柠条细根的分布和动态及其与土壤资源有效性的关系

受土壤资源有效性时空异质性的影响,植物细根会表现出明显的垂直分布和季节变化特征。揭示这些特征对认识细根的养分和水分吸收规律,预测C在地下的分配特点具有重要意义。本研究运用Minirhizotron技术对晋西黄土丘陵区30年生柠条（Caragana korshinskii Kom.）人工林0-100cm土层深度范围内细根的密度( FRD, N cm-2)、根长密度( FRLD, mm cm-2)、平均直径(FRDi, mm)和根表面积(FRSA, mm2 cm-2)的垂直分布特征和季节动态进行了一个生长季的观测,并分析了这些参数与土壤温度、水分和有效氮之间的关系。结果表明：(1)FRD、FRLD和FRSA均表现出随土层深度增加而先增大后减小的趋势,以40-60cm土层之值最大(分别占总数的34.3%、35.5%和37.3%);而FRDi随土层深度增加而减小,其最大值为0.31970.0231mm,最小值为0.28840.0109 mm;(2)受土壤资源有效性季节变化的影响,FRD、FRLD和FRSA在不同土层(除0-20cm外)表现出相似的季节动态,即随季节变化而先增大后减小,春季小(分别为0.2204 N cm-2,1.8482 mm cm-2,2.2647 mm2 cm-2)而秋季大(分别为0.5316 N cm-2,4.4046mm cm-2,4.3007mm2 cm-2);FRDi则表现由粗逐渐变细的过程,春季最粗(0.3659mm)而秋季最细(0.2712mm);(3) 各细根参数与土壤温度、水分和有效氮在各土层存在不同程度的相关性。从简单相关分析来看,细根的季节性变化主要受土壤温度和水分的影响,有效氮的影响不明显。FRD、FRLD和FRSA在0-20cm土层主要受土壤水分影响(r=-0.729--0.914, p<0.05),而在20-100cm土层则主要受土壤温度的影响,且显著性随土层加深而增加(r=-0.028-0.832, p<0.05)。各土层细根与土壤有效资源间的相关性反映了细根功能的季节性差异。综合分析表明,各细根参数季节变化的54.0%-98.6%是由土壤温度和水分的交互作用而引起。     

幼龄柠条细根的空间分布和季节动态

以晋西北黄土高原区5年生柠条(Caragana korshinskii)人工林为研究对象,应用Minirhizotron技术,分别在距茎干水平距离0 cm和50 cm处设点(以下简称为0 cm位点和50 cm位点),对林地0—100 cm土层深度范围内的柠条细根进行了观测。以2009年生长季(4—10月)的细根根长密度(RLD,mm/cm2)和表面积密度(RAD,mm2/cm2)数据为基础,结合同期环境因子(气温、降雨量、土壤温度和土壤含水量等)数据,对0 cm和50 cm两个位点的细根动态特点进行了比较研究。结果表明:(1)两个水平位点的细根垂直分布和季节变化趋势均具有一定差异,主要差异是0 cm位点0—60 cm各土层的RLD均大于50 cm位点,前者各测定期的RLD(RAD)均大于后者。因此,0 cm位点的细根分布量(4.04 mm/cm2和4.67 mm2/cm2)显著大于50 cm位点(3.07 mm/cm2和2.99 mm2/cm2)。(2)就整体(两个位点平均值)而言,RLD(RAD)的垂直分布以40—50cm土层最大,以60—70cm土层最小。RLD(RAD)的季节变化具有由小变大再变小的趋势。年生长季幼龄柠条细根的RLD和RAD总平均值分别为3.55 mm/cm2和3.83 mm2/cm2。(3)就0 cm位点、50 cm位点或整个林地而言,细根RLD的季节变化与气温和土壤温度的季节变化均具有显著正相关性。以上结果表明,幼龄柠条细根的水平分布具有"近主根"特点;RLD的季节变化与温度因子的季节变化具有高度一致性。     

关帝山华北落叶松人工林细根生物量空间分布及季节变化

利用根钻法研究了山西关帝山华北落叶松（Larix principis—rupprechtii Mayr）人工林细根生物量的空间分布和季节变化特征。结果表明,华北落叶松不同径级细根生物量随土层深度的增加而逐渐减少,土壤表层（0—10cm）中各径级细根的生物量最高,Ⅰ级细根（根直径0～1mm）的生物量在不同土层深度间差异显著（P〈0．05）;距树干不同水平距离处各径级的细根生物量差异均未达到显著水平（P〉0．05）。在0～10cm土层中,各径级细根生物量的季节变化差异显著（P〈0．05）,均表现为单峰型,峰值出现在9月份;在10～20cm和20-30cm土层中,Ⅰ级和Ⅱ级（根直径1～2mm）细根生物量季节变化差异显著,Ⅲ级细根（根直径2～5mm）和Ⅰ级死根（根直径0～2mm）生物量季节变化差异不显著。     

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.     

