木麻黄细根形态和化学计量特征对P添加的塑性响应

探究不同发育阶段木麻黄防护林细根形态和化学计量特征对磷(P)添加的塑性响应规律,为滨海沙地土壤低磷限制下进行木麻黄不同发育阶段有针对性的施肥抚育提供科学依据。以福建省平潭岛木麻黄幼龄林(5 a)、中龄林(12 a)和成熟林(25 a)为研究对象,以内生长土芯法开展P添加试验,细根在内生长芯生长一年后,采用功能划分法对细根形态性状和化学计量特征进行测定。结果表明:(1)P添加显著提高木麻黄细根根长和根表面积,其中,总根长和总表面积总体提高7.79倍、8.69倍,比根长和比表面积总体提升15.1%、19.5%;(2)不同根系功能类群间,细根形态对P添加的塑性响应具有较显著差异,形态塑性以吸收根为主,且吸收根对P养分资源的响应更为敏感,P添加使吸收根P含量总体提高56.0%,C/P和N/P总体降低18.7%和38.7%,组织密度总体降低31.4%;(3)对于土壤P养分资源的变化,不同林龄木麻黄采取不同的塑性响应策略,P添加后,幼龄林主要通过吸收根化学计量特征变异,改变自身生理性状获取P元素,中龄林细根形态和化学计量特征无显著变异,成熟林主要通过改变吸收根形态,扩大根系吸收面积获取P元素。外源P添加可以协调木麻黄细根形态与化学计量特征的内部关系,而不同林龄木麻黄细根在获取P资源时会选择性投资。故在木麻黄施肥抚育时,应根据不同林龄采取针对性的抚育方案。

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。

氮磷添加对滨海新围垦区大叶女贞细根形态特征和生物量的影响

为探究氮(N)磷(P)养分梯度分别对滨海新围垦区植物表层(0~10 cm)细根(≤2 mm)形态特征和生物量的影响,该实验以大叶女贞为试材,采用内生长土芯(体积196.25 cm 3)施肥法对大叶女贞土壤表层(0~10 cm)的土芯分别进行氮、磷添加实验,分别设每穴0、1、3、5、7、9、11、13、15、17、20 g的施肥梯度,研究N、P养分分别对土壤表层细根功能性状的影响。结果表明:(1)与对照相比,施入3 g N时,细根的长度、表面积、体积、根长密度、根表面积密度、生物量显著增加,增幅分别为62.39%、120.87%、169.97%、59.19%、106.99%和102.75%;施入5~11 g N时,以上各指标逐渐降低,当N施入量大于11 g时,无根系生长。(2)施入3 g P时,根系的总长度、表面积、体积、根长密度、根表面积密度和生物量显著增加,增幅分别为77.37%、111.15%、147.50%、73.87%、97.88%和98.05%。当P施入量大于5 g时,细根的以上指标逐渐降低,但未出现无根系的状况。施肥促使细根的形态指标和生物量发生了显著变化,植物通过改变细根构型来提高土壤养分的获取能力。综上认为,在距离树干1 m位置的表层土壤中分别施加3 g N或P可显著促进大叶女贞细根的生长。

杉木和米槠人工林细根形态对短期氮和磷添加的可塑性响应

以福建三明地区林龄相似的丛枝菌根树种杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林和外生菌根树种米槠(Castanopsis carleisii)人工林为研究对象,采用短期氮添加与根袋法探讨氮和磷添加对不同菌根类型树种细根形态性状的影响。结果表明,杉木细根的直径与组织密度表现出显著正的氮和磷可塑性响应,比根长和比表面积表现出负的氮和磷可塑性响应,而米槠细根的各形态性状均表现出与杉木相反的氮和磷可塑性响应方向;杉木细根形态性状的磷可塑性响应更强,米槠细根形态性状的氮和磷可塑性响应间无显著差异。细根同一形态性状对氮和磷添加的可塑性响应间的方向相同,且具有正相关关系;细根不同形态性状的养分塑性响应间存在着协同与权衡关系。因此,丛枝菌根树种杉木采取了延长细根寿命的资源保守型策略,而外生菌根树种米槠采取快速占有资源的资源获取型策略。此外,杉木和米槠细根对氮和磷添加可能均具有相同的觅食趋向,且杉木细根形态性状对磷添加更敏感。

