不同种源和家系红皮云杉细根形态与生物量垂直分布特征

为揭示不同种源和家系红皮云杉(Picea koraiensis)细根(直径≤2 mm)形态和生物量垂直分布特征,以黑龙江省林口县青山林场4个种源(纬度从低到高分别为穆棱、林口、金山屯、乌伊岭)30个家系的24年生红皮云杉试验林为研究对象,采用根钻法研究了不同土壤深度(h)(表层:0<h≤10 cm,亚表层:10 cm<h≤20 cm,底层:20 cm<h≤30 cm)细根形态和生物量垂直分布规律。结果表明:不同种源红皮云杉细根形态特征存在显著差异,而同一种源不同家系间比根长和根组织密度存在显著差异。在种源水平,所有土层根平均直径均以穆棱种源最粗,比根长和根组织密度则均是林口种源最大。在家系水平,0<h≤10 cm土层根直径W035最粗、CK-2最细,比根长CK-2最大、W043最小,根组织密度J082最高、M515最低。不同种源和家系红皮云杉根组织密度和比根长均随土层加深而减小,而根直径随土层的加深有增大的趋势。4个种源的细根总生物量平均值为33.56 g·m^(-2),其中林口种源细根生物量最大(39.04 g·m^(-2)),金山屯种源细根生物量最小(32.52 g·m^(-2)),呈现出非连续的地理变异。细根生物量均随土层的加深而减小,土壤表层根系生物量占总生物量的比例平均为77%。相比较,低纬度的穆棱种源各家系细根生物量在土壤亚表层和底层分布比例较高,高纬度的乌伊岭和金山屯种源各家系细根生物量在土壤表层分布比例较高,表明温度较低地区的红皮云杉倾向于将细根分布在资源丰富的土壤表层。

不同针叶树混交对水曲柳吸收根和运输根形态与生物量垂直分布的影响

为研究树种之间根系的相互作用,以黑龙江省东北林业大学帽儿山地区的水曲柳(Fraxinus mandshurica)纯林和水曲柳与兴安落叶松(Larix gmelinii)、红松(Pinus koraiensis)、红皮云杉(Picea koraiensis)的混交林为研究对象,采用根钻法,研究了不同针叶树混交对水曲柳吸收根和运输根形态与生物量的垂直分布特征的影响。结果表明:在土壤表层(0<土壤深度(d)≤10 cm)和亚表层(10 cm<d≤20 cm),水曲柳红松混交林、水曲柳兴安落叶松混交林内,水曲柳吸收根生物量显著高于水曲柳纯林。4种林型内,水曲柳吸收根和运输根生物量均随土壤深度加深呈现下降的趋势,其中,45.79%~53.76%的吸收根和39.63%~49.39%的运输根位于土壤表层。在土壤表层,水曲柳云杉混交的运输根比根长显著降低,根平均直径显著增加。在土壤亚表层,水曲柳云杉混交的吸收根和运输根组织密度及吸收根平均直径显著低于纯林,而吸收根比根长显著高于纯林。水曲柳吸收根和运输根平均直径随土壤深度增加整体呈现增加的趋势,且在运输根表现更加明显。吸收根生物量和比根长均与土壤全氮质量分数存在显著正相关。因此,水曲柳与红松、落叶松混交在一定程度上提高了目的树种水曲柳的吸收根生物量,增强了水曲柳对土壤资源的获取能力。

