常绿阔叶林中壳斗科树种细根形态与养分含量的序级变化特征

以福建省建瓯万木林自然保护区的天然常绿阔叶林内8种壳斗科树种为研究对象,对细根形态和化学计量性状的序级和种间变异规律进行定量研究。结果表明：8个壳斗科树种直径、组织密度、比根长、N含量以及C/N在1～5序级间呈现出规律的变化;直径、组织密度、C/N随序级的增大而增大,比根长和N含量随序级的增大而降低,C含量没有随序级呈现出明显变化趋势;影响树种间比根长变异的因素随序级而异,低级细根比根长变异主要由直径引起,较高级细根比根长变异主要由组织密度引起。此外,壳斗科树种细根并不符合单一轴的“根经济谱”,而与全球尺度上发现的两个变异维度类似,即“自己动手vs.菌根依赖”维度和“资源获取vs.保存”维度;不同壳斗科树种细根生态策略仍存在明显差异。     

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.     

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。     

森林与灌丛的灌木性状揭示不同的生活策略

灌木是森林和灌丛生态系统的重要组成部分, 探究森林与灌丛灌木功能性状的差异, 可揭示灌木在不同生境的适应策略。该研究以金华北山森林群落林下灌木层、低山灌丛和山顶灌丛共24个样地中的优势灌木为研究对象, 分析叶片和小枝9个功能性状在3种生境下的总体差异, 以及种间、种内变异和不同生活型的差异。结果表明: 1) 9个性状在3种不同生境下存在差异。林下灌木具有较大的叶面积和比叶面积, 较小的叶干物质含量、叶和小枝的组织密度, 低山灌丛相较于山顶灌丛具有较大的叶厚度、叶组织密度和较小的比叶面积、小枝干物质含量。2)林下灌木的比叶面积、小枝直径、小枝组织密度和小枝干物质含量的种内种间变异系数最大, 低山灌丛的比叶面积、叶和小枝的干物质含量、叶和小枝的组织密度的种内种间变异系数最小。3)不同生活型间, 林下常绿灌木的叶厚度、叶组织密度、叶干物质含量显著高于落叶灌木, 落叶灌木的比叶面积显著高于常绿灌木, 而山顶灌丛叶厚度和比叶面积的差异规律与林下灌木相同, 叶组织密度和叶干物质含量的差异与其相反。4)影响灌木性状的主要因素是物种以及物种和生境的交互作用。总之, 森林群落林下灌木形成较大叶面积和比叶面积, 较小叶和小枝组织密度、叶干物质含量的性状组合, 以快速生长而适应光照较弱、竞争作用强的林下环境, 是资源获取型策略; 低山灌丛和山顶灌丛具有较大叶厚度、组织密度、干物质含量和小枝组织密度和较小叶面积、比叶面积等一系列储存养分、慢速生长的性状组合, 属于资源保守型策略。灌木植物性状的不同组合及其所反映的不同生活策略, 对亚热带地区退化植被的生态恢复具有指导意义。     

Traits of shrubs in forests and bushes reveal different life strategies

灌木是森林和灌丛生态系统的重要组成部分, 探究森林与灌丛灌木功能性状的差异, 可揭示灌木在不同生境的适应策略。该研究以金华北山森林群落林下灌木层、低山灌丛和山顶灌丛共24个样地中的优势灌木为研究对象, 分析叶片和小枝9个功能性状在3种生境下的总体差异, 以及种间、种内变异和不同生活型的差异。结果表明: 1) 9个性状在3种不同生境下存在差异。林下灌木具有较大的叶面积和比叶面积, 较小的叶干物质含量、叶和小枝的组织密度, 低山灌丛相较于山顶灌丛具有较大的叶厚度、叶组织密度和较小的比叶面积、小枝干物质含量。2)林下灌木的比叶面积、小枝直径、小枝组织密度和小枝干物质含量的种内种间变异系数最大, 低山灌丛的比叶面积、叶和小枝的干物质含量、叶和小枝的组织密度的种内种间变异系数最小。3)不同生活型间, 林下常绿灌木的叶厚度、叶组织密度、叶干物质含量显著高于落叶灌木, 落叶灌木的比叶面积显著高于常绿灌木, 而山顶灌丛叶厚度和比叶面积的差异规律与林下灌木相同, 叶组织密度和叶干物质含量的差异与其相反。4)影响灌木性状的主要因素是物种以及物种和生境的交互作用。总之, 森林群落林下灌木形成较大叶面积和比叶面积, 较小叶和小枝组织密度、叶干物质含量的性状组合, 以快速生长而适应光照较弱、竞争作用强的林下环境, 是资源获取型策略; 低山灌丛和山顶灌丛具有较大叶厚度、组织密度、干物质含量和小枝组织密度和较小叶面积、比叶面积等一系列储存养分、慢速生长的性状组合, 属于资源保守型策略。灌木植物性状的不同组合及其所反映的不同生活策略, 对亚热带地区退化植被的生态恢复具有指导意义。     

