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。     

罗浮栲和米槠细根形态功能性状对短期氮添加的可塑性响应

氮沉降会影响细根的形态功能性状,进而影响细根对养分的吸收,导致陆地生态系统养分循环发生变化.为了解氮沉降对细根形态功能性状的影响,利用根袋法进行原位试验,研究中亚热带常绿阔叶林外生菌根树种罗浮栲和米槠细根形态对短期氮添加的可塑性响应.结果表明: 低序级根(1~3序级)的比根长和比表面积对氮添加的可塑性响应高于高序级根(4序级),细根组织密度对氮添加的可塑性响应从1序级到4序级逐渐加强,而各序级细根直径对氮添加则无显著的可塑性响应;低序级细根比根长、比表面积的可塑性响应与高序级细根组织密度的可塑性响应之间存在一定的协同变化.罗浮栲和米槠细根的比根长、比表面积、组织密度对氮添加表现出相反方向的可塑性响应,表明施氮后不同外生菌根树种采取了不同的养分觅食策略:施氮后罗浮栲在养分获取上采取的是增加比根长、比表面积和根长增殖速率的资源快速获取策略,而米槠则采取了增大细根组织密度的相对保守的资源获取策略.     

氮磷配施对刨花楠幼林细根性状的影响

氮磷是陆地生态系统植物生长的主要限制性元素,细根对植物生长具有重要影响.为了解氮磷配施对刨花楠人工幼林细根性状的影响,以3年生刨花楠人工幼林为对象,于2016年和2017年每年4-9月的每月中旬进行氮磷配施(添加比例分别为8∶1、10∶1、12∶1、15∶1),测定比根长、比表面积、平均直径、根组织密度、总碳、总氮含量...     

干旱胁迫对不同施氮水平麻疯树幼苗光合特性及生长的影响

采用盆栽控水的方法,研究了干旱胁迫（连续干旱0 d,5 d,10 d,…,45 d）对不同施氮水平(对照 0 kg N·hm^-2、低氮 96 kg N·hm^-2、中氮 288 kg N·hm^-2、高氮 480 kg N·hm^-2)麻疯树幼苗光合特性及其生长的影响.结果表明: 随干旱胁迫强度的增加,各施氮水平麻疯树幼苗叶片相对含水量、苗高生长量、地径生长量、叶面积、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均降低,且各水分处理间差异极显著(P<0.01);随干旱时间的延长,叶绿素含量和水分利用效率表现出先升高后降低的趋势,而胞间CO₂浓度呈先降低后升高的趋势.正常供水时,施氮处理均不同程度提高了麻疯树幼苗的光合能力,促进了麻疯树幼苗的生长,且施氮量越高效果越好;干旱条件下,氮素营养对植株光合能力和生长的影响与干旱程度和施氮水平有关.轻度干旱时,提高施氮水平对植株光合能力和生长具有明显的促进作用;中度干旱时,中氮的促进作用明显高于其他施氮水平;严重干旱时,低氮的促进效果最好,高氮的促进作用减弱并逐渐转向抑制.     

亚热带天然常绿阔叶林林下9种灌木细根形态和C、N化学计量特征

林下灌木是亚热带常绿阔叶林重要的构成部分,但林下灌木细根功能性状变异规律及地下生态策略仍不清楚。以福建建瓯万木林自然保护区内9种灌木为研究对象,对细根直径、根长、比根长、组织密度、碳浓度和氮浓度6个细根性状进行研究,采用序级划分法,分析不同树种细根性状序级间的变化特征、常绿和落叶灌木细根性状之间的差异,不同序级细根性状之间的关系以及细根性状变异维度。结果表明:树种和序级对9种灌木细根形态和化学性质有显著影响。直径、根长、根组织密度随着序级的增加而逐渐增加,比根长和氮浓度逐渐减小,碳浓度在序级间的变化趋势不一,未表现出明显的规律。落叶灌木细根直径、根长和氮浓度均显著高于常绿灌木,碳浓度和组织密度显著低于常绿灌木,表明与常绿灌木相比落叶灌木更偏向于资源获取型生态策略,常绿灌木则更偏向于保守型策略。灌木细根在不同序级间的直径与比根长、组织密度,氮浓度与组织密度有较强的相关性,细根其他性状间的关系并不密切或因序级而异。主成分分析结果表明灌木细根性状变异沿一个主成分轴发生变异,该轴表示灌木细根的资源获取和保守的权衡策略。     

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.     