东北常见树种叶色季节动态和影响因子研究

【目的】探究东北常见树种叶色季节动态变化及影响因素,以期为揭示植物叶片呈色机理和东北地区园林景观配置提供依据。【方法】本研究选取北美红枫、白桦、紫叶稠李和金叶榆等10种东北常见园林绿化树种为试材,对其色差参数(L*、a*、b*)、色素含量及可溶性糖含量进行测定,并与取样周期内的平均温度进行相关性分析。【结果】不同树种叶片中的色素含量及比例存在显著差异。在整个转色期,叶色季节动态受平均温度和内部各色素含量的综合影响。其中,所有色差参数与叶绿素含量、平均温度呈显著负相关(P<0.05),a*与花色苷含量呈显著正相关(P<0.05)。同时,相关性分析表明,叶片中可溶性糖含量在转色期变化并不显著,与叶色变化无显著相关性。【结论】随平均温度降低,秋色叶黄色树种及红色树种叶片中叶绿素含量逐渐降低。在黄色树种中类胡萝卜素与叶绿素比值升高,而红色树种花色苷与叶绿素比值升高。常色叶树种中紫叶稠李和辽东桤木叶片颜色及色素含量较为稳定,而紫叶李和金叶榆在后期出现复绿现象,分别由于花青素含量降低和叶绿素含量升高导致。

采伐干扰对帽儿山天然次生林土壤表层水分空间异质性的影响

干扰是引起生态系统空间异质性的重要因素之一.采用地统计学的理论和方法,研究了帽儿山天然次生林受到不同强度采伐干扰后(分别为采伐50%和皆伐)林地表层(3～5cm)土壤水分的空间异质性和格局.结果表明,采伐干扰明显降低了林地表层平均水分含量,除2002年夏季,采伐50%样地与对照样地之间没有显著差异外(p>0.05),不同样地和不同季节之间均有显著的差异(p<0.01).变异函数分析显示,干扰改变了表层水分的空间异质性特征.两年春季和夏季4次取样结果表明,采伐干扰导致平均块金值和基台值降低,平均结构方差比随着采伐强度的增大而减小.变程则不随采伐强度增大而改变,采伐后第1年春季土壤表层水分变程较小、夏季较大,在第2年,采伐50%的样地春季变程较大而夏季较小,皆伐样地则与2002年一致.观测的2年内,土壤表层水分空间异质性主要受到结构因素的影响(>50%), 但是,采伐干扰有引起结构方差比降低的趋势.空间格局分析表明,采伐干扰引起土壤表层水分空间格局的改变.对于原来空间格局较强的系统,干扰有降低空间格局强度的作用.这种影响在春季和夏季有明显不同,干扰对春季土壤表层水分空间格局的影响明显大于夏季,干扰导致春季格局比夏季格局明显破碎化.

采伐干扰对帽儿山地区天然次生林土壤表层温度空间异质性的影响

研究了不同强度采伐干扰对土壤表层（3～5cm）温度空间异质性和空间格局的影响．在帽儿山地区天然次生林内，设置3块不同强度采伐干扰处理样地：A（对照）、B（按基面积的50％随机采伐）和C（皆伐），分别布设不同空间距离（0．5～56m）的取样点160、154和154个，比较了干扰以后2年内春季和夏季（共4次）土壤表层温度的空间异质性和空间格局特征．结果表明，森林采伐后，土壤表层平均温度显著增加（相差0．6～4．2℃，P〈0．001），与干扰强度存在一定程度正相关，温度波动范围加大．采伐干扰导致土壤表层温度空间异质性程度和变异尺度增加，并随干扰强度加大而增大，小尺度上的空间异质性也出现增加现象，但土壤温度空间变异尺度主要体现在〈20m范围内，空间异质性组成受干扰影响较小．经Kriging法对土壤表层温度空间格局模拟，发现采伐干扰样地土壤表层温度的空间格局强度较对照林地大，温度等值线密集，其差异春季比夏季明显．采伐干扰样地的年际间相同季节土壤表层温度格局较相似，而对照样地则呈较均匀的分布格局．

皮层和中柱对水曲柳和落叶松吸收根直径变异的影响

采用植物解剖学和通径分析方法研究皮层和中柱对水曲柳和落叶松人工林根系前2级根（最末端的根尖为1级根）直径变异的影响。结果表明：1）根直径、皮层厚度和中柱直径具有明显的季节变化,三者具有相同的变化规律;2）随着皮层厚度或中柱直径的增加,根直径显著增加,皮层厚度可以解释直径变异的85%-95%,中柱直径可以解释直径差异的92%-97%,表明皮层和中柱均对直径变异有重要的影响;3）通径分析结果显示,水曲柳根直径变异和季节变化主要是皮层变化起直接作用,中柱仅起间接作用;而落叶松则是皮层起间接作用,中柱起直接作用。研究结果为认识木本植物吸收根种内直径变异的机制提供重要基础。