距树干不同距离处华北落叶松人工林细根生物量分布特征及季节变化

 该文研究了华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林细根生物量水平分布和季节变化特征。采用钻土芯法(土钻内径7.0 cm), 在距树干20、50和100 cm处设取样点, 每个样点处分3层(0~10、11~20和21~30 cm)钻取土芯, 取样时间为5、7、9和10月。华北落叶松人工林细根(≤2 mm)生物量全年平均值为224.89 g&#8226;m^–2, 在水平分布上表现为100 cm处细根生物量最大(244.20 g&#8226;m^–2), 其次为20 cm处(221.03 g&#8226;m^–2), 50 cm处最少(209.45 g&#8226;m^–2)。在0~30 cm土层, 总细根(包括活跟和死根)生物量季节变化范围在169.67~263.09 g&#8226;m^–2之间, 9月细根生物量最大, 5月细根生物量最少。0~10 cm土层细根生物量季节变化差异显著(p＜0.05), 11~20和21~30 cm差异不显著(p＞0.05)。距树干100和20 cm处(0~10 cm土层), 细根生物量的季节变化差异明显(p＜0.05), 9月总细根生物量最大(172.82和185.68 g&#8226;m^–2), 5月总细根生物量最少(69.28和73.47 g&#8226;m^–2); 50 cm处季节变化差异不明显(p＞0.05)。细根生物量分布和季节变化不仅受土壤垂直格局影响同时也与距树干不同水平距离有很大的关系。     

毛竹细根分布特征研究

为了解毛竹(Phyllostachys edulis)细根的分布规律,对不同水平距离和土层深度0~1 mm和1~2 mm细根的生物量、比根长、组织密度和根长密度进行了分析。结果表明,随着毛竹年龄的增加,细根生物量和根长密度先上升后降低,根组织密度先降低后升高,比根长呈降低的趋势。细根生物量和根长密度以距竹秆60 cm处最大,根组织密度以20 cm处最大,比根长在40 cm处最大,但他们在距竹秆不同距离间的差异不显著。细根生物量以10~20 cm土层最大,根组织密度以20~30 cm土层最大,细根生物量、比根长、组织密度和根长密度在不同土层间的差异不显著。与1~2 mm细根相比,0~1 mm细根生物量和根组织密度更小,比根长和根长密度更大。因此,毛竹年龄对细根生长具有显著的影响,1年生毛竹有最大的比根长和较大的根组织密度,具有更强的资源利用率。毛竹细根在一定的土层范围内呈均匀分布状态,可更有效地利用特定区域的水肥资源。     

格氏栲天然林与人工林细根生物量、季节动态及净生产力

通过对福建三明格氏栲天然林及在其采伐迹地上营造的33年生格氏栲人工林和杉木人工林细根分布、季节动态与净生产力进行的为期3a(1999～2001)的研究,结果表明,格氏栲天然林、格氏栲和杉木人工林活细根生物量分别为4.944t/hm2、3.198t/hm2和1.485t/hm2,死细根生物量分别为3.563t/hm2、2.749t/hm2和1.287t/hm2;死细根生物量占总细根生物量的比例分别为41.9%、46.2%和46.4%;<0.5mm细根生物量占总细根生物量的比例分别为31.2%、29.4%和69.9%。3种林分活细根生物量和死细根生物量季节间差异显著(P<0.05),但年份间差异则不显著(P>0.05);活细根生物量最大值均出现在3月份,最小值一般出现在5～7月份或11～翌年1月份间。0～10cm表土层格氏栲天然林活细根生物量高达295.65g/m2,分别是格氏栲人工林和杉木人工林的2.4倍和8.1倍;该层格氏栲天然林活细根生物量占全部活细根生物量的59.8%,均高于格氏栲人工林(39.07%)和杉木人工林(24.51%)。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林细根分解1a后的干重损失率分别为68.34%～80.13%、63.51%～77.95%和47.69%～60.78%;年均分解量分别为8.747、5.143和2.503t/hm2;死亡量分别为8.632、5.148和2.492t/hm2;年均净生产量分别为8.797、5.425和2.513t/hm2,年周转速率分别为1.78、1     