施肥对日本落叶松人工林细根直径、根长和比根长的影响

以辽宁东部山区16年生日本落叶松人工林为研究对象,探讨施肥对日本落叶松1～5级根序中细根直径、根长和比根长的影响.结果表明：随着根序等级的增加,日本落叶松细根平均直径和根长显著增加（P<0。05,P<0。01）、比根长则显著下降（P<0。01）.在日本落叶松的5级根序中,1级根的平均直径最细、根长最短、比根长最高,而5级根则相反;随着根序等级的增加,日本落叶松细根平均直径、根长和比根长的变异系数逐渐增大.除1级根外,土层对细根的平均直径、根长和比根长没有显著影响(P>0。05).与对照样地相比,施肥对各级细根平均直径、根长和比根长的影响主要表现在1～2级根上,对3级根序以上的细根影响不显著（P>0.05）.其中,施氮肥显著降低了1～2级根的平均直径（P<0.05）,施氮肥以及氮磷肥显著降低了表层土壤（0～10 cm）中1级根的平均根长（P<0.05）,表层土壤中细根的比根长在施氮肥的条件下显著增加（P<0.05）.     

九连山次生阔叶林幼苗生长对氮磷添加的响应

以亚热带森林的幼苗群落为对象,设置对照(CK)、氮添加(100 kg N·hm^-2·a^-1)、磷添加(50 kg P·hm^-2·a^-1)和氮+磷添加(100 kg N·hm^-2·a^-1+50 kg P·hm^-2·a^-1)4种处理的施肥样地,测定幼苗的株高、地径、冠幅、比叶面积、死亡率等指标,研究氮磷添加下幼苗的生长与群落结构的变化及其驱动力。结果表明: 与未施肥相比,磷添加下幼苗的株高增长率、地径增长率分别显著下降45.1%和30.3%;主要建群树种死亡率受到施肥的影响,氮添加显著增加米槠幼苗死亡率至25.1%,氮磷施肥显著提高丝栗栲死亡率至25.1%~31.3%,而氮添加、磷添加显著降低了木荷和润楠的死亡率;施肥显著降低了幼苗群落中木荷和丝栗栲的重要值,氮添加、磷添加显著增加了润楠幼苗的重要值。氮+磷添加显著降低了幼苗群落的Shannon指数、Simpson指数;幼苗生长主要受到土壤铵态氮、有效磷、全氮、林冠开度及比叶面积的影响,而幼苗死亡率主要受到土壤铵态氮、有效磷和林冠开度的影响。综合来看,氮磷添加主要通过调控土壤氮磷速效养分,进而改变叶片功能性状来影响幼苗的生长;加速外生菌根树种(米槠和丝栗栲)的死亡,改变幼苗群落建群种的重要值,降低物种多样性, 最终可能改变亚热带次生阔叶林成年树的群落结构。     

土壤增温与氮添加对杉木幼苗细根径级根长分布的影响

通过在福建省三明市陈大林业国有林场内开展土壤增温(增温5 ℃、不增温)和氮添加(不添加、4、8 g N·m^-2·a^-1)的交互试验(共6个处理),研究土壤增温、氮添加及二者交互作用对杉木细根径级根长分布的影响,用扩展模型可很好地拟合6个处理的径级根长分布(R²=0.97).结果表明: 增温使杉木细根总根长变小,但对细根直径影响不显著;氮添加使杉木细根总根长和直径均变小;增温和氮添加的交互作用对细根总根长有显著影响,但对细根直径无显著影响.6个处理细根径级根长分布均能用极值函数模型较好地拟合(R²>0.98).相关分析显示,直径<1 mm细根的比根长与极值模型拟合参数c值呈显著负相关,实际总根长与极值模型拟合参数b呈显著正相关.增温和氮添加及其交互作用可以影响杉木细根形态特征;极值模型拟合各处理径级根长分布所得参数在一定程度上可以反映细根形态特征对环境条件变化的响应.     