水曲柳人工林直径生长与培育技术

以帽儿山地区20年生水曲柳人工林为研究对象,研究了林木直径生长与立地选择、施氮肥、落叶松混交和林下清除灌木抚育,以及大气温度的关系。结果表明,坡位和混交对林木直径生长有显著影响,坡下大径木(R>10cm)所占的比例均高于坡中和坡上,且与落叶松混交林中的水曲柳大径木比例(28%)也高于纯林(19%);施氮肥和清除林下灌木对水曲柳直径生长影响不明显,这可能与土壤肥力、林木养分需求特性,以及清除林下灌木的处理时间有关;直径的生长与生长季内日最低和最高温度差值存在一定程度的负相关。

游憩压实土壤对黄波椤根系形态结构及活力的影响

以森林公园内的黄波椤(Phelodendron amurense Rupr.)风景林为对象,研究了游憩压实土壤对黄波椤1～3级根(根系最末端为1级根)的形态结构和活力,以及土壤物理性质的影响。结果表明:压实导致土壤表层(0～10 cm)密度显著增加,最大持水量、毛管持水量、总孔隙度和土壤通气度均显著下降,但在亚表层(>10～20 cm)仅密度显著增加。相比较,黄波椤细根受到压实的影响较弱,只有1级和2级根之间分支比例显著地下降,而1～3级根的直径、比根长、组织密度和活力在压实与对照之间均无显著差异。因此,黄波椤根系的分支结构受土壤压实的影响较大,而单根水平上的吸收能力、代谢活性所受影响较小。

落叶松凋落物层和土壤层1～5级细根形态和结构特征

以黑龙江省帽儿山地区兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)人工林为研究对象,比较了凋落物层和土壤层(0～30 cm深度,10 cm为间隔)1～5级细根直径、比根长、组织密度、分支比和分支强度的差异,以及这些特征在整个生长季中的变化。结果表明,随垂直层深度的增加,3～5级根直径增加、比根长下降,1～2级根的变化不明显,而组织密度没有明显变化规律。分支比和分支强度在凋落物层和土壤层间没有显著的差异。取样时间对直径、分支比和分支强度有显著影响,但与根序和垂直层存在交互作用。这些发现证实,落叶松根系资源觅食策略随生长环境的不同做出了改变。

水曲柳和落叶松不同根序之间细根直径的变异研究

细根直径大小和根序高低对细根寿命和周转估计具有重要的影响,研究不同根序之间的直径变异对认识细根直径与根序的关系具有重要意义.该文根据Pregitzer等(2002)提供的方法,研究了位于东北林业大学帽儿山实验林场尖砬沟森林培育实验站17年生水曲柳(Fraxinus mandshurica)和落叶松(Larix gmelinii)人工林细根1～5级根序的平均直径的变化、直径的最小值和最大值范围、直径的变异系数.结果表明,水曲柳和落叶松细根直径＜2mm时,包含5个根序,随着根序由小到大的增加,细根直径也在增大.各根序平均直径之间,存在较大的差异.在同一根序内,细根直径范围很大,水曲柳和落叶松一级根最小直径均＜0.20mm,最大直径分别＜0.50 mm(水曲柳)和＜0.70mm(落叶松)左右.2～3级根序直径最小值在0.20～0.30 mm之间,最大值≤1.0mm.5级根直径最小值＜1.0 mm,最大值超过2.0 mm.随着根序等级增加,直径变异系数增大.一级根序的直径平均变异系数＜10%,2～3级根序直径平均变异系数在10%～15%左右,4～5级根序直径的平均变异系数在20%～30%之间.因此,在细根寿命与周转研究过程中,必须同时考虑直径和根序对细根的寿命估计的影响.

