氮沉降对细根动态和形态特征的影响研究进展

旨在总结前人研究经验以及过去研究的不足,指出未来N沉降对于细根影响研究的发展方向。基于前人研究的成果,总结了N沉降是如何影响细根动态和形态特征,进而又如何影响生态系统C循环。详细分析了全球N沉降现状,表明N沉降呈逐年加重的趋势;分析了细根动态(细根周转和呼吸)和形态特征(根长、直径、生物量、化学组分)对N沉降的响应。既有研究提供了很多N沉降影响细根动态和形态特征的证据,这些证据对于未来开展细根综合研究具有重要借鉴意义。

森林细根动态和形态对氮有效性增加响应的研究进展

逐年增加的大气氮沉降会影响森林生态系统的结构和功能。细根是植物根系中最具活力的组成部分,在森林碳、养分及水分循环中发挥着重要作用。细根对土壤氮有效性增加的响应成为森林生态学和根系生态学的研究热点。本文综述了国内外有关土壤氮有效性增加对森林细根动态(生产、周转、寿命)与形态(比根长、直径、生物量)影响的研究概况,归纳总结了各相关研究的试验结果,进一步探讨了这一研究领域存在的问题和新的研究方向,以期为氮添加对森林细根动态和形态影响的研究提供理论依据和参考。

去叶对水曲柳和落叶松苗木当年生长及细根动态的影响

叶片被取食会导致树木生长发育和生理代谢发生显著的变化。目前对细根动态如何对叶片损失做出响应的了解仍然有限。以生物量分配和高生长策略不同的水曲柳(Fraxinus mandschurica)和落叶松(Larix gmelinii)苗木为研究对象,进行了不同强度的人为去叶处理(叶面积去除0%(对照)、40%和80%),采用微根管技术对细根(直径≤2 mm)生产和死亡的季节动态进行了定量观测,同期测定了地上部分(苗高和地径)的生长。结果表明:1)去叶降低了两树种苗高(统计上均不显著)和地径的生长,但是对苗高生长的影响小于地径。随着去叶强度的提高,苗木地上生长受到的影响加大,生长季末期水曲柳苗高比对照降低3.3%–12.1%,地径降低5.7%–23.1%;而落叶松苗高和地径降低相对较少(<12%)。2)去叶显著地减少了水曲柳和落叶松细根现存量(p<0.001),其相对增长量((去叶后现存量高峰–去叶当日现存量)/去叶当日现存量)随着去叶强度的加大而降低。3)与对照相比,去叶后两树种细根生产量显著减少(p<0.05),而细根死亡量在不同处理间没有显著差异。综合来看,去叶对水曲柳地上部分(特别是地径)生长影响较大,而对落叶松地下部分(主要是新根)生长影响较大。研究结果为理解冠层碳供应对根系动态影响的种间差异及其机制提供了必要的理论依据。

臭氧胁迫对树木根系影响研究进展

对流层中高浓度的臭氧是一种严重危害植物的大气污染物,臭氧浓度的升高会对农作物、林木等产生一系列的损害。根系是树木生存的基本要素,臭氧对根结构的根本性改变会最终影响根功能,从而影响树木的整体健康以及对环境胁迫的抗性,通过综述臭氧胁迫对森林树木根系影响的研究进展,可以为我国学者进一步了解臭氧对森林树木根系生态影响提供科学素材。有关大气臭氧浓度升高对森林树木根系生态的影响,目前研究主要包括森林树木根系生长、细根动态和周转、根系呼吸、根系碳水化合物、菌根、根际微生物的响应变化等几个方面。臭氧对树木根系的影响与臭氧浓度、树种、树龄、群落组成及种植条件相关。目前有关臭氧胁迫对树木根系的机制研究还比较缺乏,今后应该加强臭氧胁迫下根系形态构型的原位观察测定和定量分析研究,内源激素响应,胁迫信号感受、转导与其它信号途径的互作关系以及分子生物学机制方面的研究。

