细柄阿丁枫和米槠细根寿命影响因素

采用微根管技术对福建建瓯万木林自然保护区细柄阿丁枫(ALG)和米槠(CAC)细根进行了连续2 a的观测。估计细根寿命采用Kaplan-Meier方法,用对数秩检验(log-rank test)比较单一因素(细根直径、序级、出生年份、出生季节、土层以及邻近细根数量)对细根寿命的影响。同时采用Cox比例风险回归分析方法,分析上述因素对细根存活的影响程度。结果表明:细柄阿丁枫细根平均寿命和中值寿命分别为(286±8)d和(184±9)d,而米槠的则分别为(261±10)d和(212±8)d。仅考虑单一因素时,出生季节、径级、序级以及邻近细根数量对细柄阿丁枫和米槠细根寿命皆有极显著影响(P<0.01);出生年份对米槠细根寿命有极显著影响(P<0.01),但对细柄阿丁枫细根寿命的影响无统计学意义(P>0.05);土层深度对细柄阿丁枫细根寿命有极显著影响(P<0.01),而对米槠细根寿命的影响无统计学意义(P>0.05)。Cox比例风险回归分析则表明出生年份对二者细根寿命的影响皆无统计学意义(P>0.05),影响因素按照影响程度大小排列均依次是序级、出生季节、细根直径、邻近细根数量,而土层对细柄阿丁枫细根寿命的影响最弱,对米槠细根寿命的影响无统计学意义(P>0.05)。     

闽楠人工林细根寿命及其影响因素

采用微根管技术对闽楠(Phoebe bournei (Hemsl.) Yang)人工林细根生长动态进行了连续2a的观测,通过Kaplan-Meier方法估计细根寿命,使用对数秩检验(Log-rank test)比较单一因素(细根直径、序级、出生季节和土层)对细根寿命的影响;并分析细根化学性质对细根寿命的影响.结果表明:出生季节极显著影响闽楠细根寿命(P＜0.01),细根主要在春季出生(82.36％),夏季出生的细根平均寿命和中值寿命皆最长,分别为(218±23)d和(175±65)d;土层对闽楠细根寿命的影响不显著(P＞0.05),下层(20-40 cm)细根平均寿命为(126±4)d高于表层(0-20cm)的(116±5)d;细根平均寿命随直径增大而极显著增大(P＜0.01),0-0.3 mm的细根平均寿命为(109±4)d,0.3-0.6 mm的为(123±5)d,0.6-1 mm的为(139±11)d,1-2 mm的为(185±25)d.随着径级增大,闽楠细根碳含量极显著增大(P＜0.01),氮含量极显著减小(P＜0.01),碳氮比极显著增大(P＜0.01),磷含量极显著减小(P＜0.01).细根平均寿命随序级增大亦显著增大(P＜0.05),其中一级根平均寿命和中值寿命分别为(120±4)d和(89±1)d,高级根的则为(137±7)d和(123±1)d.以上结果表明闽楠细根寿命受到细根形态结构(直径和序级)、出生季节以及细根化学性质的影响.     