土壤水分对黄土高原主要造林树种细根表面积季节动态的影响

在黄土丘陵沟壑区陕西省安塞县,于2007年生长季内,采用根钻法对刺槐(Robinia pseudoacacia)、侧柏(Platycladus orientalis)、油松(Pinus tabulaeformis)林地的细根和土壤水分进行了动态调查。结果表明:生长季内,刺槐、侧柏、油松林地0-200cm土层的土壤含水量变动较大,此土层是树木细根表面积的主要分布层,分别有82.4%(侧柏)、86.5%(刺槐)和87.5%(油松)的细根表面积分布。侧柏、刺槐、油松细根表面积垂直分布与剖面土壤水分间呈显著的正相关关系(p0.05)。模型S=AhB(C+Dh+Eh2+Fh3)可以较好地拟合不同树种细根表面积的垂直分布,拟合决定系数R2均在0.85以上。刺槐、侧柏、油松林地土壤含水量的动态变化均表现为10月4月6月8月。刺槐、油松细根表面积在6月出现1个高峰,侧柏在6月和10月各出现1个高峰。树木细根表面积动态与土壤含水量的季节动态不完全一致。侧柏、刺槐、油松生长所需的水分约87%来自降水的补给。但是,总体上侧柏、刺槐、油松细根表面积与林地土壤含水量的相关性不显著(p0.05)。全面了解树木细根季节动态的机理,还需对水分、温度、养分和树种本身遗传特性等影响因子进行综合研究。     

渭北旱塬不同龄苹果细根空间分布特征

以渭北旱塬3龄、10龄、15龄和20龄苹果树为对象,采用根钻法,沿3等分园半径方向(径向)、距树干1.0、1.5m和2 0m处设置采样点,研究了不同树龄的细根空间分布特征.结果表明,3龄苹果细根主要分布于径向1.5m以内和垂向0.5m以上,15龄和20龄苹果细根分布超出径向2.0m和垂向1.4m,10龄细根分布范围大于3龄,与15龄和20龄接近.在根系主要分布区内3龄和10龄细根分布稀疏,15龄和20龄细根分布密集;细根空间分布演化过程可分为3个阶段,即3～10龄为细根范围扩张阶段,10～15龄为细根密度扩张阶段,15～20龄为细根密度退化阶段;苹果细根空间分布无明显方向性差异;10龄、15龄和20龄苹果表层(0～20cm)平均根长密度低于下层(20～40cm),高峰值一般出现在40～80cm,此深度以下根长密度随深度递减,3龄苹果表层平均根长密度高于下层;在径向2.0m内随径向距离增大,3龄、15龄和20龄平均根长密度逐渐降低,而10龄根长密度逐渐增加.根长密度在径向变化上存在局部变异现象.     

遂渝铁路边坡草本植物多样性季节动态和空间分布特征

以遂渝铁路边坡植物群落为研究对象,自然边坡为对照,分别于2008年9月、12月、2009年3月和6月对其进行植物调查。采用Margalef指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数等指标评价不同季节、坡位和植被类型条件下草本植物多样性的变化。结果表明：在时间尺度上,铁路边坡坡中物种丰富度呈现明显的季节性差异(P<0.05),以秋季最大为2376;铁路边坡各坡位草本植物多样性和均匀度指数也呈现显著季节性变化(P<0.05),且变化规律一致：春季>夏季>冬季>秋季;与铁路边坡不同,自然边坡草本植物丰富度、多样性和均匀度指数变化趋势不明显(P>0.05)。在空间分布上,坡位对铁路边坡物种丰富度影响显著(P<0.05),其中,夏季坡上植物丰富度最大为2.164,春季、秋季和冬季丰富度最大值均在坡中最大,分别为2.261、2.376和1.983;坡位仅对自然边坡秋季物种丰富度和均匀度影响显著(P<0.05),其中,物种丰富度表现为坡上>坡下>坡中,而均匀度为坡中>坡上>坡下。不同植被类型的物种丰富度、多样性和均匀度也有较大差异,自然边坡物种多样性明显大于铁路边坡,总体上自然边坡植被恢复优于铁路边坡。因此,加强对植被恢复的管理是铁路边坡生态恢复的重要环节。     

