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。     

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)。     

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。     

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.     

2004—2008年落叶松人工林细根生产和死亡的季节动态

2004—2008年,采用微根管(minirhizotron)技术,对落叶松人工林细根生产和死亡进行连续动态观测,同时测定了温度(大气温度和土壤10 cm温度)和水分(降雨量和土壤10 cm深处含水量)的变化,研究细根生产、死亡的动态及其与温度和水分的关系.结果表明:落叶松细根年根长生产量在0.20～0.78 mm.cm-2,死亡量在0.26～0.72 mm.cm-2;2004—2006年细根年根长平均生产量(0.67 mm.cm-2)和死亡量(0.59 mm.cm-2)均高于2007—2008年细根年根长平均生产量和死亡量(0.37和0.39 mm.cm-2);在生长季内(5—10月),落叶松春末至夏季(6—7月)的细根生产量占全年产量的51%～68%,秋末(10月)仅占全年的1%～4%;而夏末(8月)和秋季(9—10月)细根死亡量占全年的59%～70%,早春(5月)占全年的1%～5%.相关分析表明,大气温度变化可以解释细根生产量66%的变异,而土壤10 cm深处温度解释24%,降雨量解释27%.细根的死亡量与土壤10 cm深处温度呈指数正相关.     

2004—2008年落叶松人工林细根生产和死亡的季节动态

2004—2008年,采用微根管(minirhizotron)技术,对落叶松人工林细根生产和死亡进行连续动态观测,同时测定了温度(大气温度和土壤10 cm温度)和水分(降雨量和土壤10 cm深处含水量)的变化,研究细根生产、死亡的动态及其与温度和水分的关系.结果表明：落叶松细根年根长生产量在0.20～0.78 mm·cm^-2,死亡量在0.26～0.72 mm·cm^-2;2004—2006年细根年根长平均生产量(0.67 mm·cm^-2)和死亡量(0.59 mm·cm^-2)均高于2007—2008年细根年根长平均生产量和死亡量(0.37和0.39 mm·cm^-2);在生长季内（5—10月）,落叶松春末至夏季(6—7月) 的细根生产量占全年产量的51%～68%,秋末(10月)仅占全年的1%～4%;而夏末(8月)和秋季(9—10月)细根死亡量占全年的59%～70%,早春(5月)占全年的1%～5%.相关分析表明,大气温度变化可以解释细根生产量66%的变异,而土壤10 cm深处温度解释24%,降雨量解释27%.细根的死亡量与土壤10 cm深处温度呈指数正相关.     

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。     

Evaluating minirhizotron estimates of fine root longevity and production in the forest floor of a temperate broadleaf forest

The minirhizotron technique (MR) for in situ measurement of fine root dynamics offers the opportunity to obtain accurate and unbiased estimates of root production in perennial vegetation only if MR tubes do not affect the longevity of fine roots. Assuming fine root biomass is near steady-state, fine root production (g m^–2 yr^–1) can be estimated as the ratio of fine root biomass (g m^–2) to median fine root longevity (yr). This study evaluates the critical question of whether MR access tubes affect the longevity of fine roots, by comparing fine root survivorship obtained using MR with those from a non-intrusive in situ screen method in the forest floor horizons of a northern hardwood forest in New Hampshire, USA. Fine root survivorship was measured in 380 root screens during 1993–1997 and in six horizontal minirhizotron tubes during 1996–1997. No statistically significant difference was found between estimates of survivorship of fine roots (<1 mm dia.) at this site from MR versus from in situ screens, suggesting that MR tubes do not substantially affect fine root longevity in the forest floor of this northern hardwood forest and providing greater confidence in measurements of fine root production using the MR technique. Furthermore, the methodology for estimating fine root production from MR longevity data was evaluated by comparison of fine root longevity and production estimates made using single vs. multiple root cohorts, and using root-number, root-length, and root-mass weighted methods. Our results indicate that fine root-length longevity estimates based on multiple root cohorts throughout the year can be used to approximate fine root biomass production. Using this method, we estimated fine root longevity and production in the forest floor at this site to be 314 days (or 0.86 yr) and 303 g m^–2 yr^–1, respectively. Fine root production in this northern hardwood forest is approximately equivalent to standing biomass and was previously underestimated by root in-growth cores. We conclude that the use of MR to estimate fine root longevity and production as outlined here may result in improved estimates of fine root production in perennial vegetation.     

Soil insects alter fine root demography in peach (Prunus persica)

Minirhizotrons were used to assess the effects of soil insect suppression on the demography of peach fine roots (<1 mm diameter) over two growing seasons. The experiment was conducted at the USDA–ARS Appalachian Fruit Research Station in Kearneysville, WV, USA using six 15‐year‐old peach trees. Clear butyrate minirhizotrons were installed beneath each tree in April 1996. Soil drench treatments were applied around individual minirhizotron tubes at monthly intervals and consisted of 1 L of water or 250 µL of a broad‐spectrum insecticide in 1 L of water. Roots were videotaped at 2‐ to 4‐week intervals during the 1996 and 1997 growing seasons. Insecticide application was associated with a significant increase in fine root longevity: the median lifespans of insecticide‐treated roots were 46–125 d longer than those of control roots. In addition, the development of brown pigmentation was significantly delayed in insecticide‐treated roots. Insecticide application did not appear to increase soil fertility, as accumulation of NO₃^–, NH₄⁺, and PO₄²‐ on mixed bed ion‐exchange resin was similar in treated and untreated soil. These results suggest that interactions with below‐ground insects can significantly influence root longevity and may alter the rate at which roots undergo developmental changes in anatomy and physiology.     