杉木人工林细根寿命的影响因素

利用微根管技术探讨细根径级、序级、出生季节、土层和林龄对福建南平18年生和90年生杉木人工林细根寿命的影响。杉木林细根中值寿命随径级增大而延长,18年生杉木人工林直径d≤0.3 mm、0.3<d≤0.6 mm、0.6<d≤1.0 mm和d>1.0 mm的细根中值寿命分别为(125±47) d、(158±16) d、(248±18) d和(272±53)d;90年生杉木人工林直径d≤0.3 mm和0.3<d≤0.6 mm的中值寿命分别为(95±20) d和(200±17) d,而0.6<d≤1.0 mm和d>1.0 mm的细根在观测期结束时,其累积存活率仍高于50%。18年生和90年生杉木高序级细根累积存活率都显著高于一级根,一级细根中值寿命分别为(180±13) d和(200±18) d,而高级根在观测期结束时,其累积存活率仍大于50%。18年生杉木秋季出生的细根累积存活率显著高于夏季,90年生杉木冬季和秋季出生的细根累积存活率均极显著高于春季和夏季。18年生杉木冬季、秋季、春季、夏季出生细根的中值寿命分别为(216±16) d、(248±12) d、(172±6) d和125 d;90年生杉木秋季、春季、夏季出生细根中值寿命分别为383 d、(127±23) d和(106±19) d,而冬季出生的细根在观测期结束时累积存活率仍在50%以上。90年生杉木细根累积存活率随土壤深度增加而显著增加,土层深度0< D≤20 cm和20<D≤40 cm细根中值寿命分别为(156±14) d和(241±24) d,而40<D≤60 cm土层细根寿命在观测期结束时累积存活率仍在50%以上;18年生不同土层细根累积存活率则均无显著差异,中值寿命分别为(187±19) d、(216±28) d和(120±47) d。不同林龄相同径级或序级细根的存活曲线均无显著差异;除了夏季外,不同季节出生的同生根群存活率曲线在不同林龄之间均具有显著差异;0<D≤20cm、20<D≤40cm土层细根存活曲线在不同林龄间无显著差异,但40<D≤60cm土层的细根存活曲线在不同林龄间则存在显著差异。     

微根管法和同位素法在细根寿命研究中的应用及比较

细根的生产和周转在陆地生态系统的碳和养分循环中起着重要作用,并且对全球环境变化具有一定的指示意义。细根寿命是估计细根周转的关键,其长短决定了养分和碳消耗与循环的速度。由于采用的研究方法不同,导致所得细根寿命估计值存在较大差异,目前最新的同位素和微根管2种方法之间寿命估计值差异可达10倍以上。本文对这2种研究方法的原理和优点进行了阐述,并从细根定义、细根寿命理论分布假设、细根取样误差等方面对导致这2种方法研究结果存在差异的原因进行分析,以期有助于今后根系研究的发展。     

樟子松人工林细根寿命估计及影响因子研究

细根寿命的估计是了解细根生产和死亡的关键, 对了解陆地生态系统碳分配格局和养分循环具有重要意义。该研究采用微根管(minirhizotron)技术, 以23年生樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)人工林为研究对象, 对细根生长和死亡过程进行了连续两年的观测。细根寿命的估计采用Kaplan-Meier方法, 计算细根的平均寿命(mean longevity)、中值寿命(median longevity)和累积存活率(cumulative survival rate), 用对数秩检验(log-rank test)比较单一因素, 包括细根直径、根序、出生季节和土层以及菌根侵染对细根寿命的影响。采用Cox比例风险回归分析方法, 同时分析上述因素对细根存活的影响程度。结果表明, 樟子松细根的生产和死亡具有明显的季节性, 春末和夏季(6月和7月)为生产高峰; 而死亡高峰出现在夏末至秋末, 以及冬季。樟子松细根的平均和中值寿命分别为(322 ± 10)天和(310 ± 15)天, 对数秩检验表明, 仅考虑单一因子时, 细根直径、根序、出生季节和土层以及菌根侵染均对细根寿命有显著影响。Cox回归分析表明, 菌根侵染、细根直径和土层是影响樟子松细根寿命的重要因子。细根直径每增加1 mm, 细根死亡危险率就降低99%, 即相当于寿命延长99%; 细根出生土层每增加1 cm, 其寿命延长5%; 而菌根侵染后, 会导致细根死亡危险率增加175%; 但根序和出生季节的影响不显著。这些发现证实: 林木细根寿命受到内在与外在因素的共同控制, 而多变量回归分析的方法有助于我们全面揭示细根寿命变异的潜在机制。     

氮肥对水曲柳和落叶松细根寿命的影响

采用微根管技术研究了氮肥对水曲柳和落叶松细根生长、衰老和死亡的影响,探讨两树种细根寿命与氮有效性之间的相关关系.结果表明：林地施氮肥后,两树种细根数量都呈减少趋势,细根总体直径增加,分枝程度降低;氮肥使水曲柳细根存活率提高,细根中位值寿命延长105 d,而落叶松细根存活率对氮肥反应不敏感;施氮肥对细根寿命的延长效应主要体现在直径较小的一级根、表层（0～15 cm)根系和春夏季新生的细根,表明氮肥对高生理活性的细根
影响较强.     