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。     

菌根类型对亚热带森林主要树种根叶功能性状关联的影响

叶片和吸收根(即1级根)是植物地上和地下资源获取器官，研究二者功能性状的关系及其影响因素，有助于深入理解植物生长过程中对资源的利用和分配。本研究在江西省九连山国家自然保护区选择了10种丛枝菌根(AM)树种和8种外生菌根(EM)树种，分析了叶片和吸收根的形态性状(叶厚度、比叶面积、叶组织密度、根直径、比根长、根组织密度)和化学性状(叶与根的碳、氮浓度及碳氮比)在不同菌根类型间的变异及关联。结果表明：与AM树种相比，EM树种的叶片较厚、比叶面积较小，且根直径较细、根组织密度和根碳浓度及碳氮比较低。AM和EM树种的叶片与吸收根的形态性状均不相关，而化学性状(氮浓度和碳氮比)在AM树种中呈正相关，但在EM树种中则不相关。主成分分析结果表明，不管是AM还是EM树种，比叶面积与比根长均呈正交分布，可见叶片与吸收根获取资源具有独立性。此外，根直径与根氮浓度在所有树种和AM树种中均表现出显著正相关，而在EM树种则呈临界负相关。根直径与比根长则是在所有树种和不同菌根类型树种中均呈正相关。总之，本研究的结果强调了菌根类型在调节叶片与吸收根功能性状之间的关系上具有重要性，并建议今后在评估木本植物根系的不同功...     

海南岛4个热带阔叶树种前5级细根的形态、解剖结构和组织碳氮含量

细根具有复杂的分支系统, 以根序(root order)为取样单元的细根生理生态学研究正在成为根系生态学研究领域的重要内容。该研究以海南岛尖峰岭4个热带阔叶树种海南蕈树(Altingia obovata)、厚壳桂(Cryptocarya chinensis)、山杜英(Elaeocarpus sylvestris)和黄桐(Endospermum chinense)为研究对象, 测定了1-5级细根的形态、解剖结构和组织碳(C)、氮(N)含量, 旨在探讨这些根系特征之间的联系。研究表明: 4个树种的细根形态差异较大, 但在树种水平上直径、根长和组织密度均随着根序的升高而增加, 比根长则随着根序的升高而降低; 低级根(前2级根或前3级根)具有皮层组织, 是典型的吸收根, 而高级根皮层组织消失, 是典型的运输和储藏根; 影响直径大小最重要的因子是皮层厚度, 它可以解释细根直径变异的97%, 而维管束直径仅能解释细根直径变异的70%; 根组织N和C浓度受维管束-根直径比(维根比)的影响, 随着维根比增加, 组织N浓度显著降低, 组织C浓度显著升高。4个树种细根的C/N比的变异受组织N浓度的影响程度为76%, 而受C浓度的影响程度不足10%。上述结果表明, 细根的形态特征、解剖结构和组织化学含量之间存在着紧密联系, 这为我们理解根系结构与功能变异提供了重要依据。     

川中丘陵区3个树种的细根形态和功能异质性分析

以川中丘陵区柏木低效林林窗改造初期种植的银木和香椿细根为研究对象,以未改造的柏木纯林为对照,采用LI-8100土壤碳通量测量系统测定银木、香椿和柏木1~5级细根的原位呼吸速率,并探讨细根形态结构和养分元素浓度与细根呼吸的相关关系,以揭示细根结构与功能异质性。结果表明:银木、香椿和柏木细根的直径、根长、组织碳浓度均随着根序级别的增加而增加,而它们细根的比根长、组织氮浓度和比根呼吸速率均随着根序的增加而降低,树种、根序级及其交互作用对3个树种细根形态、养分浓度和比根呼吸均有显著或极显著影响。回归分析显示,3个树种比根呼吸速率均随细根直径、比根长、N浓度变化呈现出系统性的变化,三者分别能解释64.7%、87.6%和、67.6%的比根呼吸变异。可见,细根在形态和功能上存在明显的异质性,且细根的形态特征、组织化学含量和生理功能之间存在着紧密的联系,为理解植物根系结构与功能变异提供了依据。     