水氮耦合对辣木幼苗根系形态特征的影响

辣木(Moringa oleifera)主要分布在热带地区，属落叶乔木，具有极高的经济价值和栽培用途。为探究12种水氮组合处理对辣木根系形态的影响，该研究设置3种土壤水分梯度，分别为40%(低水，W1)、60%(中水，W2)、80%(高水，W3)的田间饱和持水量，以及4种氮水平，分别为无氮(N0,0 g·plant^-1)、低氮(N1,0.6 g·plant^-1)、中氮(N2,1.8 g·plant^-1)、高氮(N3,3.6 g·plant^-1),比较不同水氮组合处理对辣木幼苗粗根和细根性状(根长度、根表面积、根体积、根平均直径、比根长、比表面积等)的影响。结果表明：(1)水处理对辣木幼苗粗根和细根的性状没均有显著影响。(2)氮处理对粗根的根长、根表面积、根体积、根平均直径和比表面积有显著影响，而仅对细根的平均直径和比表面积有显著影响。(3)双因素方差分析显示，水氮交互作用仅对细根根长有显著影响；在相同的水处理下，低氮促进而高氮抑制辣木粗根和细根根长、根表面积和根体积的增加，说明低氮中水处理和低氮高水...     

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.
     

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.     

Interactive effects of phenolic acid and nitrogen on morphological traits of poplar (Populus × euramericana ‘Neva’) fine roots

Aims The relationship between rhizosphere process and fine root growth is very close but still obscure. In poplar plantation, phenolic acid rhizodeposition and soil nutrient availability were considered as two dominant factors of forest productivity decline. It is very hard to separate them in the field and they might show an interactive effect on fine root growth. The objective of this study is to examine the influence of phenolic acids and nitrogen on branch orders of poplar fine roots and to give a deeper insight into how the ecological process on root-soil interface affected fine root growth as well as plantation productivity. Methods The cuttings of health annual poplar seedlings (I-107, Populus × euramericana ‘Neva’) serve as experiment materials, and were cultivated under nine conditions, including three concentration of phenolic acids at 0X, 0.5X, 1.0X (here, X represented the contents of phenolic acids in the soil of poplar plantation) and three concentration of nitrogen at 0 mmol·L^-1, 10 mmol·L^-1, 20 mmol·L^-1, based on Hoagland solution. The roots were all separated from poplar seedlings after 35 days, and 30 percent of total fine roots of every treatment were taken as fine root samples. These fine roots were grouped according to 1 to 5 branch orders, and then the morphological traits of each group of fine roots were scanned via root analyzer system (WinRHIZO, Regent Instruments Company, Quebec, Canada) including total length, surface area, volume and average diameter. Meanwhile, the dry mass of fine root samples of every order was measured to calculate specific root length (SRL), root tissue density (RTD). All data were analyzed via SPSS 17.0 software, and interactive effect of phenolic acids and nitrogen on roots was analyzed through univariate process module. Principal component analysis (PCA) and redundancy analysis (RDA) were conducted via Canoco 4.5 software. Important findings Under the conditions without phenolic acids application, the fine roots growth was significantly inhibited in deficiency and higher nitrogen treatments, especially for 1-3 order roots. Only specific root length appeared decreased with nitrogen level, and other traits of fine roots did not demonstrate linear relationship with nitrogen concentrations. Compared to 0.5X phenolic acids treatment, 1.0X phenolic acids significantly promoted the diameter and volume of 1-2 order roots (p < 0.05). Both phenolic acids and nitrogen demonstrated influence on poplar fine root traits. However, the diameter and volume of 1-2 order roots were significantly affected by phenolic acids, while the total length and surface area of 4-5 order roots was affected by nitrogen. Two way ANOVA showed that phenolic acids and nitrogen made a synergistic or antagonistic effect on morphological building of fine roots. Furthermore, PCA and RDA indicated that the interactive effects of phenolic acids and nitrogen led to significant differences among 1-3 order, 4th order and 5th order of poplar fine roots. The PC1 explained about 60.9 percent of root morphological variance, which was related to foraging traits of roots. The PC2 explained 25.3 percent of variance, which was related to root building properties. The response of poplar roots to phenolic acids and nitrogen was closely related to root order, and nitrogen played more influence on poplar roots than phenolic acids. Thus, phenolic acids and nitrogen level would affect many properties of root morphology and foraging in rhizosphere soil of poplar plantation. But nitrogen availability would serve as a dominant factor influencing root growth, and soil nutrient management should be critical to productivity maintenance of poplar plantation.     

