科尔沁沙地赤松和樟子松根系生物量分配与构型特征

沙地赤松(Pinus densiflora)在科尔沁沙地南缘区已有50年的引种历史,但其生长表现和根系生物量分配与构型特征还很少被报道。本研究以同龄(40 a)樟子松为对照,在生长指标测定基础上,采用分层分段全挖法采集根系,对沙地赤松不同径级根生物量分配规律进行研究,测定根长、连接数量、平均连接长度等指标,同时计算分形维数和分形丰度。结果表明:与樟子松相比,沙地赤松具有较大生长量和生物量,其根生物量显著高于樟子松,是其1.96倍,细根(直径≤0.2 cm)生物量更显著高于樟子松,是其4.76倍;沙地赤松根系生物量占总生物量的29.0%,细根生物量占总根系生物量的1.1%,细根长度占根总长度的44.3%;樟子松根系生物量占总生物量的25.6%,细根生物量占总根系生物量的0.4%,细根长度占根总长度的28.8%;从根系垂直分布看,沙地赤松地下0~180 cm均有细根分布,且40~180 cm范围内细根生物量占总细根生物量的65.2%;樟子松几乎全部细根分布于0~100 cm范围内,此范围细根生物量占总细根生物量的99.2%,且0~40 cm土层细根生物量占63.4%;虽然两树种根系平均连接长度没有显著差异,但沙地赤松细根及部分中根(0.2~2.0 cm)连接数量显著高于樟子松;沙地赤松根系分形维数为1.548±0.251,是樟子松(1.293±0.190)的1.2倍,并且分形丰度是樟子松的1.3倍;与樟子松相比,沙地赤松根系具有较强的吸收能力,能够利用较大范围的深层水分和养分,根系分支多,拓扑结构更加复杂。     

国外对树木细根的研究动态

森林生态系统的研究已经深入到了生态系统的各个层次,但无论是在哪一层次上的研究,其重点往往是树木的地上部分,而对地下部分——根系的研究相对较为薄弱。主要原因是对根系的生态学作用认识不足以及根系研究的困难。近来,随着对根系特别是细根在养分循环及能流中的重要作用的认识,细根的研究已成为森林生态系统研究的一个热点。根系中粗根(直径>5mm)虽然占总生物量的20%左     

不同人工灌木与草混播群落中4种灌木根系分布的研究

通过对3种人工群落中4种优良水土保持灌木荆条、柠条、胡枝子、紫穗槐的根系分布的研究,分析和探讨这4种灌木在不同群落中根系生物量分布,地上、地下生物量相关性及有效根密度的差异.结果表明:(1)紫穗槐在不同人工群落中的地下生物量相对稳定;(2)群落Ⅰ(胡枝子80/柠条80 紫穗槐30/荆条20 苇状羊茅150/百脉根100)的植物配置灌木根系生物量最大;(3)4种灌木地上、地下生物量有较强的相关性,地上生物量均随地下生物量的增加而提高;群落Ⅰ有效根密度总和远大于群落Ⅱ、Ⅲ.可见,紫穗槐具有良好的混播性能,群落Ⅰ的植物配置模式相对合理.     

西北干旱区灌草型白刺-芨芨草群落根系分布与互作

本文以宁夏沙湖一个典型的干旱区灌草型白刺(Nitraria tangutorum)—芨芨草(Achnatherum splendens)群落为研究对象,将该群落自植物聚生丛冠层覆盖区至丛间裸地依次划分为冠盖区、过渡区和空旷区3个微生境分区,通过比较两优势种的根系生物量密度以及根系消弱系数(反映根系总体埋深)在这3个分区中的分布特征,研究了干旱胁迫环境下两物种的根系分布与共存机制。结果表明:两物种的总根与细根均集中分布于冠盖区,但芨芨草根系生物量密度自冠盖区至空旷区的下降幅度更大;白刺总根及细根生物量密度重心自冠盖区至空旷区逐渐下移,而芨芨草的总根和细根生物量密度重心在空旷区较过渡区有所抬升;另外,白刺细根生物量密度在冠盖区10~30 cm土层中最高,而芨芨草在0~10cm层最高;各微生境分区内两物种的根系消弱系数均具有显著性(或接近于显著性)差异。这暗示了白刺与芨芨草的根系分布存在明显的生态位分离现象。"地上聚生,地下分离"的共生方式可能是白刺与芨芨草共同适应干旱环境的生长策略。     

锡林河流域一个羊草群落中土壤呼吸与生物量之间的相关性分析

采用根系生物量梯度上土壤呼吸变化趋势线外推法对锡林河流域一个羊草(Leymus chinensis (Trin.) Tzvel.)群落中根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了估计,对生物量各组分(地上、地下部分)之间以及它们与土壤呼吸间的相关性进行了分析.结果表明:在测定年度(1998年)整个生长季的不同月份,该群落中根系呼吸量占土壤呼吸总量的比例在14%～39%之间,平均为27%;地上总生物量及根系生物量与土壤呼吸间的相关性较差,但地上活生物量与土壤呼吸间存在着显著的乘幂关系.上述结果与国外同类研究结果相比,具有很好的一致性.     