柠条人工林细根不同分枝根序寿命估计

植物细根在发育结构上表现的形态特征和生理功能异质性影响细根寿命的准确估计,因此了解分枝根序细根寿命差异对于深入认识细根的周转过程和陆地生态系统碳分配具有重要意义。采用微根管(Minirhizotron)技术对晋西北黄土区的五年生柠条(Caragana Korshinskii Kom.)人工林细根的生长过程进行了为期3a(2007—2009年)的追踪观测,分析了不同因素(土层深度、季节变化、空间位置)对一级根和高级根寿命的影响。结果表明:(1)在各土层深度处,一级根的中值寿命均低于高级根中值寿命,其中一级根中值寿命表现随土层深度增加而增加趋势,而高级根除表层0—20 cm中值寿命较短外,各土层间变化趋势不明显,40—60 cm、80—100 cm土层高级根在观测期结束时其累积存活率仍在50%以上;(2)不同季节出生一级根和高级根的中值寿命季节性表现为:秋季夏季春季,并且在各个季节均表现,高级根寿命显著大于一级根寿命(P0.01);一级根仅夏季与秋季差异性不显著(P0.05),而高级根仅春季与秋季存在极显著差异(P0.01);(3)一级根和高级根距树干基部0 cm处细根中值寿命均大于50 cm处一级根和高级根细根的中值寿命。同一位置处高级根寿命要大于一级根寿命。在距树干基部0 cm处和50 cm处,一级根和高级根的寿命均存在极显著差异(P0.01),但高级根却在距树干基部0 cm和50 cm处差异不明显,而一级根却表现极显著差异(P0.01)。     

水曲柳和落叶松细根寿命的估计

树木细根(直径≤2 mm)是控制树木与其周围环境进行能量交换和物质分配的主要器官,其寿命的长短决定了每年被分配到土壤中碳和养分的数量。我们使用微根管技术监测了水曲柳(Fraxinus mandshurica)和落叶松(Larix gmelinii)细根生长、衰老、死亡的动态过程,运用Kaplan-Meier方法估计细根存活率及中位值寿命(Median root lifespan,MRL),做存活曲线(Survival curve)。用对数秩检验(Log-rank test)比较不同树种、不同土壤层次、不同季节出生的细根寿命差异程度。研究结果表明,随观测期延长,细根存活率逐渐下降,在观测期内的各个时点上,水曲柳细根存活率显著高于落叶松(p<0.001),说明水曲柳细根寿命明显长于落叶松,两树种的MRL分别为111±7 d和77±4 d。无论是水曲柳还是落叶松,土壤下层(20~40 cm)的细根存活率始终高于上层(0~20 cm),差异程度均达到显著水平(p_落=0.001, p_水<0.001),落叶松上下两层的MRL分别为62±11 d 和95±11 d,水曲柳为111±6 d和124±20 d,这与土壤环境因子的垂直分布有关,下层土壤延长细根寿命。不同同龄根群(Root cohort)的细根寿命不同。落叶松夏季产生的细根存活率显著高于春季(p=0.042),中位值寿命分别是MRL_春=47±13 d,MRL_夏=82±6 d。水曲柳不同细根同龄根群与落叶松具有相似的季节性,夏季产生的细根存活率在同一时间点上要显著高于春季(p=0.014)。     

