东北地区樟子松根系分泌物分泌速率纬度间的差异

以东北地区露水河、帽儿山和凉水3个位于不同纬度实验地点的樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)为研究对象,利用根系分泌物原位收集装置收集了根系分泌物,分析3个地点间根系分泌物分泌速率的差异、分泌速率与细根特征和环境因子的关系。结果表明:3个实验地点间的樟子松根系分泌物分泌速率差异显著(P<0.05);在露水河樟子松的根系分泌物分泌速率,显著高于在帽儿山、凉水的樟子松的根系分泌物分泌速率(P<0.05);帽儿山与凉水的樟子松根系分泌物分泌速率,差异不显著(P>0.05)。3个实验地点间,樟子松的根比表面积差异显著(P<0.05)、比根尖数差异显著(P<0.05)、比根长差异不显著(P>0.05)、比根直径差异不显著(P>0.05)。帽儿山的樟子松人工林土壤有机碳和磷质量分数均为最低(P<0.05),凉水的土壤pH显著低于帽儿山和露水河的土壤pH(P<0.05)。樟子松根系分泌物分泌速率与年降水(调整后R 2=0.548,P<0.001)、年均温(调整后R 2=0.437,P=0.002)、比根尖数(调整后R 2=0.456,P=0.001)、土壤pH(调整后R 2=0.357,P=0.005)有显著的线性关系。

典型黑土区不同水土保持树种的非结构性碳水化合物特征及种间差异

【目的】探究典型黑土区主要水土保持树种的非结构性碳水化合物(NSC)在器官水平的分配规律及其种间差异,以期为水土保持植物的科学选择与培育提供理论依据。【方法】选取典型黑土区5种水土保持树种(小叶锦鸡儿、榆叶梅、白桦、糖槭和红皮云杉)作为研究对象,采集植物叶片、枝条、干材、树皮及树根,测定并比较各器官可溶性糖、淀粉及总NSC的含量。【结果】(1)NSC含量在树种和器官之间均差异显著(P<0.05)。5种树种中叶和根的NSC含量较高,树干中可溶性糖含量最低,根中淀粉含量最高,叶片中含量最低。红皮云杉叶和枝的可溶性糖含量显著高于其他树种,糖槭干和根淀粉含量和NSC显著高于其他树种。(2)不同生活型树种的NSC及其组分的含量和分配也有明显差异,乔木叶片的可溶性糖和NSC含量高于灌木,乔木淀粉含量均表现为落叶树种大于常绿树种。(3)红皮云杉将更多的NSC分配到地上部分,榆叶梅将更多的NSC分配到地下部分。(4)落叶灌木将大多数的NSC分配到细根和中根上,乔木(红皮云杉)选择将细根作为根系储存NSC的主要组织。【结论】可溶性糖和淀粉在各器官中分配不同,叶和根分别是非结构性碳水化合物的合成与储存结构,乔木树的NSC分配利于叶片碳同化和光合作用。在5种树种中,红皮云杉、榆叶梅和糖槭均具有抗旱性,此外,红皮云杉还具有良好的耐寒性,可以更好地适应低温干旱的生长环境,因此红皮云杉、榆叶梅和糖槭是研究区域适应能力相对较强的水土保持树种。

典型黑土区不同菌根类型树种根系分泌速率及根际效应差异

以生长在东北黑土区的红皮云杉、白桦、樟子松、山杏、糖槭、榆叶梅和鸡树条为研究材料,分析不同菌根类型树种间根系分泌速率和根际效应的差异,评价其对土壤的改良效果。结果表明:7个树种的根系分泌速率差异显著(P<0.05),且外生菌根树种(红皮云杉、白桦和樟子松)的根系分泌速率显著高于丛枝菌根树种(山杏、糖槭、榆叶梅和鸡树条)(P<0.05)。土壤化学性质受树种根际影响显著,相较于非根际土壤,p H在糖槭、山杏和鸡树条的根际增加了0.3%~5.9%,在榆叶梅、樟子松、红皮云杉和白桦根际降低了1.9%~5.1%;总有机碳、全氮、碱解氮、全磷和速效磷含量在根际分别增加了22.1%~250.4%、9.9%~146.9%、5.5%~23.8%、3.8%~48.8%和23.6%~189.1%,外生菌根树种土壤总有机碳、全氮和碱解氮根际效应高于丛枝菌根树种,丛枝菌根树种土壤全磷和速效磷根际效应显著高于外生菌根树种。相较非根际土壤,根际土壤细菌数量和放线菌数量增加了42.9%~309.6%和13.3%~134.7%;真菌数量在山杏和榆叶梅根际分别降低21.6%和8.6%,在其余树种根际增加43.5%~215.4%。外生菌根树种细菌和真菌数量的根际效应显著高于丛枝菌根树种(P<0.05),放线菌根际效应在两种菌根类型树种间差异不显著(P>0.05)。丛枝菌根树种根系分泌速率、微生物数量和土壤化学性质三者之间相关性显著高于外生菌根树种。对土壤质量的改良效果从高到低分别为红皮云杉、樟子松、白桦、鸡树条、糖槭、榆叶梅和山杏,外生菌根树种对土壤的改良效果高于丛枝菌根树种。

东北地区落叶松新鲜针叶凋落物碳氮磷化学计量特征对环境变化的响应

为了解新鲜叶凋落物碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征对生长季环境因子变化的响应规律,揭示落叶松人工林生态系统养分循环过程,本研究以东北地区4个不同纬度地点的落叶松人工林新鲜针叶凋落物为对象,分析了针叶凋落物C、N和P含量与生长季累积温度、累积降水量和土壤养分累计变化量的关系。结果表明:4个地点间落叶松针叶凋落物C、N和P含量变化范围分别为429~497、7.94~16.27和1.04~2.49 mg·g^-1。随生长季累积温度升高,落叶松针叶凋落物C、N含量升高,P含量降低,C∶P和N∶P升高;随生长季累积降水量增加,落叶松针叶凋落物C、N含量降低,C∶N升高,C∶P和N∶P降低。凉水、帽儿山、露水河和草河口生长季土壤全氮变化量分别为(-0.84±0.27)、(-0.42±0.07)、(0.04±0.01)和(1.44±0.01)g·kg^-1,土壤全磷变化量分别为(0.98±0.04)、(-0.24±0.05)、(-0.30±0.06)和(-0.95±0.05)g·kg^-1。4个地点的人工林中,落叶松普遍受到N限制,生长季累积温度较高的地点落叶松受到N限制的程度较低,累积降水量越多落叶松越容易受到N限制。在N限制得到缓解或程度较低的地点,落叶松针叶凋落物的C含量更高,P的利用效率也相应提高。因此,在东北地区落叶松人工林的经营过程中,应考虑生长季温度和降水量的变化,并关注土壤与落叶松N含量的动态变化,及时调整养分管理措施,保证落叶松正常生长。