锡林河流域一个羊草群落中土壤呼吸与生物量之间的相关性分析(英)

采用根系生物量梯度上土壤呼吸变化趋势线外推法对锡林河流域一个羊草 (Leymuschinensis (Trin .)Tzvel.)群落中根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了估计 ,对生物量各组分 (地上、地下部分 )之间以及它们与土壤呼吸间的相关性进行了分析。结果表明 :在测定年度 (1998年 )整个生长季的不同月份 ,该群落中根系呼吸量占土壤呼吸总量的比例在 14 %～ 39%之间 ,平均为 2 7% ;地上总生物量及根系生物量与土壤呼吸间的相关性较差 ,但地上活生物量与土壤呼吸间存在着显著的乘幂关系。上述结果与国外同类研究结果相比 ,具有很好的一致性。     

大气增温对杉木幼树根系生物量的影响

为揭示亚热带杉木人工林地下生物量对全球变暖的响应,本研究以杉木幼树为研究对象,在福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站利用开顶式(OTC)大气增温模拟气候变暖,研究增温对杉木幼树根系生物量的空间分布和不同径级分配的影响。结果表明：增温处理后总根系生物量、总细根生物量及总粗根生物量较对照均无显著差异;与对照相比,增温处理显著降低20～50 cm土层的细根生物量占比与0～10 cm土层的粗根生物量占比,但显著提高20～50 cm土层的粗根生物量占比;其余土层细根生物量和粗根生物量较对照均无显著差异;与对照相比,增温处理后0～2、2～5、5～10、10～20和>20 mm径级根系生物量均无显著变化。因此,增温处理下杉木幼树通过降低表层粗根生物量的占比,提高深层粗根生物量的占比以固定和支撑杉木生长,同时通过降低深层细根生物量的占比来维持表层细根生物量以保证水分和养分的吸收;大气增温影响根系生物量的垂直分布和不同径级的分配,在一定程度上影响地下碳分配,可能导致碳循环过程发生改变。     

瓦屋山常绿阔叶次生林建群种扁刺栲的细根分布及其碳氮特征

四川瓦屋山国家森林公园是我国西部的中亚热带湿性常绿阔叶林的典型代表,具有四川现存的较为完好的扁刺栲(Castanopsis platyacantha)-华木荷(Schima sinensis)群系,该研究利用土钻法探讨了该群系内主要建群种扁刺栲标准木的细根分布及其碳氮特征。结果表明:(1)扁刺栲细根总生物量为173.62 g·m~(-2),其中活根生物量为135.29 g·m~(-2)。(2)随着土层深度的增加,扁刺栲细根生物量、根长密度、根系表面积和比根长呈下降趋势,0~30 cm土层所占比例分别为67.23%、69.53%、69.48%和57.20%;根长密度、根系表面积和比根长均随细根直径的增加而显著下降,直径小于1 mm的根系所占比例分别为58.84%、52.59%和51.36%。(3)扁刺栲细根生物量、根长和表面积消弱系数β均随根系直径的增加而增加。(4)根系C含量在第Ⅰ土层中随细根直径的增加而显著增加,在其他土层则无显著差异;直径小于2 mm的根系C含量在第Ⅰ土层中显著低于其他土层,大于2 mm的根系C含量在各土层间的差异不大。(5)根系N含量随根系直径和土层深度的增加而减少,C/N值则与之相反。该研究结果在一定程度上反映了该次生林地下细根的垂直分布及养分特征,为揭示该生态系统地下生态过程及今后在该生态系统研究环境变化对地下生态过程的影响提供了基础数据。     

