不同水分处理对甘蒙柽柳幼苗根系生长特性的影响

以1年生甘蒙柽柳幼苗为对象,采用人工壕沟挖掘法,对柽柳幼苗在不同水分处理条件下(干旱处理、适度灌溉、充分灌溉)根系生态学特征的季节变化进行了研究.结果表明,不同水分处理对柽柳幼苗根系生长影响显著,垂直根扎根深度和生长速率随着灌溉量的减小而增加.地面灌溉量的增加会导致根系分布的浅表化和根系消弱系数的减小,根系生物量与土壤深度呈显著负对数关系.不同水分处理条件下,7-10月的根/冠比平均值分别为0.43、0.60、0.90、1.12,其根、冠间存在典型的异速生长关系.根/冠比随土壤水分的减小而增加,且生长季后期大于初期.     

林窗对岷江冷杉更新幼苗根系生物量积累与分配的影响

林窗对更新幼苗生物量积累和分配的影响在种群恢复中具有重要作用,尤其是暗针叶林更为突出。以川西亚高山岷江冷杉原始林林窗、林下的岷江冷杉更新幼苗为对象,研究其粗根和细根生物量的积累与分配过程及其异速生长关系。结果表明：随着岷江冷杉幼苗的生长,粗根、细根生物量均不断积累,但根系生物量中分配到粗根的比例逐渐增加、分配到细根的比例逐渐减少,粗根-细根间生物量的异速生长指数由等速生长转变为异速生长。林窗幼苗的细根生物量、粗根生物量和总根生物量中位数均小于林下幼苗,细根生物量分配比例大于林下幼苗;林窗还显著影响细根、粗根生物量随基径增粗的积累与分配过程,细根生物量分配比例随基径增粗的降幅大于林下幼苗;但林窗对粗根-细根生物量间的异速生长指数影响不显著。说明林窗干扰改变了岷江冷杉更新幼苗地下资源的分配方式,优化了资源配置。     

中国木本植物幼苗生长对光照强度的响应

光照是影响植物幼苗生长的重要的环境因子,定量化研究光照对木本植物不同生活型幼苗生长的影响具有重要意义。系统收集了有关光照对我国木本植物幼苗生长影响的国内外文献,采用Meta分析的方法对幼苗的生长效应进行评估。研究结果表明:(1)与全光照下幼苗生长相比,由于遮阴处理对幼苗基径增长量的抑制作用强于对株高增长量的作用,幼苗出现株高基面积比增高的形态特征变化;(2)与灌木相比,乔木树种幼苗对不同光照强度的响应更加敏感;(3)在小于20%和20%—40%全光照条件下,落叶阔叶和常绿阔叶树种幼苗基径均受到显著抑制,而常绿针叶树种的基径并没有受到遮阴的明显抑制;(4)落叶阔叶和常绿阔叶树种的株高基面积比均显著高于全光照,而常绿针叶树种的株高基面积比与全光照相比差异较小。我们的这一研究将有助于更好的理解木本植物幼苗生长对光照的响应机理。     

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...     

广东松幼苗存活率和生长特征的初步研究

2006年5月至2008年7月,在南岭国家级自然保护区测定了不同年龄、不同种植方式的广东松(Pinus kwangtungensis)幼苗的存活率、株高和基径等指标,以期为国家保护植物广东松的保育提供资料。结果表明,实验期间袋栽苗存活率下降明显,从开始时的100%下降到结束时的50%;裸植苗与移植苗的存活率从100%下降到80%左右。总月均株高、基径的增量,袋栽苗、裸植苗、移植苗依次为1.01、1.39、2.76cm;0.17、0.20、0.64mm。年均株高、基径增值,移植苗、裸植苗、移植苗依次为32.91、17.22、12.77cm;7.64、2.31、2.0mm。随着年龄的增长,各组幼苗的株高和基径增长均加快,株高与基径之间存在着极显著的线性相关关系,广东松幼苗至10a生仍属快速生长期。     