去叶对水曲柳和落叶松苗木当年生长及细根动态的影响

叶片被取食会导致树木生长发育和生理代谢发生显著的变化。目前对细根动态如何对叶片损失做出响应的了解仍然有限。以生物量分配和高生长策略不同的水曲柳(Fraxinus mandschurica)和落叶松(Larix gmelinii)苗木为研究对象, 进行了不同强度的人为去叶处理(叶面积去除0% (对照)、40%和80%), 采用微根管技术对细根(直径≤2 mm)生产和死亡的季节动态进行了定量观测, 同期测定了地上部分(苗高和地径)的生长。结果表明: 1)去叶降低了两树种苗高(统计上均不显著)和地径的生长, 但是对苗高生长的影响小于地径。随着去叶强度的提高, 苗木地上生长受到的影响加大, 生长季末期水曲柳苗高比对照降低3.3%-12.1%, 地径降低5.7%-23.1%; 而落叶松苗高和地径降低相对较少(< 12%)。2)去叶显著地减少了水曲柳和落叶松细根现存量(p< 0.001), 其相对增长量((去叶后现存量高峰-去叶当日现存量)/去叶当日现存量)随着去叶强度的加大而降低。3)与对照相比, 去叶后两树种细根生产量显著减少(p< 0.05), 而细根死亡量在不同处理间没有显著差异。综合来看, 去叶对水曲柳地上部分(特别是地径)生长影响较大, 而对落叶松地下部分(主要是新根)生长影响较大。研究结果为理解冠层碳供应对根系动态影响的种间差异及其机制提供了必要的理论依据。     

不同品种油茶细根时空分布动态

以赣无1、赣永5、长林4、长林40和赣447 等5个品种的油茶林为研究对象,采用微根管技术对0～40 cm土壤剖面的油茶细根进行了为期一年的观测,并分析了总根尖数(TRT)、平均根长密度(ARLD)、平均直径(ARD)的时空分布动态规律.结果表明: 2016年下半年,各品种的TRT和ARLD变化相对稳定,2017年上半年,各品种的TRT和ARLD变化幅度较大,尤其体现在赣无1与长林40中.赣无1的TRT和ARLD在2017年5月出现峰值,长林4的ARD在2017年3月出现峰值.赣无1的TRT和ARLD 以及长林4的ARD在整个观测期都显著大于其他品种.不同品种油茶细根在土层中的空间分布规律及动态变化存在明显差异,赣无1和赣447的细根主要分布在0～20 cm土层中,长林4和长林40的细根以20～40 cm土层居多,空间分布动态变化较其他3个品种稳定;赣永5的空间分布动态变化幅度较大,根量分布各土层无显著差异;长林4的ARD表现为20～40 cm土层>0～20 cm土层,其他品种的ARD在不同土层中无显著差异.赣无1的细根生物量最多,主要分布在上层;长林4的细根直径最粗,主要分布在下层.     

亚热带岩溶区典型常绿和落叶树种的蒸腾特征及其对环境因子的响应

植物蒸腾是水循环的重要组成部分,为了解亚热带岩溶区树木的蒸腾耗水情况,探究气候和水文地质条件对植物蒸腾的影响,运用Granier热耗散探针技术,对亚热带岩溶区次生林内的常绿树种女贞(L.lucidum)和落叶树种刺槐(R.pseudoacacia)的树干液流进行了连续监测,并同步监测了气象因子及土壤含水率(SMC),探讨在不同时间尺度下两种生活型树种的蒸腾特征及其对环境因子的响应。结果表明：(1)在季节尺度下,影响两树种整树蒸腾量(ET)的主要因子为太阳辐射强度(Rs)、气温(T)和水汽压亏缺(VPD);女贞蒸腾量(ET_L)表现为夏季(1.29 kg/h)>春季(0.57 kg/h)>冬季(0.15 kg/h)>秋季(0.13 kg/h),刺槐蒸腾量(ET_R)表现为夏季(0.90 kg/h)>春季(0.31 kg/h)>秋季(0.16 kg/h)>冬季(0.04 kg/h)。(2)在日尺度下,晴天两树种ET呈现出明显的单峰日变化,且主要影响因子均为T、VPD和Rs;但由于常绿和落叶树种的生理特征差异,降雨时...     