亚热带6种树种细根序级结构和形态特征

以福建省建瓯市万木林自然保护区内占优势的6种天然林树种(沉水樟Cinnamomum micranthum,CIM;观光木Tsoongiodendron odorum Chun,TOC;浙江桂Cinnamomum chekiangense,CIC;罗浮栲Castanopsis fabri,CAF;细柄阿丁枫Altingiagracilipes,ALG;米槠Castanopsis carlesii,CAC)为研究对象,对其1—5级细根的结构,形态特征及生物量进行了分析。结果表明:沉水樟,细柄阿丁枫和米槠细根分支比表现出在1,2级(4倍以上)明显大于其它序级(3倍左右);其余3种树种则是在3,4级的细根分支比最大,其中浙江桂达到8.65倍,其它序级则大致为3倍左右。6种树种1,2级细根数量占到总数的70%—90%。6种树种细根直径,根长,组织密度随序级升高逐渐增大,比根长减小,生物量未表现出一致的变化规律,6种树种生物量主要集中在高级根部分。方差分析表明,树种对细根分支比例有显著影响(P<0.05),浙江桂和米槠细根分支水平对分支比例有极显著影响(P<0.01),其余4种树种分支水平对分支比例有显著影响(P<0.05),树种和分支水平的交互作用对6种树种细根分支比均有极显著的影响(P<0.01);树种对细根根长,直径以及生物量均有极显著影响(P<0.01),对比根长有显著影响(P<0.05),而对组织密度的影响则不显著(P>0.05);树种和序级的交互作用对细根根长,直径以及生物量均有极显著影响(P<0.01),对组织密度有显著影响(P<0.05),对比根长影响不显著(P>0.05)。序级对6种树种细根根长,直径,比根长以及生物量的影响并未达到一致,对6种树种细根组织密度有极显著影响(P<0.01)。树种间1—4级根的比根长变异主要由组织密度引起,而5级根的比根长变异则由直径引起,同时在1级根中组织密度与直径呈现出权衡的关系。6种树种细根数量,直径,根长,比根长,组织密度以及生物量与序级之间回归分析发现它们与序级之间具有指数函数,线性函数,二次函数,三次函数或者幂函数关系。     

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.     

藏东南色季拉山林线过渡带7种灌木植物的叶氮回收潜力

在湿润的青藏高原东南部, 为什么常绿灌木广泛占据高海拔的林线过渡带及以上的高山带, 而落叶灌木只能零星分布?未来气候变暖对该区不同功能群物种的影响是否相同?通过测定西藏东南部色季拉山林线过渡带7种灌木凋落叶的氮含量, 比较了极端高海拔地区灌木不同表达单位的叶氮回收潜力在不同功能群间的差异, 以及不同海拔、不同坡向间的差异, 试图从养分限制的角度为解答上述科学问题提供基础数据。研究结果表明: 1)从基于单位质量叶氮含量(N_mass)的叶氮回收潜力来看, 常绿灌木裂毛雪山杜鹃(薄毛海绵杜鹃) (Rhododendron aganniphum var. schizopeplum)显著高于其他6种落叶灌木, 但由于受比叶重的影响, 基于单位面积叶氮含量(N_area)的叶氮回收潜力则表现为落叶灌木总体较高; 2)落叶灌木山生柳(Salix oritrepha)和拉萨小檗(Berberis hemsleyana)的叶氮回收潜力在不同海拔或不同坡向间均无显著差异, 但裂毛雪山杜鹃基于N_mass的叶氮回收潜力在高海拔地段明显偏高。在极端高海拔的林线过渡带, 通过降低凋落叶中的氮含量(增加叶氮回收潜力)以达到高效的养分利用可能是常绿灌木裂毛雪山杜鹃适应高寒胁迫环境的重要策略。与落叶灌木相比, 常绿灌木裂毛雪山杜鹃叶氮回收潜力对未来气候变暖可能更敏感。     