水曲柳根系生物量、比根长和根长密度的分布格局

采用连续钻取土芯法在生长季内对东北林业大学帽儿山实验林场17年生水曲柳人工林根系取样，研究水曲柳不同直径根系现存生物量、比根长和根长密度及垂直分布状况．结果表明。水曲柳人工林根系总生物量为1637．6g·m^-2，其中活根生物量占85％，死根占15％．在活根生物量当中，粗根（直径5～30mm）占的比例最高（69．95％），其次为活细根（直径〈1mm，13．53％），小根（1～2mm）和中等直径的根（2～5mm）比例较小（分别为7．21％和9．31％）．直径〈1mm活细根的比根长为32．20m·g^-1。直径5～30mm粗根的比根长为0．08m·g^-1．单位面积上活根的总长度为6602．54m·m^-2，其中直径〈1mm的细根占92．43％，其它直径等级则不到活根总长度的8％．直径〈1mm的细根生物量与根长密度具显著线性关系（R^2=0．923），但与比根长无显著相关关系（R^2=0．134）．

施肥对落叶松和水曲柳人工林土壤呼吸的影响

以落叶松(Larix gmelinii)和水曲柳(Fraxinus mandshurica)人工林为研究对象,采用动态气室法(LI-6400-09叶室连接到LI-6400便携式CO2/H2O分析系统)对两种林分的土壤呼吸速率进行了观测,探讨了细根生物量、根中氮含量与土壤呼吸速率的关系,以及施肥对细根生物量、根中氮含量和土壤呼吸速率的影响。结果表明:1)施肥导致落叶松和水曲柳林分的活细根生物量降低18.4%和27.4%,死细根生物量分别降低了34.8%和127.4%;2)施肥使落叶松和水曲柳林地土壤呼吸速率与对照相比分别减少了34.9%和25.8%;3)施肥对根中氮含量没有显著影响;4)落叶松和水曲柳林地的土壤呼吸与土壤温度表现出相同的季节变化,两种林分的土壤呼吸速率与地下5和10cm处的温度表现出明显的指数关系,其相关性R2=0.93～0.98。土壤呼吸温度系数Q10的范围在2.45～3.29。施肥处理对Q10没有产生影响,施肥处理导致细根生物量减少可能是引起林地土壤呼吸速率下降的主要原因。

帽儿山天然次生林20个阔叶树种细根形态

细根在森林生态系统C分配和养分循环过程中发挥着重要作用。细根形态不但影响养分和水分的吸收,而且与细根寿命和周转有密切关系。因此,研究森林树种的细根形态对了解根系结构与功能、预测寿命与周转具有重要理论意义。该文根据细根分枝等级划分方法,研究了东北帽儿山天然次生林20个阔叶树种1～5级根直径、根长和比根长等形态指标。结果表明,20个树种中,除5个树种1级根直径略大于2级和比根长略小于2级根外,其余15个树种均表现为1级根直径和根长最小、比根长最高,随着根序增加,直径和根长增加,而比根长降低。20个阔叶树种前3级根的累积根长均占前5级根总根长的80%以上。9个内生菌根侵染的树种的平均直径、根长和比根长均大于11个外生菌根侵染的树种。

内生长法研究施氮肥对水曲柳和落叶松细根生物量和形态的影响

细根生物量是森林生态系统碳循环的重要组成部分,而细根形态影响细根吸收功能,这2个因子均受土壤资源有效性的影响。本文采用内生长法和施肥试验于2003—2004年对东北林业大学帽儿山试验林场17年生水曲柳(Fraxinus mandshurica)和落叶松(Larix gmelinii)人工林细根取样,区别不同根序,研究施氮肥对这2个树种细根生物量、形态和组织氮浓度的影响。结果表明:施氮肥显著降低了水曲柳和落叶松1～3级根的生物量、水曲柳2～4级根和落叶松3级根直径,以及水曲柳1～4级根和落叶松1级根的比根长(P<0.05),但是对根长影响不显著;施肥仅对水曲柳1～2级根组织中氮浓度增加显著(P<0.05)。这些研究对认识水曲柳和落叶松细根生理生态过程与土壤资源有效性的关系具有重要意义。