中亚热带细柄阿丁枫和米槠群落细根的生产和死亡动态

采用微根管技术与挖掘法相结合的方式对福建省万木林自然保护区细柄阿丁枫和米槠天然林细根生产和死亡动态进行了为期两年多的观测,分析细根生产和死亡的季节变化、垂直分布及径级和序级分配,并估计细根的年生产量和年死亡量.结果表明:细柄阿丁枫细根年生产量和年死亡量分别为(230.1±162.8) g·m-2·a-1和(188.8±75.5)g·m-2· a-1,均略大于米槠的(214.5±185.8) g·m-2·a-1和(178.8±26.5) g·m-2·a-1,但两种森林群落的细根年生产量和年死亡量均无显著差异(P＞0.05).两森林群落细根生产均在春季达到高峰,其中米槠细根生产与月降水量呈极显著相关(P＜0.01,r=0.566);细根死亡则呈现季节性地波动,米槠细根死亡峰值主要发生于夏季和秋季,而细柄阿丁枫则出现在秋季.两森林群落细根生产和死亡皆主要集中于土壤表层0-40 cm中,而且不同径级细根生产和死亡集中于0-1 mm细根中,其中0.3-0.6 mm细根的生产和死亡在两森林群落中均最大.两森林群落一级根的生产和死亡均大于高级根.     

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。     

广西猫儿山不同海拔常绿和落叶树种的营养再吸收模式

土壤养分供给性大小是否影响植物氮和磷再吸收效率仍存在争议。调查了广西猫儿山不同海拔常绿和落叶树种成熟和衰老叶片的氮和磷含量,探讨营养再吸收是否受到叶片习性和海拔的影响。所有树种氮和磷再吸收效率的平均值分别为56.5%和52.1%。常绿树种比落叶树种有显著较高的氮再吸收效率(P0.001)和磷再吸收效率(P0.01),这与前者有较低的衰老叶片氮和磷含量密切相关。随着海拔的上升,氮再吸收效率显著下降(P0.01),磷再吸收效率显著提高(P0.05)。氮再吸收效率与土壤氮:磷比(r=-0.41,P0.05)和成熟叶片氮:磷比(r=-0.37,P0.05)负相关,磷再吸收效率与土壤氮:磷比(r=0.44,P0.05)和成熟叶片氮:磷比(r=0.47,P0.01)正相关,表明了树种对低海拔氮限制的适应逐渐转变为对高海拔磷限制的适应。此外,氮再吸收效率与年均温正相关(r=0.43,P0.05)而磷再吸收效率与年均温负相关(r=-0.45,P0.01),这表明气温也是调节树木营养再吸收格局的重要影响因素。不同海拔树种氮和磷再吸收模式的差异可能是引起广西猫儿山常绿树种沿海拔形成双峰分布的原因之一。     

广西猫儿山不同海拔常绿树种和落叶树种光合速率与氮的关系

分析广西猫儿山不同海拔常绿和落叶树种的光合作用-氮关系,探讨光合氮利用效率(PNUE)是否受到叶片习性和海拔的影响。落叶树种的PNUE都显著高于常绿树种,这与前者有较低的比叶重(LMA)和较高的单位叶重光合速率(Amass)、氮含量和气孔导度(gs)有密切关系。高海拔树种的PNUE显著低于中低海拔树种的PNUE,这与前者较高的LMA和较低的Amass和gs相关。PNUE和相关的叶片特征的主成分分析表明常绿-落叶树种和低海拔-中海拔-高海拔树种的分布是一个自然过渡的过程。此外,PNUE与土壤碳:氮比没有显著相关性,但与年均温正相关,这表明温度气候是调节PNUE沿海拔变化的主要环境因素。因此,这种叶片习性和温度气候调节的PNUE变化可能是调节猫儿山常绿树种沿海拔形成双峰分布的一种机制。     

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。