Intrinsic and Extrinsic Controls of Fine Root Life Span

Although fine roots play an integral role in biogeochemical cycling and supporting plant function, fundamental understanding of the mechanisms that control fine root life span is limited. Based on literature, we examined how intrinsic plant characteristics including root diameter, root branching order, rooting depth, and mycorrhizal symbiosis affect fine root life span, and how fine root life span differs with plant life form and foliar habit and between early versus late seral species. We also examined how soil nitrogen and water availability, temperature, and atmospheric carbon dioxide concentration influence fine root life span. We focused on evidence from rhizotron and minirhizotron observations which allow for individual roots to be directly monitored in situ. Fine root life span increased with increasing root diameter, was shorter for more distal than proximal roots, and increased with increasing rooting depth, but was not influenced by mycorrhizal symbiosis. Trees had the longest fine root life spans of all the plant life forms, followed by grasses, lianas, shrubs, and forbs. Among trees, deciduous species had shorter fine root life spans than evergreen species. Fine root life span appears to decrease with increasing temperature and increase with soil water availability, whereas the effects of soil nitrogen availability and atmospheric carbon dioxide concentration on fine root life span were highly inconsistent among studies. Our findings indicate that root morphological characteristics and plant traits are useful predictors of fine root life span. However, environmental influences on fine root life span remain poorly understood due to the limited number of respective studies. Future studies of root demographic processes are needed to better understand environmental controls of fine root life span. It is also critical that research continues into developing more direct and less invasive techniques for studying root demographics.     

半附生榕树和非附生榕树的细根性状

榕树作为热带雨林生态系统中的一个关键类群,在维持生物多样性方面发挥着重要作用。本研究以中国科学院西双版纳热带植物园内的榕树专类园区的10种榕属树种(5种半附生,5种非附生)为对象,采用根序法对其细根直径、根长、比根长、比表面积、分枝密度、组织密度、氮含量、碳含量和碳氮比等9个细根功能性状进行了研究,分析了半附生榕树和非附生榕树的细根性状差异;同时结合其原始分布生境,从植物的细根形态功能性状角度阐释其生存策略。结果表明:半附生榕的细根根长、细根直径显著高于非附生榕树(P!0.01),而其比根长和分枝密度显著低于非附生榕树,其余性状之间无显著差异(P>0.05);10种榕树的细根形态特征与养分特征呈微弱或无相关关系,细根的直径与分枝密度、比根长和比表面积呈显著的负相关。研究认为,不同生活型榕树的根系结构和性状特征差异是对环境的适应表现,分布于山脊干旱环境的半附生榕树细根具有直径较粗、根系长、分枝密度和比根长低的特性,使其具有较好的水分吸收能力,并可能与菌根真菌有更紧密的互利共生关系,从而能适应相对干旱的山脊环境。     

四种不同生活型树种细根寿命及影响因素

以4种不同生活型树种(常绿阔叶和针叶树种、落叶阔叶和针叶树种)为研究对象,通过微根管法现地观测细根的生长动态,比较不同生活型树种细根寿命在种内和种间的差异,探讨影响细根寿命的主要因子,研究结果对理解和预测森林生态系统碳及养分循环过程具有重要的理论意义。结果表明:(1)细根形态特征(分枝结构和直径)显著影响种内细根寿命,分枝等级越低、直径越小,细根的寿命越短;(2)4个树种的细根寿命表现出明显的土层效应和季节效应,即随土壤深度增加,细根的累积存活率逐渐增加,寿命延长;而不同季节出生的细根其寿命长短模式在树种间不一致,春季或夏季出生的细根寿命要长于秋冬季;(3)常绿树种(柳杉、石栎)的细根寿命要长于落叶树种(池杉、麻栎),同时,针叶树种(池杉、柳杉)的细根寿命要长于阔叶树种(麻栎、石栎)。在同一树种内,细根寿命受细根直径、根系分枝结构、土壤环境因子(土层)等因素显著影响,但在不同树种间,细根寿命可能更依赖于树木生长速率、碳分配模式等树木整体的功能性状差异。     

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...     

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.