酚酸和氮素交互作用下欧美杨107细根形态特征

树木细根生长与根际过程的关系十分密切。该研究仿生欧美杨107 (Populus × euramericana ‘Neva’)人工林根际土壤酚酸沉降与氮素有效性变化, 通过设置3种酚酸梯度(0X、0.5X、1.0X, X为田间土壤酚酸含量)与3种氮素水平(缺氮0 mmol·L^-1、正常氮10 mmol·L^-1、高氮20 mmol·L^-1), 探究酚酸和氮素对欧美杨107细根形态的影响, 以期为阐明树木根系生长对根-土界面过程的响应奠定基础。结果表明: (1)在无酚酸(0X)环境中, 缺氮和高氮均可抑制欧美杨107细根生长, 尤其对1-3级细根的影响更为显著。比根长随氮素水平升高逐渐减小, 但其他细根特征并未呈现与氮素水平的线性关系。(2) 0.5X和1.0X酚酸梯度相比, 欧美杨107的1-2级细根直径和体积随酚酸浓度增加而显著增大(p < 0.05)。酚酸和氮素对杨树细根的影响存在交互作用, 1-2级细根直径、体积受酚酸的影响显著, 而4-5级细根长度、表面积受氮素影响显著。双因素方差分析结果表明, 酚酸和氮素对细根形态建成具有协同或拮抗效应。(3)主成分分析(PCA)和冗余分析(RDA)结果表明, 在酚酸和氮素交互效应下, 杨树1-3级、 4级、 5级细根之间具有显著的形态差异。第一主成分主要体现细根觅食性状特征, 可解释细根形态变异的60.9%的信息; 第二主成分主要体现细根形态构建特征, 可解释25.3%的信息。杨树细根形态变化与根序高度相关, N素影响杨树细根形态的主效应较酚酸更强。因此, 根际环境中酚酸累积和氮素有效性变化会影响杨树细根的形态构建和细根对水分、养分的吸收, 而氮素有效性是影响杨树细根生长的重要因素, 开展杨树人工林土壤养分管理是林分生产力长期维持的关键。     

模拟氮沉降对杉木幼苗细根的生理生态影响

细根对氮沉降的生理生态响应将显著影响森林生态系统的生产力和碳吸存。为了揭示氮沉降对杉木细根的生理生态影响,对一年生杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗进行了模拟氮沉降试验,并测定施氮1年后杉木幼苗细根生物量、细根形态学特征(比根长、比表面积)、元素化学计量学指标(C、N、P、C/N、C/P、N/P)、细根代谢特征(细根比呼吸速率、非结构性碳水化合物)。结果表明:(1)杉木细根生物量随氮添加水平的升高而显著降低,尤其是0—1 mm细根生物量;细根比根长和比表面积随氮添加水平升高而显著增大。(2)氮添加后杉木细根C含量、C/N、C/P显著降低,高氮添加导致1—2 mm细根N含量和N/P显著升高,而低氮添加导致1—2 mm细根P含量显著升高、N/P显著降低,而0—1 mm细根的N、P含量则保持相对稳定。(3)氮添加后杉木细根比呼吸速率无显著变化,细根可溶性糖含量随氮添加增加而显著增加,而淀粉含量和NSC显著降低。综合以上结果表明:氮添加后用于细根形态构建的碳分配减少,这可能会减少土壤中有机碳的保留,0—1 mm细根的形态更易发生变化,但是其内部N、P养分含量相对更稳定以维持生理活动,细根NSC对氮添加的响应表明施氮可能导致细根受光合产物的限制。     

常绿阔叶林外生和丛枝菌根树种细根形态和构型性状对氮添加的可塑性响应

以中亚热带常绿阔叶林外生菌根树种罗浮栲和丛枝菌根树种木荷为研究对象,采用根袋法进行野外原位氮添加试验,研究了细根形态性状(比根长、比表面积、组织密度、平均根直径)和构型性状(分枝数、分枝比、根长增长速率、根尖密度、分枝密度),分析不同菌根树种细根形态和构型性状对氮沉降的响应。结果表明: 随序级增加,外生和丛枝菌根树种细根比根长、比表面积和分枝数对氮添加的塑性响应逐渐降低,组织密度则相反;这反映了不同分枝等级细根的养分获取与资源维持在序级间存在权衡关系。不同菌根树种对土壤氮有效性的变化采取不同的适应对策: 氮添加后,罗浮栲细根采取机会主义策略,依靠细根本身来提高养分吸收效率、增强空间扩展和就地养分吸收能力,以快速的养分吸收策略为主;而木荷通过养分吸收效率和根系构建成本之间的权衡,并未改变细根形态性状,更多地依赖于菌根菌和细根构型之间的互补性进行养分获取。外生和丛枝菌根树种维持和构建细根碳(C)成本的差异,导致细根采取最适合自身的养分捕获方式,以达到生存的最优策略。