双色蜡蘑对黑松幼苗生长量及其根系形态的影响

为研究双色蜡蘑(Laccaria bicolor)对黑松(Pinus thunbergii)幼苗生长及其根系形态的影响,在营养杯培育条件下,用双色蜡蘑液体菌剂对黑松幼苗进行接种处理,接种第15、30、60、90、120天时取样,比较接种和未接种黑松幼苗的生物量、根系形态及根系分形维数的差异。结果表明:双色蜡蘑在黑松幼苗地上植株、地下根系的生长及其生物量的积累方面都表现出明显的促进作用。接种双色蜡蘑也显著改善了根系总长度、分支数、表面积、体积等参数和根系分形维数,并对地下根系生长的促进作用时间早于地上部分,且效应显著高于地上部分。接种双色蜡蘑第15~30天时对地上部分基本无影响,但对根系促进作用明显,而地上部分在第60天时开始表现出显著的生长效应。研究发现,双色蜡蘑能够成功定殖于黑松根部,促进黑松幼苗生长及其生物量的积累,同时显著促进根系总长度、分支数、表面积和体积增加,并使根系分形维数增大,表现出明显的促生作用,且对根系发育的显著促进作用早于地上部分。     

不同密度猪毛菜形态结构性状及生物量分配策略的异速关系

植物的生长特性随环境条件的变化具有可塑性,而不同的环境因素对植物可塑性的影响也不尽相同。利用异速分析的方法,通过模拟退化草地恢复过程中猪毛菜（Salsola collina）的不同种群密度（16、44、100、400株/m²）,研究其形态结构性状及生物量分配策略的异速关系在种群密度间的差异。结果表明,种群密度增大能抑制猪毛菜的生长,而且对猪毛菜的株高、根长、一级分枝数、二级分枝数、三级分枝数以及总分枝长均产生了极显著的影响,表明种群密度的变化使得植物的高生长和侧向生长发生了显著变化。种群密度的变化也引起了植物生物量的变化,其中植物根、茎、叶间的生物关系是一种表观可塑性,植物的生长策略未发生改变,只是植物个体大小发生改变引起的生物量分配的变化。植物株高、总分枝长、一级分枝数及繁殖分配的变化,是由种群密度变化引起的,植物的适应策略发生了改变,是真正的可塑性。种群密度改变了植物的繁殖分配策略,而未改变植物叶的分配策略,说明当环境发生变化时,植物调整了其繁殖策略以适应环境因素的改变,以保证种群的生存繁衍。     

亚热带59个常绿与落叶树种不同根序细根养分及化学计量特征

不同根序的植物细根具有形态、结构和生理上的差异,基于根序的细根生理生态研究是当前生态学领域研究的重要组成部分。对不同生活型树种不同根序细根的研究可以为森林生态系统的地下细根养分策略提供理论依据。研究结果发现：（1）除了落叶树种P含量和N：P之外,两个生活型树种细根C、N和P含量与化学计量比在不同根序间均具有显著差异（P<0.05）;两者细根C含量、C：N和C：P随根序增加而升高,而N和P含量随根序增加而降低。（2）常绿与落叶树种C、N、P养分含量中C的变异系数最低,且两个生活型树种细根N、P含量的变异系数基本都随根序增加而变大。（3）常绿树种细根的N、P含量均显著低于落叶树种,但C：N和C：P都显著高于落叶树种,C含量和N：P无显著差异。（4）常绿与落叶树种细根养分（碳、氮和磷）异速关系在各个根序之间都存在共同斜率;常绿树种细根N和P含量存在等速生长关系,但落叶树种细根存在P含量增速大于N含量的异速生长关系（指数：α>1）。结论：随根序增加,常绿与落叶树种的细根具有相似的养分变化策略,N、P养分含量在低阶细根中的变异性更小。落叶树种细根生长受到缺P的影响大于常绿树种。落叶树种细根比常绿树种更高的N、P含量和更低C：N和C：P以及常绿与落叶树种细根N、P养分的异速生长关系差异说明落叶树种细根更倾向于采取快速的资源获取策略。     