攀西地区5个油橄榄品种细根形态特征及碳氮磷化学计量特征研究

探究油橄榄(Olea europaea)细根形态特征和养分分配格局对油橄榄引种栽培生产具有重要意义。通过对攀西地区5个油橄榄品种的细根直径、比表面积、比根长、组织密度等形态参数和碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征研究,探讨细根形态和养分含量在不同油橄榄品种细根根序等级间的差异和与土壤理化性质间的关联。研究结果表明:(1)随着根序等级的增加,细根直径、组织密度呈明显的递增趋势,比表面积、比根长则呈现出明显递减趋势;(2)细根C含量、C:N、C:P随根序的增加而逐渐增大,细根N、P含量基本呈现随着根序的增加而降低,除白橄榄外,细根N:P总体呈现随着根序序级增加而增加的趋势;(3)细根C含量与土壤理化特征指标间均无显著相关性;细根N含量与土壤C、P含量间存在显著正相关(p<0.05),与土壤C:N间存在着极显著的正相关(p<0.01);细根P含量与土壤C、P含量及C:N间存在极显著正相关(p<0.01),与土壤N:P间存在显著负相关(p<0.05);细根C:N与土壤C:N呈显著负相关(p<0.05),细根N:P、C:P与土壤理化特征指标间无显著的相关性。

不同地理种源杉木细根形态及生态化学计量特征

为探究不同种源杉木细根对环境的适应策略及其地理分布规律,筛选出养分高效利用的杉木种源,以我国杉木分布区内的16个当地种源杉木林为研究对象,用根序分级法测定细根平均直径(RAD)、比表面积(SSA)、组织密度(RTD)、比根长(SRL)及其C、N、P含量等功能性状指标,分析细根功能性状在不同种源和不同分布区间的差异及变化规律,揭示不同序级细根性状与环境因子的相关性。结果表明:不同种源杉木细根形态存在显著差异(P<0.05),云南马关、广西融水(南带)种源的细根RAD总体上大于河南信阳、湖北罗田(北带)种源。不同分布区杉木细根SRL和SSA表现为:中带西区>中带中区>北带>中带东区>南带。细根化学计量特征在不同种源间也存在显著差异(P<0.05),河南信阳种源细根各根序内C含量和C∶N最小。细根C含量在不同分布区间表现为:中带中区>中带西区>中带东区>南带>北带,而N含量则相反。N∶P表现为:南带>中带东区>北带>中带中区>中带西区。冗余分析发现,细根RAD和年平均气温是影响C含量的主控因子。各根级N含量与经度呈显著正相关关系(P<0.05),与海拔和土壤磷含量呈显著负相关关系(P<0.05);RTD与年平均降水量呈显著正相关关系(P<0.05)。不同种源杉木细根性状的差异与分布区气候因子显著相关,反映了各种源杉木细根对环境变化的适应策略不同。

黄河三角洲不同林龄刺槐细根形态的时空动态

为了揭示黄河三角洲地区刺槐细根形态随林龄增加的时空动态,以黄河三角洲滨海盐碱地不同林龄(2、13、24、33 a)刺槐为研究对象,应用微根管法于2019年3—12月每间隔15 d左右跟踪观测不同土层深度的刺槐细根形态(总根尖数、细根总根表面积、平均细根直径、细根根长密度)的动态变化,并比较不同林龄刺槐细根形态的差异。结果表明:随着林龄递增,细根总根尖数、总表面积以及细根根长密度呈先增大后减小的趋势;林龄13 a刺槐的细根总根尖数、总表面积以及细根根长密度最大,且呈双峰型;林龄2、24、33 a刺槐的总根尖数、总表面积以及根长密度7—9月份最大,且呈单峰型。随土层深度(h)增加,各个林龄刺槐的总根尖数、平均细根直径、总表面积以及根长密度先增加后减小,土层深度20 cm<h≤40 cm达到最大值;随林龄增加细根分布深度增加,细根各指标的可塑性指数先增加后降低。林龄与月份、林龄与土层深度、月份与土层深度的两两交互作用影响刺槐细根的生长动态,林龄13和24 a刺槐细根适应能力最强。