不同灌溉量对绿洲-荒漠过渡带多枝柽柳幼苗根系生长和分布的影响

为了探讨绿洲-荒漠过渡带上受损柽柳群落幼苗适宜生长的土壤水分条件,在塔南策勒绿洲外围设置A（不灌溉）、B（适度灌溉）、C（充分灌溉）3个处理的田间试验,于7～10月份考察了各处理柽柳幼苗粗根（>2 mm）和细根（<2 mm）生物量积累、空间分布等变化特征。结果显示:（1）随着灌溉量的增加,柽柳根系生物量积累不断增加,且在生长季末（10月份）增速最大,同时细根占总根重的比例从20.5%上升到29.8%,显著提高了幼苗吸收养分和水分的能力。（2）干旱胁迫（处理A）下柽柳幼苗根系的下扎深度大,但水平根幅的扩展却有限;适度灌溉（处理B）的生物量较处理A大,但小于处理C;根系扎根深度表现为处理A>处理B>处理C,各指标均处于中间状态;水分条件最好（处理C）时虽然垂直扎根深度小,但水平根幅最大,可以更有效利用浅层土壤资源。（3）柽柳幼苗大量根系集中在0～40 cm的土壤表层,而且水分条件越好,这种集中趋势越明显;根系生物量随土壤深度的增加呈递减变化,细根的根长密度也有相似变化,但细根的比根长变化规律不明显,这可能与各层土壤微观环境的变化有关。研究表明,灌溉对柽柳幼苗根系的生长和分布有显著影响,充分灌溉下柽柳幼苗根系生物量积累最多且空间分布最大,该灌溉量有利于柽柳幼苗根系的正常生长和合理分布。     

深圳湾红树木榄根系生物量及空间分布格局

采用分层挖掘法,对深圳湾乡土种红树植物木榄不同活力和径级根系生物量及相关底泥性质的空间分布格局进行了研究。结果表明:木榄人工林平均总根系生物量为61.23 t·hm~(-2),其中活根生物量占86.42%,死根占13.58%。在活根中,粗根(直径10 mm)所占比例最高(84.57%),其次为细根(2~5 mm,5.84%)、极细根(2 mm,4.94%)和中根(5~10 mm,4.66%)。木榄总根系生物量从基部到树冠落水线处递减,生物量分别为77.54 t·hm~(-2)(基部)、22.88 t·hm~(-2)(中部)和16.15 t·hm~(-2)(边缘);基部直径10 mm的活根生物量为中部和边缘活根生物量的5倍以上;随着水平距离的增加,2 mm根系生物量占相应距离处活根生物量的比例增加。垂直分布以中下层(20~60 cm)居多,分别占相应水平距离处总根系生物量的80.89%(基部)、73.41%(中部)和71.76%(边缘);总根系生物量分布主要受水平距离的影响(P0.05)。底泥含水量、容重、p H和电导率的变化范围分别为30.66%~35.86%、1.23~1.40 g·cm-3、5.75~7.01 S·m~(-1)和0.22~0.37 S·m~(-1),其中底泥容重与不同活力根系生物量呈显著负相关(P0.05),是影响木榄根系生物量及其空间分布的主要环境因子。该研究结果为福田红树林地下碳分配、储量及周转速率等进一步研究提供了科学依据。     

喀斯特峰丛洼地不同植被恢复阶段细根生物量、形态特征及其影响因素

以喀斯特峰丛洼地不同植被恢复阶段的草丛、灌丛、次生林和原生林为研究对象,采用土芯法,分0~10、10~20、20~30 cm等3层获取群落活细根(直径≤2 mm),分析其生物量、形态特征及其与土壤性状的关系.结果表明:各恢复阶段细根生物量为194.63~255.19g·m^-2,集中分布在0~10 cm表层土壤中,占0~30 cm土层总生物量60%以上,不同恢复阶段群落生物量的差异不显著;细根比根长和比表面积在不同恢复阶段差异显著,随着植被由草丛向原生林正向恢复而逐渐降低;超过66%的根长和64%的根面积分布在0~10 cm表层土壤中,多数细根根长和根面积均在0~0.5 mm和0.5~1 mm径级,这两级根长和根面积占其总量的87%和72%以上.冗余分析表明,喀斯特峰丛洼地植物群落细根特征与土壤性状之间存在着不同的相关性,其中土壤有机碳、速效钾和全氮对细根特征影响较大.这是植物长期适应生境条件形成的有效策略.     