柠条人工幼林细根生长和死亡的季节变化

以晋西北黄土区5年生柠条(Caragana korshinskiiKom.)人工林为研究对象,应用微根管技术对林地100cm土层范围的柠条细根动态进行了观测。以细根根长密度(RLD,mm.cm-3)、生长速率(RLDgr,mm.cm-.3d-1)、死亡速率(RLDdr,mm.cm-.3d-1)和生死之比(Rgd)为基本参数,对生长季(2007年4-9月)柠条细根的生长和死亡特点及其与环境因子(如气温、降雨量、土壤温度、土壤水分等)的关系做了探讨。结果表明:(1)在生长季,柠条细根的平均RLDgr和RLDdr分别为0.1264mm.cm-.3d-1和0.0354mm.cm-.3d-1;(2)下层(50-100cm)细根的RLDgr大于上层(0-50cm);但是下层细根的RLDdr小于上层;(3)柠条细根RLDgr的季节变化趋势为4-7月份迅速增大,8月份达峰值,之后迅速减小;细根RLDdr的季节变化趋势则为4-7月初缓慢增大,之后迅速增大,在生长季末(9月下旬)达到最大;(4)柠条细根Rgd在生长季呈逐渐减小趋势,但是仅季末Rgd1,说明在生长季柠条的细根动态是一个以生长占优势的生死交织过程;(5)RLDgr与气温存在极显著正相关(P0.01),与土壤温度存在显著正相关(P0.05);但是RLDdr与各个环境因子的相关性均不显著(P0.05)。     

不同树龄橡胶(Hevea brasiliensis)林细根生物量的垂直分布和年内动态

用根钻法对幼树期(5a)、初产期(9a)和旺产期(16a)3个树龄橡胶树细根( <2 mm)生物量变化、垂直分布及动态变化进行研究.结果表明:5、9、16a橡胶林0～60cm土层内细根总生物量分别为2056.18、1557.42、1174.90kg · hm-2.细根的生物量与橡胶树不同生长或生产期有密切的关系,但幼龄橡胶树细根生物量还容易受环境的影响而改变.橡胶树细根总生物量80%左右分布在0～40cm土层,细根生物量随着土层深度的增加而减少,回归模型分析以指数方程y＝a · ebx(a、b均为常数)拟合效果较好.通过不同月份细根生物量比较,发现橡胶树细根生物量年动态变化呈"双峰型",5a、9a橡胶树峰值分别出现在4月份和8月份;16a橡胶树则出现在6月份和10月份,对环境因子的响应具有一定的滞后性.不同树龄橡胶树表层细根生物量年内变化不一致,其它土层细根生物量年内变化也呈"双峰型",土层越深,变化越趋于缓慢.     

柠条人工林幼林与成林细根动态比较研究

以晋西北黄土高原区柠条(Caragana korshinskii)人工林幼林和成林为研究对象,应用微根管技术(Minirhizotron technique)对林地0-100 cm土壤剖面的柠条细根生长动态进行了观测.以2007年生长季(4-9月)观测数据为基础,对两林地的柠条细根生长速率(G,mm cm-3 d-1)和细根死亡速率(M,mm cm-3 d-1)的时空变化格局及其与气温、降水、土壤温度和土壤水分等环境因子的关系进行了研究.结果表明,在年生长季,幼林的G(0.1264 mm cm-3 d-1)和M(0.0354 mm cm-3 d-1)均高于成林(分别为0.0914 mm cm-3 d-1和0.0220 mm cm-3 d-1).在垂直分布上,幼林G出现最大值的土层深度(70-80 cm)较成林(50-60 cm)为深.两林地的G和M具有相似的季节变化特点,即G在4月到7月之间缓慢增大,8月迅速达到峰值,之后迅速减小;M自4月至9月M呈持续增高趋势.配对数据t检验结果显示,幼林与成林的C没有显著差异(P＞0.05),而幼林的M显著高于成林(P＜0.05).Pearson相关系数表明,幼林和成林G的垂直分布与土壤温度和土壤水分的垂直变化没有显著相关性;但是幼林和成林M的垂直分布与土壤温度的相关性显著(幼林地P＜0.01;成林地P＜0.05).在年生长季,幼林G与气温和土壤温度具有显著正相关性(与气温的P＜0.01;与土壤温度的P＜0.05);而成林G与各环境因子的相关性则均不显著(P＞0.05).两林地的M与各环境因子的相关性均不显著(P＞0.05).     