水曲柳和落叶松细根形态及母根与子根比例关系

细根（直径〈2mm）的分枝是根系重要的结构特征，不同根序等级的细根在养分和水分吸收、C的消耗和寿命方面具有较大的差异，定量研究各根序等级之间的比例关系对认识细根死亡的顺序具有重要的理论意义。根据Pregitzer等2002年提供的方法，研究了17年生水曲柳（Fraxinus mandshurica Rupr．）和落叶松（Larix gmelinii Rupr．）人工纯林1-5级细根的直径、长度、比根长、生物量和数量。结果表明，两树种细根中1级根序的数量占总根系数量80％-90％，它们直径小、长度短、比根长高。随着根序等级（1级-5级）的增加细根直径增粗和长度增加、比根长减小。细根的数量和生物量在上下土层的分布受土壤资源有效性的影响。水曲柳5级根序-2级根序之间母根与子根的数量关系是1：3，落叶松是1：2-3。2级根序与1级根序之间母根与子根的数量关系，水曲柳是1：10—12，落叶松是1：8。如果当年生长的1级细根当中保持1：3的比例，将有65％-75％的1级细根死亡，占根系总数的55％～65％，总长度的40％-50％，以及总生物量的20％-30％。

施用氮肥对落叶松人工林一级根外生菌根侵染及形态的影响

以落叶松人工林为研究对象,通过施N肥试验,对不同季节、不同土壤深度根系进行取样,研究了1级根外生菌根真菌侵染率和形态,及其与不同季节、土壤深度和土壤N有效性的关系.结果表明:外生菌根真菌对落叶松人工林1级根的侵染率显著受不同季节和土壤深度土壤N有效性的影响.在不同季节和土层之间,施N肥导致菌根真菌侵染率下降.与未侵染菌根真菌相比,菌根真菌侵染导致1级根形态发生明显改变,平均直径增加18.7%,平均根长缩短23.7%,比根长降低16.3%.这种根系形态变化在不同季节、不同土壤深度处理中表现明显.菌根真菌侵染改变了1级根形态,影响根系的生理生态过程.

水曲柳和兴安落叶松人工林细根分解研究

细根分解是陆地生态系统C和养分循环的重要环节。以往的细根分解研究以埋袋法的应用为主。然而,由于埋袋法对分解材料的干扰以及对分解环境的改变使其很难揭示原位环境下根系的自然分解过程。该研究应用微根管(Minirhizotron)技术连续3年对水曲柳(Fraxinus mandshurica)和兴安落叶松(Larixgmelinii)细根的分解过程进行原位监测,运用Kaplan-Meier方法估算细根分解的保存率及分解期中位值(即50%细根完全分解的时间,Medianroot decomposition time),做分解曲线,用对数秩检验(Log-ranktest)方法分析不同树种、直径、根序及土层对细根保存率的影响。结果表明,伴随时间延长,细根的保存率逐渐下降,兴安落叶松细根保存率的下降显著快于水曲柳(p<0.001),两树种分解期中位值分别为(82±7)d和(317±28)d;不同直径等级(≤0.3、0.3～0.6、>0.6mm)细根的分解速率不同,两树种最长分解期中位值均出现在最细直径(≤0.3mm)根中;高级根分解速率显著低于一级根(p<0.05);土壤上层分解速度快,随着土壤深度增加细根分解速率减小。微根管技术为了解细根自然分解过程提供了有效途径。