樟子松受精作用和原胚的选择

樟子松发育成熟的雄配子体中的精子6月15日左右在颈卵器中上部与卵细胞结合,进行受精作用,其后,受精卵进行游离核分裂,形成8个子核时,开始形成细胞壁。它们再分裂1次,形成16个细胞的原胚。接着胚柄细胞层迅速生长、伸长,把下面的原胚送出颈卵器基部的细胞壁,进入胚乳中的溶蚀腔。原胚吸收溶蚀腔中的营养,生长发育。初期,胚的数目往往很多,但常常只有1个发育成熟。     

膨大剂处理对樟子松种实性状的影响

樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)是我国北方重要的用材、园林绿化及生态防护树种。研究膨大剂处理对樟子松种实性状的影响,可以为樟子松优质球果的高产、稳产的科学管理方式提供依据。本研究以吉林省延边自治区汪清县亲和种子园樟子松优良单株为研究对象,分析氯吡脲(PPU)和α-萘乙酸钠(α-NA)2种膨大剂处理对樟子松球果产量、球果质量、种子产量和种子质量等指标的影响。膨大剂处理后,樟子松种实性状的平均值均大于对照,表明膨大剂处理对于樟子松的种实发育有促进作用;樟子松的球果重、单果出籽量、种长及种宽在各处理间差异均达极显著水平(P<0.001),表明膨大剂处理对樟子松球果产量以及种子质量有极显著影响。膨大剂处理后单果出籽量和单果出籽重的表型变异系数分别达到28.54%、33.88%。利用球果性状对各处理进行综合评价,初步选出氯吡脲浓度10 mg·L^-1为最佳处理,该处理条件下球果长、球果宽、球果重的现实增益分别为11.81%、4.65%和24.35%;根据种子性状初步选出α-萘乙酸钠质量浓度为10 mg·L^-1的...     

沙地樟子松人工林土壤磷素转化的根际效应

对大青沟自然保护区内不同年龄樟子松人工林根际和非根际土壤中不同形态磷素含量和酸性磷酸单酯酶（AP）活性进行了比较.结果表明,樟子松根系活动显著地提高了根际土壤有机碳含量及有机质的C/P比,增强了土壤微生物活动和AP活性,促进了有机磷的可利用性与矿化;显著地降低了土壤pH值,促进了Ca-P的溶解;从而提高了土壤磷素的有效性,促进了有机磷和Ca-P向Fe-P、Al-P的转化.与AP活性的根际效应相反,随林龄增加,樟子松对各形态磷素的根际效应逐渐增强,根际和非根际土壤中各形态磷素的变化趋势基本一致,土壤全磷和有机磷含量逐渐下降,而活性磷含量升高.为了保持土壤有机磷库和磷素的持续供应,必须对地被物予以保护.     

樟子松乙醇提取物体外抗氧化活性研究

测定了樟子松球果、树皮、树叶、木质部4个部位提取物的总抗氧化能力、总还原力、二苯代苦味酰基（DPPH·）清除能力、羟基自由基（·OH）清除能力、超氧阴离子（O^·₂）清除能力5个指标,并以抗坏血酸（Vc）为阳性对照评价从樟子松4个部位提取的松多酚体外抗氧化活性。结果表明：（1）从樟子松树皮中提取的樟子松多酚表现出较强的抗氧化能力,在较高浓度下与抗氧化剂（Vc）相差较小;从樟子松球果中提取的樟子松多酚也表现出较强的还原力,甚至超过阳性对照抗氧化剂Vc;（2）从樟子松树皮中提取的樟子松多酚在二苯代苦味酰基（DPPH·）清除能力、羟基自由基（·OH）清除能力上均为三者之中最高的,但都不超过抗氧化剂（Vc）的抗氧化能;（3）超氧阴离子（O^·₂）清除能力。三者的清除率均为负值,说明该方法测定超氧阴离子（O^·₂）清除率存在干扰因素,无法比较三者在这一指标上的能力大小。上述结果表明樟子松乙醇提取物具有较强的抗氧化能力,可作为天然的抗氧化剂。     

应用微根管法测定细根指标方法评述

树木细根(直径<2mm)在森林生态系统能量流动和物质循环中起着重要的作用。原有的细根生产周转研究中常采用的土钻法、内生长法、挖掘法、根室法和土柱法等,均不能直接观察到细根的动态变化。微根管法是一种非破坏性、可定点直接观察和研究植物根系的方法,为研究细根的生长、衰老、死亡、分解和再生长的过程提供了有效的工具,尤其适用于细根周转、寿命和分解等方面的研究。但该技术不能直接测定单位面积的细根生物量、细根化学组成及细根周转对土壤碳和养分循环的影响,需要与土钻法结合。本文就运用微根管法对细根生物量、生产、周转和寿命等指标的研究方法进行了评述。     

樟子松人工固沙林天然更新特征

采用比较分析与野外调查的方法。对沙地樟子松人工林天然更新特征进行了研究,能够进行天然更新的引种地区天然更新在时间上是不连续的,与特定年份的某些降水因子密切相关;在空间上主要有3种更新方式;林隙更新,林缘更新,阔叶林下更新;天然更新幼树生长情况与人工林的生长差异不大。