干旱胁迫对不同根型苜蓿根系构型的影响

采用盆栽试验,比较播种当年及生长第2年对照、中度、重度干旱胁迫下根茎型、直根型、根蘖型苜蓿根系平面、立体几何构型和分形特征差异,以探究不同根型苜蓿对干旱的适应策略。结果表明：随干旱胁迫增加,各根型苜蓿根系总长度、总表面积、总体积和平均直径均减小;各根型苜蓿的根系拓扑指数较小,根系分支模式为叉状分支结构;各根型苜蓿的根系具有较好的分形特征,其分形维数较小,而分形丰度和平均连接长度均较大,表明其根系分支相对简单,但空间拓展能力强,有利于对营养空间的占有;各根型苜蓿的总分支较小、逐级分支率较大,有助于资源的快速获取和促进主根的向下生长。对根系构型参数进行主成分分析,根系总表面积、分形丰度、根长、根体积、分形维数和比根长6个根系构型参数能较好反映不同根型苜蓿根系构型特征。重度胁迫下,根茎型、根蘖型苜蓿的根系总长度、总表面积、总体积、比根长、比表面积、平均连接长度均大于直根型苜蓿,表明根茎型、根蘖型苜蓿适应干旱环境的能力强于直根型苜蓿。     

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。     

不同分类系统下油松幼苗根系特征的差异与联系

植物根序和径级不仅反映细根的形态结构, 而且能反映根系的一些生理特征, 如细根寿命和周转等。该文以二年生油松(Pinus tabulaeformis)幼苗根系为研究对象, 系统比较了根序分类方法和径级分类方法在描述根系特征上的优缺点, 探索了两者之间的内在联系。结果表明: 二年生油松幼苗最多可包括6级根序, 直径的变化范围为0.169-3.877 mm。按根序划分, I-VI级根序的总根长和总根表面积主要集中在前3级根序, 这3级根序的根占总根长的78.77%和总根表面积的62.72%。前3级根序的比根长是后3级根序比根长的1.3-3.0倍, 比根面积是后3级比根面积的1.0-1.5倍。按常用的径级(以0.5、1.0、1.5和2.0 mm为阈值)划分方法, 油松幼苗大部分根系直径≤1.5 mm, 此区间细根的根长和根表面积占总根长的93.76%和总根表面积的84.35%。直径≤1.5 mm的细根平均比根长是>1.5 mm细根比根长的3-7倍, 比根面积的1.5-3.0倍。由于油松根序和径级之间有显著的指数关系, 依据径级最大程度反映根序的原则, 提出了新的径级划分方法, 即以0.4、0.8、1.3和2.0 mm为阈值对油松幼苗根系径级重新进行划分。此时, 上述区间可分别包括I级、II级、III级、IV级、V级根序中根尖数的93.22%、86.37%、75.96%、70.47%和76.67%。同时也可分别涵盖各径级根长的89.34%-70.83%、根面积的86.01%-76.12%以及体积的87.73%-76.12%。此时, 根系不同径级与根序之间可以建立起良好的对应关系。这些结果表明, 通过合理划分径级区间可以较好地反映根序 特征。     

高寒草地甘肃臭草根系分形结构的坡向差异性

根系分形结构是植物根系构型应对环境异质性的表型可塑性结果, 可反映植物对生长环境的适应策略。利用ArcGIS建立研究区域的数字高程模型, 并提取坡向数据, 采用全根挖掘和Win-RHIZO根系分析仪相结合的方法, 研究了祁连山北坡高寒退化草地不同坡向甘肃臭草(Melica przewalskyi)的根系分形结构。结果表明: 随着坡向由北坡向东坡、西坡、南坡转变, 草地群落的密度、高度和土壤含水量逐渐减小, 甘肃臭草种群的密度、高度以及根系分形丰度呈逐渐增大的趋势、分形维数逐渐减小; 不同坡向甘肃臭草根系分形维数和分形丰度间的相关性存在差异(p < 0.05), 南坡和北坡甘肃臭草根系分形维数分形丰度之间存在极显著负相关关系(p < 0.01), 东坡和西坡之间存在显著负相关关系(p < 0.05), 甘肃臭草根系分形维数和分形丰度存在着“此消彼长”的权衡关系; 随着坡向由北坡向东坡、西坡、南坡转变, 甘肃臭草根系分形维数和分形丰度回归方程的标准化主轴(SMA)斜率逐渐增大(p < 0.05), 说明在干旱的南坡, 根系所开发利用的相同体积的土壤内, 根系分支更少、更稀疏。不同坡向甘肃臭草合理权衡根系分形维数和分形丰度的资源配置模式, 体现了植物根系构型构建的资源投资权衡机制。     