祁连山不同混交度青海云杉林细根形态特征及与土壤理化性质的关系

[目的]揭示祁连山青海云杉中龄林细根分布与土壤环境的互作关系,明晰不同混交度下土壤养分对细根发育的贡献因子,为祁连山天然林抚育经营提供理论依据。[方法]采用根钻法对混交度为0,0.2,0.4,0.6的青海云杉中龄林进行细根取样,揭示不同土层细根形态特征,剖析了与土壤理化性质的关系。[结果]细根生物量集中分布在0-20 cm土层,0-20 cm的土层细根生物量密度、根长密度、根表面积密度、比根长、比表面积显著高于20-40 cm土层(p<0.05),混交度0.4的林分各土层细根形态指标最大。4种混交度林分各土层中全氮含量、全磷含量、速效钾含量、有机质含量随土层深度的增加呈降低趋势,且各土层均以混交度0.4为最高。细根的总生物量密度、根长密度、根表面积密度、比根长、比表面积与0-40 cm土层中土壤全氮、全磷、碱解氮、速效磷、有机质、速效钾含量呈正相关,与全钾呈负相关关系。[结论]细根生物量密度变化主要受土壤全氮含量的影响,混交度0.4的青海云杉中龄林有较强的细根贡献和较好土壤肥力,更有利于群落稳定效益的发挥。

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％。

林龄对侧柏人工林碳储量以及细根形态和生物量的影响

以徐州侧柏人工林为研究对象,运用生物量转化方程及土壤调查数据分析了3种林龄下(40、48和55 a)生态系统碳储量的变化及其机制。结果表明:(1)乔木层碳储量在系统碳储量中所占比例随林龄增加呈上升趋势,土壤层碳储量比例呈下降趋势,灌草层和枯落物层碳储量随林龄增加无明显变化。整个系统的碳储量随着林龄增加而增加,其中55年生侧柏人工林生态系统碳储量为109.55 t/hm2,分别是40和48年生的1.22倍和1.09倍,而这种差异主要是由乔木层和土壤层碳储量差异引起。(2)细根生物量方面,细根中低级根(1～3级根)生物量在不同林龄林分中无显著差异,高级根(4、5级根)和总生物量随林龄的增大而明显减少。细根形态方面,与40 a的相比,在表层土壤中,48年生林5级根的直径显著降低,5级根的根长和1级根的比根长显著提高;55年生林4级根的直径和根长以及1级根的比根长显著提高。在亚表层土壤,48年生林3级根的直径和4级根的根长显著增加,1级和2级根的比根长显著降低;55年生林3～5级根的直径和5级根的根长显著提高,3级根的根长以及1级和5级根的比根长显著降低。(3)3级根的直径与土壤层碳储量显著负相关,5级根与生态系统总碳储量显著正相关。2级和3级根的比根长与土壤层碳储量显著正相关,而3级根的比根长与乔木层碳储量、枯落物层碳储量和生态系统总碳储量显著负相关。4级和5级根的生物量与枯落物层碳储量显著正相关,与土壤层碳储量极显著负相关;细根总生物量与乔木层碳储量和总碳储量极显著负相关,与灌木层和草本层碳储量显著负相关。因此,细根形态和生物量的变化可能是导致生态系统碳储量变化的因素之一。

施氮对白羊草细根形态和生长的影响

细根作为植物吸收水分和养分的重要器官,其形态和生长也受到土壤资源有效性的影响。以多年生草本植物白羊草(Bothriochloa ischaemun)为研究对象,通过盆栽试验和连续扫描根系的方法,研究了6个施氮处理(0,0.02,0.04,0.08,0.16和0.32 g/kg)对白羊草1—4级根序根系形态特征的影响。结果表明:(1)随着根序增加,各级根序上根系的平均直径和平均根长呈显著增加趋势(p<0.05),但总根长和比根长显著下降(p<0.05);(2)除对1级根的平均直径没有显著影响外,施氮增加了白羊草其它各级根序的平均根长和平均直径,减小了比根长、总根长和生物量;(3)施氮提高了1—4级根序的根系伸长速率和直径增粗速率,且根系伸长速率和增粗速率随时间推移呈动态变化,尤其是对1,2级根序的影响较大。因此,全球氮沉降增加可能通过影响细根的平均根长、平均直径、比根长、生物量等形态特征而对草本植物地下特征产生影响,进而影响陆地生态系统的C,N循环。