不同树种叶片非结构性碳水化合物季节动态比较

以红皮云杉（Picea koraiensis）、落叶松（Larix gmelinii）、黄波椤（Phellodendron amurense）和水曲柳（Fraxinus mandshurica）人工纯林为研究对象．于生长季每月初测定其当年生叶和1年生叶（红皮云杉）可溶性糖、淀粉和总非结构性碳水化合物质量分数，研究树种和叶龄对叶片非结构性碳水化合物及其组分的影响。结果表明：红皮云杉与其他树种非结构性碳水化合物及其组分的季节动态有明显的不同。各树种不同月份叶片可溶性糖波动均较大（1．0％～95．5％），但是除红皮云杉外，其余树种淀粉变化相对较小（2．7％～30．5％）；叶片总非结构性碳水化合物质量分数与淀粉的季节动态相似．黄波椤叶片总非结构性碳水化合物与可溶性糖和淀粉相关性均不显著。而其他树种和叶龄叶片与淀粉显著正相关：树种对叶片总非结构性碳水化合物、可溶性糖和淀粉质量分数影响均显著，月份仅对可溶性糖质量分数影响显著（P=0．017），树种和月份的交互作用对可溶性糖和淀粉影响显著；不同叶龄红皮云杉叶片非结构性碳水化合物及其组分季节动态有明显差异，其中除10月份外1年生叶可溶性糖质量分数均高于当年生叶。

林分光照空间异质性对水曲柳更新的影响

光照是森林更新动态中极为关键的环境因子。本研究在东北天然次生林中选择样地 ,应用地统计学理论结合实验生态学方法 ,定量分析林分光照空间异质性特征 ,同时进行林下播种水曲柳 (Fraxinusmandshurica)的更新实验 ,探测更新格局特征。通过空间关联性分析 ,研究探讨是否林分光照的空间变异对水曲柳更新有重要影响作用。研究结果表明 :1)生长季林分平均光照仅为全光照的 4 .2 %～ 4 .6 % ,在空间分布上呈现非常明显的异质性特征 ,空间自相关变异 (6 2 .5 %～ 78.2 % )主要体现在 10 .9～ 12 .4m的尺度上。 2 )林分光照不同的空间样点上 ,水曲柳更新幼苗发生数量和秋季幼苗存活数量均存在显著差异 ,光照相对强的微生境中 ,更新苗发生数量较多且存活率高 ,而在光照较弱的微生境中则更新较差 ,更新具有十分明显的空间格局。 3)更新格局与林分光照空间异质性特征紧密关联。在光照空间异质性程度较高、空间变异较复杂的条件下 ,更新相应呈现出较复杂的空间格局 ,自相关的变异表现在较小尺度范围 (2 .12～ 6 .97m)。在光照空间异质性程度较低、空间变异复杂性较小的条件下 ,更新格局的复杂程度明显变小 ,空间自相关变异 (>83% )表现在较大的尺度上 (30m) ,对更新格局起主要的影响作用 ,随机变异的影响很小

林分密度对水曲柳人工林吸收根生物量和根长密度的影响

采用根钻法,研究了株行距分别为1.0 m×1.0 m、1.5 m×1.5 m、2.0 m×2.0 m 3种林分密度对水曲柳（Fraxinus mandshurica）人工林不同直径等级（≤0.5、〉0.5~1.0、〉1.0~2.0 mm）根系、特别是吸收根（直径≤0.5 mm）生物量和根长密度及其垂直分布的影响。结果表明：单位面积吸收根生物量随林分密度降低而减少,总细根（直径≤2.0 mm）生物量随林分密度降低而增加。吸收根与总细根根长密度均以中等林分密度下最高。单株水平上,各直径等级根群生物量和根长密度均随着密度的降低而增加。底层（〉20~30 cm）吸收根所占整个取样剖面的比例,随着吸收根根长密度的增加而降低。相同密度处理内各样地单位面积根系生物量和根长密度变异较大,导致密度的影响未达到显著性水平,但是根系直径等级和土壤深度对林分和单株细根指标均有显著影响（P〈0.05）。总之,林分密度对水曲柳人工林吸收根生物量和根长密度现存量影响较弱,而对其垂直分布格局的影响较强。