Plant leaf traits,height and biomass partitioning in typical ephemerals under different levels of snow cover thickness in an alpine meadow

Aims In the cold life zones, snow cover is a comprehensive environmental factor that directly influences soil temperature, soil water content, light and nutrient availability. Plants in these zones develop a series of unique mechanisms involving phenological characteristics, reproductive strategies, physiology and morphology to adapt to environmental changes. This paper is focused on the responses of plant leaf traits, height and biomass partitioning to variations in snow cover thickness, in order to better understand the responses of plant functional traits and specific adaptation strategies under global climate change scenarios. Methods Three transects were established along a gradient of snow cover in an alpine meadow of Mt. Kaka, in the eastern Qinghai-Xizang Plateau. Primula purdomii, Pedicularis kansuensis and Ranunculus tanguticus, which are three widely distributed and dominant ephemerals, were sampled and studied, particularly at their blooming stages. Plant height, specific leaf area (SLA) and biomass partitioning were measured accordingly. Important findings The values of SLA in Pedicularis kansuensis and R. tanguticus were relatively greater under better soil conditions; it was smaller in Primula purdomii with thick snow cover. The relationship between aboveground biomass and belowground biomass in Primula purdomii was allometric at sites with both thick and thin snow cover. No significant relationships were found between aboveground biomass and belowground biomass in Pedicularis kansuensis and R. tanguticus at some individual sites. However, when samples of the three species were pooled, the relationships between aboveground biomass and belowground biomass were allometric at all sites, which did not support isometric scaling hypothesis. In addition, on sites with either thick or thin snow cover, aboveground biomass had greater rate of accumulation than belowground biomass; whereas on sites with medium snow cover, the rate of biomass accumulation was greater for belowground component than aboveground component. Functional traits and biomass variables were better correlated in Primula purdomii and Pedicularis kansuensis than in R. tanguticus.     

不同雪被厚度下典型高山草地早春植物叶片性状、株高及生物量分配的研究

在高寒生命带, 雪被作为重要的综合环境因子, 影响着植物的生理生态特征、种群动态及群落演替等过程, 进而作用于生态系统的功能与服务。通过在青藏高原东缘高寒草甸设置厚雪、中雪和浅雪3个地段, 选取早春开花的常见种紫罗兰报春(Primula purdomii)、甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)、高原毛茛(Ranunculus tanguticus), 研究了三种植物株高、叶片性状和生物量分配随雪被厚度的变化规律, 以及三者之间的关系。结果表明: 甘肃马先蒿和高原毛茛在生境状况较好的地段比叶面积相对较高, 紫罗兰报春由于具有根状茎和肉质根, 在厚雪地段比叶面积相对较小; 关于单个物种的地上-地下生物量的关系, 紫罗兰报春在厚雪和浅雪地段为完全一致的异速生长关系, 而甘肃马先蒿和高原毛茛在个别地段并无显著相关关系。总体而言, 三种植物整体样本的地上-地下生物量在不同雪被地段均为异速生长关系, 不支持等速生长假说, 并且地上生物量能够很好地解释地下生物量的变异; 功能性状和生物量指标间的相关性, 在紫罗兰报春和高原毛茛表现较好, 而在甘肃马先蒿表现较弱。植物对环境变化的适应具有一定的规律, 同时也表现出物种特异性。今后的研究中, 应注重构建植物适应环境变化的功能性状谱, 以更好地理解全球变化背景下植物功能性状的响应及其适应策略。     