氮、水交互对长白山阔叶红松林细根形态及生产量的影响

土壤养分和水分的变化深刻影响着森林生态系统的碳分配,进而影响树木细根形态结构和生产量。本文以我国长白山阔叶红松林为研究对象,研究氮沉降增加（50 kg/（hm2·a））和降雨量减少（30%穿透雨,约210 mm/a）情形下,细根形态结构和生产量的时空响应特征。结果表明,细根形态结构和生产量受多种因素（处理、取样时间、取样层次）的共同影响。施氮样地（N）显著降低了0~10 cm土壤层细根直径,从而增加了比根长;减少降雨样地（D）细根根长密度增加了1.55~3.24倍,细根生产量增加了104 g/（m2·a）;减少降雨同时施氮样地（DN）10~20cm土壤层细根直径和生产量显著增加。因此,长白山阔叶红松林不同土壤层细根在氮和水分吸收功能上可能存在分化,氮沉降增加、降雨格局变化及其交互作用在不同程度上驱动着细根形态和生产量的时空变化。

间伐对杉木人工林不同根序细根形态的影响

以南京溧水林场25年生的杉木人工林为研究对象,探讨了间伐对杉木人工林1～5级细根平均直径、长度和比根长的影响。结果表明:杉木人工林细根平均直径和根长随根序等级的增加而显著增加(p<0.01或P<0.05),而平均比根长则显著下降(p<0.05)。在杉木人工林5级根序中,1级细根平均直径最小、根长最短、比根长最高,5级根则相反。与对照相比,间伐对杉木人工林细根的直径、根长和比根长有显著影响(P<0.05)。其中,强度间伐减小了亚表层土壤(10～20 cm)内1～5级细根的平均直径,中度间伐减小了1～3级细根的平均直径(p<0.05);表层土壤(0～10 cm)内的4级细根平均长度在中度间伐显著缩短,而亚表层土壤内的4级细根平均根长在强度间伐下显著伸长,但在中度和弱度间伐下显著缩短(p<0.05);表层土壤内的2级细根平均比根长在强度间伐下显著减小,而亚表层土壤内的2级细根平均比根长在中度间伐下却显著增加(p<0.05)。

香樟人工林土壤表层细根形态特征、生物量及碳氮含量变化

【目的】探讨香樟人工林土壤表层(0~20cm)细根形态特征、生物量及碳氮含量变化动态,为深入研究人工林细根的养分、水分吸收规律及碳在地下的分配特点提供基础资料。【方法】选取四川雅安市雨城区老板山31年生香樟人工林,随机设置20m×20m样地3块,于2011年的1,4,7和10月份,在各样地按'S'形选取5个采样点,采用根钻法,分0~10和10~20cm土层采集根系样品,用WinRHIZO 2005根系分析系统对细根形态进行分析,并测定细根生物量及碳氮含量。【结果】1)1~5级细根随着根序的增加,平均直径、生物量和细根C含量逐渐增大,比根长(SRL)、根长密度(RLD)和细根N含量逐渐降低。2)细根平均生物量为793.29kg/hm2,其中0~10cm土层细根生物量占土壤表层细根总生物量的64.66%;与10~20cm土层相比,0~10cm土层细根具有较高的SRL和RLD以及较小的直径;0~10cm土层细根C、N含量均高于10~20cm土层。3)细根生物量在春季和秋季较高,在夏季和冬季较低;SRL和RLD夏季最大,冬季最小;而直径夏季最细,冬季最粗;细根C含量冬季最高,夏季最低;N含量夏季最高,春季和冬季均较低。【结论】根序对细根形态、生物量和C、N含量的变化具有极显著影响,而季节对细根形态、生物量和C、N含量变化的影响要远小于根序。

亚热带常绿阔叶林11个树种的细根形态及碳氮含量研究

【目的】研究江西大岗山常绿阔叶次生林中11个树种的细根形态、组织化学元素含量与根序之间的关系。【方法】以大岗山次生林内6个受外生菌根侵染的树种(刨花润楠、小叶青冈、拟赤杨、丝栗栲、檵木和梓木)和5个受内生菌根侵染的树种(山乌桕、深山含笑、杉木、木荷和油桐)为研究对象,采用根序分级法对根系进行分级后,测量并比较各树种前5级根之间根长、比根长及C、N含量的差异。【结果】在细根形态方面,11个树种的根长均表现出随序级升高而增大的趋势,而比根长的表现则相反;在细根C、N含量方面,除3个树种(山乌桕、檵木和梓木)5级根C含量小于4级根、1个树种(油桐)2级根C含量小于1级根外,其余7个树种根组织的C含量均表现为随序级升高而增加;11个树种中除山乌桕外,其余10个树种根组织的N含量均表现为随序级升高而降低;在C/N上,有9个树种的C/N随序级升高而增加,其余2个树种(山乌桕和梓木)4级根的C/N略高于5级根。在不同树种间,同一序级的细根在细根形态和C、N含量上差异明显。6个受外生菌根侵染树种的根长和C、N含量均较5个内生菌根侵染树种大,而比根长以外生菌根侵染树种相对较小。【结论】11个树种前5级根根长、比根长、C含量、N含量和C/N随着序级增加而表现出相似的变化规律,生长在根系先端的1级根根长、C含量和C/N最小,比根长和N含量最大,随着序级的增加,根长、C含量和C/N增加,而比根长和N含量降低。受外生菌根侵染的树种,其根长、C含量和N含量均大于受内生菌根侵染的树种。11个树种之间细根形态和C、N含量存在明显差异,表明不同树种对地下环境的适应策略及对土壤养分的利用效率存在差异。