陇东旱塬苹果根系分布规律及生理特性对地表覆盖的响应

为探明陇东旱塬区不同覆盖物对苹果园土壤理化性状、根系分布及根系生理活性的影响,以14年生苹果树为试材,采用土壤剖面分层取样法,调查根系空间分布,并对根系生物量、根长、表面积等进行分析,测定根系活力、抗氧化酶类、活性氧代谢等相关生理指标,同时测定不同深度土层土壤容重、孔隙度等.结果表明: 覆草可有效增大土壤含水量、孔隙度、有机质含量,增幅分别为2.7%～11.6%、3.2%～27.7%、5.1%～36.0%,但土壤容重降低,为清耕(CK)的88.7%～96.4%.CK根系主要分布在距树干30～120 cm范围内的0～60 cm深土层中;覆草、覆膜处理主要分布在距树干0～150 cm、0～60 cm水平范围内的0～100 cm深土层中,以20～40 cm根系最为密集;覆膜处理细根总量仅为CK的96.4%,根系水平分布范围较CK有所减小,0～60 cm内细根占根系总量的51.6%.不同覆盖处理显著增强0～80 cm土层根系活力及抗氧化酶活性,其中覆草处理根系活力为CK的111.3%～136.7%.综合分析根系生长分布与生理活性、土壤理化性状等,认为覆草处理是陇东旱塬区苹果园较为适宜的地表覆盖方式.     

Fine-root vitality in a Norway spruce stand subjected to various nutrient supplies

The vitality of fine roots in a Norway spruce stand subjected to application of ammonium sulphate (NS), wood ash (A) and nitrogen-free fertilizer (V) respectively, was investigated using i) vitality classification of fine roots based on morphological characteristics and ii) the triphenyl tetrazolium chloride (TTC) method of estimating dehydrogenase activity.Although the NS-treated areas showed a 30% increase in above-ground production in response to the NS-application, the vitality of the fine-root system in the humus layer appeared to be in a state of deterioration, as indicated by a decrease in fine-root biomass, an increased amount of dead fine (0–1 mm) and small (1–2 mm) roots, a decreased specific root length (SRL = fine root length/fine root dry weight) and an increased dehydrogenase activity. The impact of the the A and V treatments was reflected in a decrease in fine-root biomass and an increase in SRL. The results make it clear that in order to study the vitality of forest trees, both fine-root studies and studies of above-ground tree parts are necessary.     

Below‐ground biomass and productivity of a grazed site and a neighbouring ungrazed exclosure in a grassland in central Argentina

Abstract We estimated the below‐ground net plant productivity (BNPP) of different biomass components in an intensively and continuously 45‐ha grazed site and in a neighbouring exclosure ungrazed for 16 years for a natural mountain grassland in central Argentina. We measured approximately twice as much dead below‐ground biomass in the grazed site as in the ungrazed site, with a strong concentration of total below‐ground biomass towards the upper 10 cm of the soil layer in both sites. The main contribution to total live biomass was accounted for by very fine (<0.5 mm) and fine roots (0.5–1.0 mm) both at the grazed (79%) and at the ungrazed (81%) sites. We measured more dead biomass for almost all root components, more live biomass of rhizomes, tap roots and bulbs, and less live biomass of thicker roots (>1 mm) in the grazed site. The seasonal variation of total live below‐ground biomass mainly reflected climate, with the growing season being limited to the warmer and wetter portion of the year, but such variation was higher in the grazed site. Using different methods of estimation of BNPP, we estimated maximum values of 1241 and 723 g m^?2 year^?1 for the grazed and ungrazed sites, respectively. We estimated that very fine root productivity was almost twice as high at the grazed site as at the ungrazed one, despite the fact that both sites had similar total live biomass, and root turnover rate was twofold at the grazed site.     

黄土高原4种植被类型的细根生物量和年生产量

细根(≤2 mm)在陆地生态系统净初级生产力的分配中占有重要地位,在碳循环和水土保持方面具有重要意义. 本文采用土钻法和内生长法,以黄土高原刺槐人工林、落叶灌木、退耕草地和沙蒿群落4种主要植被类型为对象,研究0～40 cm土层细根生物量、垂直分布和细根年生产量. 结果表明： 细根生物量与纬度呈线性负相关. 4种植被类型0～40 cm土层细根生物量的大小顺序为落叶灌木(220 g·m^-2)>刺槐人工林(163 g·m^-2)≈退耕草地(162 g·m^-2)>沙蒿群落(79 g·m^-2). 退耕草地直径≤1 mm细根生物量占直径≤2 mm总细根生物量的74.1%,在4种植被类型中最高;4种植被类型细根生物量随着土层深度的增加而减少,最大值均出现在0～10 cm土层. 退耕草地0～10 cm土层细根生物量占0～40 cm土层总细根生物量的44.1%,显著高于其他3种植被类型;细根年生产量与纬度呈线性负相关. 4种植被类型0～40 cm土层细根年生产量大小顺序为退耕草地(315 g·m^-2·a^-1)>落叶灌木(249 g·m^-2·a^-1)>刺槐人工林(219 g·m^-2·a^-1)>沙蒿群落(115 g·m^-2·a^-1),其中退耕草地显著高于其他3种植被类型. 退耕草地0～10 cm土层细根生产量占0～40 cm土层总细根生产量的40.4%,在4种植被类型中最高. 退耕草地细根周转时间为0.51 a,低于其他3种植被类型.     