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。     

Fractal geometry and root system structures of heterogeneous plant communities

Above-ground plant growth is widely known in terms of structural diversity. Likewise, the below-ground growth presents a mosaic of heterogeneous structures of differing complexity. In this study, root system structures of heterogeneous plant communities were recorded as integral systems by using the trench profile method. Fractal dimensions of the root images were calculated from image files by the box-counting method. This method allows the structural complexity of such associations to be compared between plant communities, with regard to their potentials for soil resource acquisition and utilization. Distinct and partly significant differences are found (fractal dimension between 1.46±0.09 and 1.71±0.05) in the below-ground structural complexity of plant communities, belonging to different biotope types. The size of the heterogeneous plant community to be examined has an crucial influence on the fractal dimension of the root system structures. The structural heterogeneity becomes particularly evident (fractal dimensions between 1.32 and 1.77) when analysing many small units of a complex root system association. In larger plant communities, a broad variety of below-ground structures is recorded in its entirety, integrating the specific features of single sub-structures. In that way, extreme fractal dimensions are lost and the diversity decreases. Therefore, the analysis of larger units of root system associations provides a general knowledge of the complexity of root system structures for heterogeneous plant communities.     

中国亚热带不同菌根树种的根叶形态学性状特征与生长差异: 以江西新岗山为例

探究植物功能性状的种内和种间变异不仅有助于揭示植物对环境的适应, 也能够反映植物的生态策略, 但不同菌根类型树木生长过程中根叶形态学功能性状的适应策略仍有待探究。本研究依托中国亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验研究平台(BEF-China)选取7种丛枝菌根(AM)树木和7种外生菌根(EM)树木的纯林, 测定各个树种的比叶面积、叶干物质含量、比根长、根系直径、树高生长速率、地径生长速率及细根生物量等根叶形态学功能性状和生长指标, 探讨了两种菌根类型树种间的根叶形态学特征的差异。结果表明: 与AM树种相比, EM树种具有较小的比叶面积、吸收根平均直径和生长速率, 但具有更大的叶干物质含量; 两种菌根树种之间的比根长和细根生物量无显著差异。比叶面积、叶干物质含量、树高生长速率、地径生长速率和细根生物量等功能性状及生长指标在不同菌根类型、树种及二者的交互作用中均存在显著差异; 且树种、根功能型、菌根类型及三者之间的交互作用均对根功能性状有显著影响。EM树种地上指标的种内变异均大于种间变异, 而AM树种地上指标的种内和种间变异程度类似; 但两种菌根树种细根生物量的种间变异均大于种内变异。尽管两种菌根树种地上部分生长速率较快通常表现为较低的叶干物质含量, 但AM树种通常拥有较高的吸收根比根长, 而EM树种拥有较粗的运输根平均直径。吸收根比根长越低, 两类菌根树种的细根生物量就越多。由此可见, 根叶功能性状对植物地上部分的生长具有一定的协同效应, 其中运输根主要在EM树种地上生长过程中发挥重要作用, 吸收根主要与AM树种的地上部分生长有关; 但两类菌根树种的地下细根生物量均与吸收根有关。     

尕海湿地不同密度条件下垂穗披碱草根系分形结构

根系分形结构影响根系的分布格局,是植物根系与胁迫生境相互适应的结果。采用全根挖掘和Win-RHIZO根系分析仪相结合的方法,按照垂穗披碱草种群密度设置Ⅰ(500—700株/m~2)、Ⅱ(300—500株/m~2)、Ⅲ(100—300株/m~2)3个密度梯度,研究了尕海湿地不同密度条件下垂穗披碱草(Elymus nutans)的根系分形结构。结果表明:随着垂穗披碱草种群密度的降低,湿地群落的高度、盖度、地上生物量及根系分形维数呈逐渐减小趋势,地下生物量与分形丰度逐渐增大;垂穗披碱草根系分形维数与分形丰度在高密度(Ⅰ)样地和低密度(Ⅲ)样地均呈极显著负相关关系(P0.01),在中密度(Ⅱ)样地呈显著负相关关系(P0.05),垂穗披碱草根系分形维数和分形丰度存在着"此消彼长"的权衡关系。在高密度湿地群落垂穗披碱草倾向于密集型根系构型构建模式,在低密度湿地群落选择扩散型的根系生长模式,体现了密度制约下高寒湿地植物种群应对资源多重竞争的生态适应机制。