桢楠种源幼苗细根形态和生物量研究

为了解桢楠（Phoebe zhennan）不同种源细根形态和生物量分配的差异，采用全根调查的方法，对桢楠自然分布区13个种源2．5年生幼苗的细根形态和生物量进行了研究。结果表明，桢楠种源问各级细根的平均直径、总根长和表面积差异显著，在种源内细根的平均直径随根序的增加而增加，但根序问总根长和表面积差异规律不明显。根序生物量分配随根序增加而增加，1～4级根生物量分配分别为6．33％、14．47％、25．03％和54．17％。通过综合评价，以HT、LF、ES和WC种源的根系最优，具有较高的生长潜力。

间伐强度和次数对侧柏人工林细根形态及生物量的影响

对不同间伐强度和间伐次数的侧柏人工林不同根序细根形态特征和细根生物量进行分析研究。结果表明:间伐措施对侧柏人工林细根生物量和不同根序细根直径、根长以及比根长产生了显著影响。其中间伐强度和间伐次数都显著改变了细根生物量;并且与对照样地相比,不同间伐强度显著改变了表层土壤5级根的直径,4、5级根的根长,3、4级根的比根长以及亚表层土壤2、4级根的比根长;而间伐次数则使亚表层土壤5级根直径、表层土壤1、2级根根长和表层土壤2、3级根的比根长产生了显著差异。

土壤水分胁迫对红砂幼苗细根形态和功能特征的影响

通过盆栽人工模拟干旱试验,研究了土壤水分胁迫对红砂幼苗细根形态及功能的影响。结果表明:(1)随胁迫程度的加剧红砂幼苗细根直径和体积呈减小趋势,而根长、比根长、表面积、比表面积均呈增大趋势,表明在胁迫条件下,红砂幼苗细根可通过根长、比根长、表面积、比表面积的增加与直径和体积的减小来适应逆境胁迫。随根序的升高红砂幼苗细根直径呈增大趋势,而根长和比根长表现出减小趋势,比表面积呈先升高后降低的趋势。(2)随胁迫程度的加剧红砂幼苗细根全C含量呈降低趋势,而全N含量先呈明显的降低趋势,后呈升高趋势,表明在中度胁迫下红砂幼苗细根呼吸作用明显降低。随根序的升高红砂幼苗细根全C含量呈增加趋势,而全N含量呈下降趋势,表明红砂幼苗较低级根序具有较强的呼吸作用与代谢活性。(3)红砂幼苗细根根长与全C含量之间呈极显著正相关关系;直径与全C含量之间呈显著正相关关系;比根长与C含量呈显著负相关关系。

林分密度对侧柏人工林细根形态的影响

以徐州林场50年生侧柏人工林为研究对象,采用挖掘法获取土壤根系样品,探究林分密度对侧柏人工林不同根序细根形态的影响。结果表明:细根的直径和根长随着根序上升而显著增大,而比根长则随着根序的上升而显著减小。低林分密度(1 679株/hm2)与中林分密度(2 250株/hm2)相比显著减小了表层土壤1、2级细根的平均直径和平均根长,亚表层土壤3级细根的根长,显著增大了亚表层土壤2级细根的平均比根长;高林分密度(3074株/hm2)比中林分密度显著增大了2级根的平均比根长。与高林分密度相比,低林分密度显著减小了表层土壤1、2级细根的平均直径,增大了亚表层土壤5级细根的平均直径。

水肥耦合对细根形态的影响

为了研究水肥耦合对细根形成的影响,对水肥耦合条件下细根形态的变化进行了综述,分别通过细根形态主要指示指标:直径,根长,比根长在水肥耦合条件下的不同反应,来分析细根形态的变化规律和原因,并对细根形态的研究现状提出进一步的研究方向。