增温对林木细根物候影响的研究进展

林木细根物候是观测全球变暖影响的重要指标。全球变化背景下,细根物候不仅反映林木的生长状况变化,也揭示着陆地生态系统碳循环和地下碳分配动态。林木细根物候对气候变化的响应是全球变化研究的热点和难点,国内外已开展了大量研究工作,目前部分研究认为土壤增温将延长林木细根的物候期,并且北半球一些地区春季物候期、生长高峰期均提前,而大气增温有可能抑制细根生长,推迟其物候期,此外还有研究发现表层土壤中的根系物候受增温的影响可能比深层根系更大。同时,一些学者将细根物候与根际土壤环境、微生物和地上物候几个方面相联系以研究其响应机制,但细根物候如何响应气候变暖以及这些响应可能的机制仍未有定论。为此,该文系统阐述了全球变暖背景下林木细根物候的研究进展,以期为地下物候学研究以及林木对全球变化的响应和适应机制研究提供参考,并认为今后还需加强以下几个方面的研究:1)改进和探索更精确的模拟增温方式并开展更长时间尺度的量化研究;2)探究变化环境下林木根系不同功能模块(如吸收根/运输根,纤维根/先锋根)与其物候的联系,即将“环境-性状-物候”相关联;3)综合考虑根系物候的控制因素在不同地下物候相(根系生长开始、生长峰值、生长停止)、物种、土层的差异性;4)关注地下、地上物候相互关联及其对植物生产力影响的研究;5)增温与其他环境因子(CO_(2)浓度、氮沉降等)综合作用下的林木地下物候与生态系统功能变化(如碳汇、养分循环等)间联系应是未来研究的重点方向。

川西亚高山岷江冷杉原始林细根生物量、生产力和周转

原始林在全球碳收支中具有重要的意义,其细根在地下碳循环过程中发挥着重要作用。本研究采用连续土钻法对川西亚高山岷江冷杉原始林0~30 cm土层细根(≤2 mm)生物量及其季节动态进行了测定,并采用决策矩阵法对细根生产量和周转速率进行了估算。结果表明:岷江冷杉原始林0~30 cm土层活细根生物量和年生产量分别为286.89g·m-2和168.94 g·m-2·a-1,平均细根周转速率为0.56 a-1;细根生物量、生产量和死亡量在生长期内具有明显的动态特征;活细根生物量和生产量总体呈现单峰曲线特征,以9月最大;死细根生物量和死细根/活细根生物量在生长期内总体呈"U型"变化趋势,而死亡量总体呈增加的趋势;土层深度是影响细根动态的重要因素,活细根生物量、死细根生物量、生产量和周转速率随着土层深度的增加呈现下降的变化趋势,而死细根/活细根生物量略有增加。

三工河流域不同植物群落细根对盐碱化的响应

采用连续土钻取样和分解袋分解法,对三工河流域5个不同盐碱化植物群落(琵琶柴群落、骆驼刺群落、沙枣群落、多枝柽柳群落、芦苇群落)整个生长季节的细根垂直分布、季节变化、分解动态、周转规律及其与土壤因子的关系进行研究.结果表明,细根生物量随土层深度的增加均呈现先增加后逐渐降低的趋势,除芦苇群落外,均在10-20cm土层达到最大值;5个群落的细根生物量分别为51.55、93.09、146.24、57.95、419.34 g/m2,随季节变化均呈现先增加后降低的趋势,在8月或9月达到峰值;在5个月的细根分解试验中,5个群落的细根分解速率呈现快、慢、快3个明显的阶段,分解速率属Peterson划分的慢组;不同群落的细根死亡量、年分解量和净生产力差异显著,三者均表现为芦苇群落>沙枣群落>骆驼刺群落>多枝柽柳群落>琵琶柴群落;5个群落的细根周转速率范围为1.41-1.98次/年,高于陆地生态系统细根的周转速率0.56次/年;逐步回归分析表明土壤pH、土壤电导率、土壤容重、土壤含水量是影响各变量的主要因子或共同主要因子,土壤pH是影响根系分布、分解和周转的最主要因素.因此,盐碱植物群落细根生物量小,分解慢而周转快,土壤水盐特征决定了细根的分布和动态.

生根粉对梭梭苗木根系生长及成活的影响

在自然条件下,采用随机区组设计研究了生根粉(ABT3号)4个处理(25、50、100、200 mg L-1)对人工种植的梭梭幼苗细根动态、年生长终期根系形态特征以及成活率的影响.结果表明:1)梭梭幼苗一年中细根生长有2次高峰,峰值分别出现在6月和9～10月.经生根粉处理后,梭梭幼苗细根的生长动态与对照基本一致,但在具体月份生根粉明显增加了细根总长度、细根生长速率和细根数量密度.2)ABT3号生根粉可以使梭梭幼苗的存活率达到50%以上,显著高于对照的34.75%,相关分析表明生根粉提高梭梭幼苗成活率是通过增加根系生长来实现的.3)由主成分分析可知,50 mg L-1的生根粉处理作用效果最理想.因此,建议在梭梭种植过程中可使用50 mg L-1的生根粉提高其成活率;在本地,肉苁蓉接种的最佳季节是6月.