However, the relationships between root respiration and specific root length (SRL) and root diameter (RD) were weak or even insignificant. Such root respiration–traits relationships were not completely in line with predictions by the root economics spectrum (RES). Furthermore, the principal component analysis showed that root trait syndrome was multidimensional. Root respiration was associated more strongly with the RNC‐RTD axis (the classical RES) than with the orthogonal SRL‐RD axis for woody species, but not for non‐woody species. Collectively, the linkages of root physiological, chemical, and morphological traits provide a better understanding of root trait covariation and root resource acquisition strategies.     

扁刺栲不同根序细根形态和化学特征及其对短期氮添加的响应

研究川西亚热带次生常绿阔叶林优势树种扁刺栲1～5级细根形态和化学特征,及其对氮添加的响应.结果表明: 随根序等级的增加,扁刺栲根直径、根组织密度、K含量增加,而比根长、比表面积及N、P、Mg含量降低.氮添加显著增加了扁刺栲细根N含量,降低了Mg含量和C/N,使细根Ca含量呈下降趋势,对根序C、P、K、Na、Al、Mn、Fe含量无显著影响.氮添加未显著影响扁刺栲细根直径、比根长、比表面积和根组织密度.在所有处理中,细根P含量均与各形态特征呈显著线性回归关系.氮添加处理下,细根Mg含量与形态特征之间的线性关系由不显著变为显著,而细根N含量与形态特征之间的线性关系由显著变为不显著.氮添加会影响根系营养元素含量,并增强植物对P和Mg的需求.     

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。     

Very fine roots respond to soil depth: biomass allocation,morphology, and physiology in a broad-leaved temperate forest

Very fine roots (<0.5 mm in diameter) of forest trees may serve as better indicators of root function than the traditional category of <2 mm, but how these roots will exhibit the plasticity of species-specific traits in response to heterogeneous soil nutrients is unknown. Here, we examined the vertical distribution of biomass and morphological and physiological traits of fine roots across three narrow diameter classes (<0.5, 0.5–1.0, and 1.0–2.0 mm) of Quercus serrata and Ilex pedunculosa at five soil depths down to 50 cm in a broad-leaved temperate forest. In both species, biomass and the allocation of very fine roots were higher in the surface soil but lower below 10-cm soil depth compared to values for larger roots (0.5–2.0 mm). When we applied these diameter classes, only very fine roots of Q. serrata exhibited significant changes in specific root length (SRL; m g⁻¹) and root nitrogen (N) concentrations with soil depth, whereas the N concentrations only changed significantly in I. pedunculosa. The SRL and root N concentrations of larger roots in the two species did not significantly differ among soil depths. Thus, very fine roots may exhibit species-specific traits and change their potential for nutrient and water uptake in response to soil depth by plasticity in root biomass, the length, and the N in response to available resources.     

亚热带常绿阔叶林89种木本植物一级根直径的变异

细根直径变异是根系形态变化的常见形式, 对细根变异研究具有重要意义。为了揭示亚热带天然常绿阔叶林一级根直径变异特征, 该研究选取福建省建瓯市万木林自然保护区天然常绿阔叶林的89种木本植物进行研究。每个树种选取胸径或地径相近的3株, 用完整土块法进行根系取样, 用根序法对根系进行分级。采用单因素方差分析分别检验叶片习性(常绿、落叶树种)、生长型(乔木、小乔木或灌木、灌木)和主要科之间一级根直径的差异; 通过计算Blomberg’s K值以检验系统发育信号; 利用线性回归方法, 分析科水平的分化时间与一级根直径的相关性。结果显示: 1)亚热带常绿阔叶林一级根直径变异系数为23%; 2)常绿树种与落叶树种一级根直径没有显著差异, 但灌木一级根直径显著小于小乔木或灌木、乔木; 3)一级根直径系统发育信号不显著, 科水平分化时间与一级根直径呈正相关关系。研究结果表明, 亚热带天然常绿阔叶林木本植物一级根直径变异受系统发育影响较小, 但受生长型影响, 表现为一定的趋同适应。