晋西北黄土区幼龄柠条细根的净生长速率

以晋西北黄土区5年生柠条(Caragana korshinskii)人工林为研究对象,使用微根管技术对林地100cm土层深度的柠条细根生长动态进行观测。以根长密度(RLD,mm.cm-3)为基本参数,以净生长量(RLDnet,mm.mm-3)和净生长速率(RLDNGR,mm.cm-.3d-1)为相应导出参数,对2007年生长季(4-9月份)柠条细根的RLDNGR及其与环境因子气温、降雨量、土壤温度、土壤水分的关系进行了探讨。结果表明:柠条细根的RLDnet为(2.923±1.767)mm.cm-3;RLDNGR为(0.113±0.069)mm.cm-.3d-1。50-100cm土层是柠条细根生长的活跃区,其细根RLDNGR是0-50cm土层细根的1.5倍。柠条细根生长的季节变化趋势呈单峰型,4月初至8月初RLDNGR逐渐增大,8月中旬RLDNGR达到最大,之后逐渐减小,9月下旬RLDNGR出现负值。统计分析表明,柠条细根的RLDNGR与气温呈显著正相关。年生长季柠条细根的累计净生长量为14.613mm.cm-3;累计净生产力为1.461×108m.hm-2。     

滨海沙地木麻黄(Casuarina equisetifolia)人工林细根养分与能量动态

2005年1月到2005年11月对福建省惠安县赤湖林场不同林龄木麻黄人工林细根养分和能量的季节动态进行了观测,结果表明：（1）6种元素的含量在不同林龄木麻黄细根中都具有明显的季节变化。各林龄细根的N含量一般在冬夏季节较高,且死细根的N浓度高于相同林龄的活细根,除12林龄活细根P浓度在7月份有最大值外,其他各林龄活、死细根在一年中呈波动性下降,K含量在冬季较高,而在其他季节变化幅度不大,除5林龄活细根和18林龄死细根在3月份和7月份有两个峰值外,其他林龄细根Ca含量随季节变化较小,Mg含量随季节变化总体呈下降趋势,而在11月份上升;各林龄C则呈波浪形变化;（2）随着林龄的增大,细根N、P、Mg含量的变化模式相似,都呈先增加,后降低,再增加的趋势,K和Ca含量变化趋势相似,但变动幅度存在差别,C则呈波浪形变化;（3）随着季节的变化,灰分、干重热值和去灰分热值呈“V”形变动,一年中都存在两个峰值,分别在3月份和7月份或9月份;（4）灰分、干重热值和去灰分热值随林龄的增大表现为波浪形增加。由此可见,不同森林类型的细根养分和能量动态具有季节和林龄的特殊性,在进行整个地区森林生态系统物质循环和能量流动研究时,应考虑不同森林类型的特性。     

黄土高原柠条锦鸡儿AM真菌多样性及空间分布

通过对陕西安塞、绥德、横山和榆林等4个不同生态条件下柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）AM真菌多样性和生态分布研究,共分离出4属11种AM真菌,其中球囊霉属（Glomus）5种,无梗囊霉属（Acaulospora）3种,巨孢囊霉属（Gigaspom）1种和盾巨孢囊霉属（Scutellospora）2种。结果表明,缩球囊霉（G．constrictum）和摩西球囊霉（G．mosseae）是柠条锦鸡儿的优势种;不同AM真菌种类出现的生境不同,如刺无梗囊霉（A．spinosa）和美丽盾巨孢囊霉（S．calospora）只出现在绥德,浅窝无梗囊霉（A．lacunosa）仅出现在横山,而易误巨孢囊霉（Gi．decipiens）和红色盾巨孢囊霉（S．erythropa）仅发生在延安样地。AM真菌定殖率及孢子密度与样地生态条件密切相关,泡囊定殖率和孢子密度在绥德最高,丛枝定殖率在榆林最高。采样深度对AM真菌定殖率和孢子密度有显著影响,最大孢子密度发生在10～20cm土层;而AM真菌定殖率在0～10cm或20～30cm土层有最大值。孢子密度与泡囊定殖率呈正相关,与丛枝定殖率呈负相关。孢子密度与土壤有机质、速效P、速效K和Cl含量呈负相关;泡囊定殖率与土壤pH呈正相关,而与土壤湿度、速效K和Cl^-含量呈负相关。