贵州中部喀斯特山地不同植被生态系统细根生态特征及养分储量

为了解喀斯特生态系统退化过程中树木细根生物量和土壤养分的变化,选择贵州中部喀斯特山地乔木林、灌木林和灌草丛3种植被生态系统,比较分析不同深度(0～5 cm、5～10 cm和10～15 cm)土壤细根数量及其养分情况.结果表明:树木细根主要分布在0～10 cm土层,并随土层加深而减少.在0～10 cm土层中,乔木林、灌木林和灌草丛的活细根生物量分别占0～15 cm总细根生物量的42.78%、56.75%和53.38%,总活细根生物量的83.36%、86.91%和93.79%.不同植被下优势种植物细根生物量存在差异.0～5 cm土层乔木林活细根氮素和磷素储量均显著高于灌草丛和灌木林(P0.05),但灌木林和灌草丛间没有差异;5～10 cm土层乔木林活细根氮和磷储量显著高于灌草丛和灌木林(P0.05),灌木林下又显著高于灌草丛下(P0.05).0～10 cm土层的活细根生物量与植株地上部分生物量呈正相关,植物叶片氮、磷养分含量与细根比根长呈显著的负相关,说明细根的养分储量对地上生物量的建成和生态系统功能的发挥具有重要作用.     

Biomass and distribution of fine and coarse roots from blue oak (Quercus douglasii) trees in the northern Sierra Nevada foothills of California

This research adds to the limited data on coarse and fine root biomass for blue oak (Quercus douglasii Hook and Arn.), a California deciduous oak species found extensively throughout the interior foothills surrounding the Central Valley. Root systems of six blue oak trees were analyzed using three methods — backhoe excavation, quantitative pits, and soil cores. Coarse root biomass ranged from 7 to 177 kg per tree. Rooting depth for the main root system ranged from 0.5 to 1.5 m, with an average of 70% of excavated root biomass located above 0.5 m. Of the total biomass in excavated central root systems, primary roots (including burls) accounted for 56% and large lateral roots (> 20 mm diameter) accounted for 36%. Data from cores indicated that most biomass outside of the root crown was located in fine roots and that fine root biomass decreased with depth. At surface depths (0–20 cm), small-fine (< 0.5 mm diameter) roots accounted for 71%, large-fine (0.5–2.0 mm) for 25%, and coarse (> 2 mm) for 4% of total root biomass collected with cores. Mean fine root biomass density in the top 50 cm was 0.43 kg m⁻³. Fine root biomass did not change with increasing distance from the trees (up to approximately 5 m). Thus, fine roots were not concentrated under the tree canopies. Our results emphasize the importance of the smallest size class of roots (<0.5 mm), which had both higher N concentration and, in the area outside the central root system, greater biomass than large fine (0.5–2.0 mm) or coarse (> 2.0 mm) roots. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

巴山松天然林生物量和生产力的研究

 经测定分析陕西南部28—37年生巴山松天然林的生物量和净初级生产量,结果表明,林分乔木层生物量为81.28t／ha,草本下木生物量为1.45t／ha,林分凋落物量为11.16t／ha;乔木层净初级生产量为6.94t／ha·yr,约45%分配到树叶。巴山松林的消光系数平均为0.33。在地上部生产结构方面,枝重主要集中在树冠中、下部,叶龄愈大,叶重在树冠下部的比例愈高。巴山松林木的根系总长度约99.4km／ha,其中细根占58%。     

Distribution of roots and root nodules and biomass allocation in young intensively managed grey alder stands on a peat bog

Development of below-ground biomass and biomass allocation were studied in two different stands of young grey alder stands growing on a peat bog. Both stands were given the same fertilization and irrigation treatment. The roots were investigated from 1) open plastic tubes enclosing the complete root systems in 1982, and 2) root cores 1984–86. Coarse roots (diameter>1 mm) were mainly found close to the trunk of the trees while fine roots (≤1 mm) were more evenly distributed in the stands. Root nodules were intermediate in distribution. The root systems were shallow, with more than 90% of the biomass in the uppermost 9–10 cm of the soil, probably because of low oxygen availability in the peat soil. The biomass allocation to the above-ground parts increased during the study period.