黄土丘陵区带状柠条锦鸡儿林地深层土壤干化及根系分布

针对黄土丘陵区带状柠条锦鸡儿人工林地根系、土壤水分特征及深层土壤干化研究薄弱问题,以宁夏南部山区20 a雨养带状人工柠条锦鸡儿林地为研究对象,选取相似的旱作农田为对照,对0～1000 cm深度土壤水分、柠条锦鸡儿根系垂直分布及其相关性进行分析。结果表明：（1）20 a人工柠条锦鸡儿林地0～1000 cm深度土壤干化,柠条锦鸡儿林地带内和带间土壤水分含量低于农田;0～1000 cm土层带内土壤水分含量较带间降低1.46%。（2）在300～1000 cm土层范围内,20 a人工柠条锦鸡儿林地出现了不同的亏缺程度与干燥化程度,带间、带内水分有效性分别为0.21和0.02,供水系数平均值分别为0.49和0.33。（3）柠条锦鸡儿林地根系主要集中在0～80 cm土层,0～80cm土层带间、带内根干重分别占总根重的46.33%和45.56%,根表面积密度分别占总根表面积密度的66.58%和63.51%,根长密度分别占总根长密度的59.54%和58.45%。该研究对于深入了解半干旱黄土区人工柠条锦鸡儿林地根系、水分具有积极意义。     

杉木人工林及林下植被细根生物量和形态分布特征

采用土钻法对福建三明杉木人工林样地进行根系采样,主要分析了0～80om土层杉木及林下植被≤1mm和1～2mm细根的生物量及形态特征,结果表明：0—80cm土层内杉木和林下植被≤1mm细根生物量分别为191．1g／m^2、32．83g／m^2,1—2mm细根分别为207．5/m^2、10．86g／m^2;≤1mm细根根长分别为5059．67m／m2、1076．27m／m2,1～2mm细根根长分别为962．87m／m^2、52．23m／m^2;≤1mm细根表面积分别为24．62m^2／m^2、3．41m^2／m^2,1—2mm细根表面积分别为3．39m^2／m^2、0．15m^2／m^2．林下植被≤1mm细根的生物量、根长及表面积占其总细根生物量、总根长和总表面积的比例均远高于杉木的．杉木人工林中,杉木≤1mm细根的比根长大于林下植被,而组织密度则小于林下植被;杉木1～2mm细根的比根长略小于林下植被,组织密度也小于林下植被．杉木和林下植被各个径级细根生物量的垂直分布格局基本一致,大致表现为随土层增加呈减少的趋势;根长和表面积垂直分布规律并不明显,但均表现出表层土壤大于底层土壤．各个土层杉木细根的生物量、根长和表面积所占比例明显大于林下植被．0—10cm土层中≤1mm细根林下植被生物量、根长、表面积所占总的生物量、根长、表面积的比例大于杉木．     

半干旱黄土丘陵区退化人工林群落结构 调整下细根特征分析

根系尤其细根在植物的生长发育中起着重要作用，以甘肃省定西市巉口镇龙滩流域的白 杨及山杏 2 种典型退化人工林为研究对象，研究了人工林群落结构调整后形成的白杨+5 年生油 松、白杨+10 年生油松及山杏+云杉、山杏+樟子松混交林与单一纯林相比不同深度、不同径级下细 根的根长密度、根面积密度、根生物量密度、比根长及比根面积，以期揭示不同人工林恢复模式下 的细根分布特征。结果表明：（1）混交恢复模式起到了一定的积极作用，大部分混交林相较于纯林 细根的根长密度、根面积密度及根生物量密度在土壤表层均有所提高。混交林细根在浅层的占比 得到了提高，且随恢复年限的增加而升高。（2）细根根长密度、根面积密度及根生物量密度与土壤 全碳、全氮、含水量及有机碳之间以及比根长及比根面积与土壤全碳、土壤全氮及有机碳之间均存 在显著正相关关系。     

极端干旱区胡杨吸水根系的分布与模拟研究

依据2006年7月在极度干旱区内蒙古额济纳旗的实测资料,对胡杨吸水根系根长密度的分布特征进行了分析和拟合,建立了根长密度垂直方向和水平方向的一维、二维分布函数,以期对胡杨根系吸水及胡杨SPAC系统进一步的研究提供有力的试验依据和理论支持。试验结果表明:在垂直方向,吸水根根量主要集中在0~80 cm的土层内,占吸水根总量的97.60%;在水平方向,0~220 cm范围内根长密度随距离的增加而逐渐增大;220~400 cm范围内根长密度随距离的增加而逐渐减小;在0~20 cm范围内,吸水根系仅占总量的0.47%;在160~220 cm范围内,吸水根系分布最为密集,占总量的18.57%。统一采用指数函数对胡杨吸水根系根长密度分布函数进行了拟合,拟合函数与实测数据的相关系数平方分别为:0.888 4、0.680、0.73和0.685,说明胡杨吸水根系根长密度分布也具有与果树相似的规律,基本符合指数衰减规律。     

城市片林与城市草坪细根生物量特征

细根在城市绿地地下碳过程中扮演着重要的角色．本研究采用土芯法和WinRHIZO根系分析软件对福建省福州市区内城市绿地的细根现存生物量进行研究。结果表明：1）城市片林的细根生物量在1．15～2．60t／hm^2之间,低于草坪的细根生物量（1．34～4．45t／hm^2）,总体上也低于多数亚热带天然森林的细根生物量．2）细根垂直分布总体规律是随深度的增加而减少,城市草坪上层细根生物量与下层细根生物量差异大于城市片林．城市草坪土壤中79％的细根集中于表层土壤（0—10cm）,10～40cm土层中的细根生物量仅占20％,而各城市片林中仅有50％左右的细根集中于土壤表层0～10cm,10～30cm深度的土层中的细根生物量占30％,40～60cm的土层都仍有20％的细根存在．3）采用细根长度、直径建立双因素模型,对城市绿地细根生物量均有较好的拟合结果,但城市片林的模型拟合效果（R^2〉0．85）优于城市草坪（R^2为0．59～0．79）．鉴于草坪具有可观的细根生物量,其对城市土壤地下碳过程有着不容忽视的作用,因此今后还需进一步引入其他变量优化其细根拟合模型．     

沙漠人工植物群落的根系分布及动态

2004年植物生长季,利用根钻取样研究了沙漠4种不同配置类型油蒿与柠条植物群落的根系分布及生长动态;另外,采用挖沟分层取样研究了半固定沙丘两种植物的粗根剖面结构,结果表明：尽管4个样地高峰值和低峰值出现的时间不一致,但沙漠植物细根的生长动态表现为双峰型;整个生长季纯油蒿样地细根密集分布于0~40 cm,其余样地密集分布于10~60 cm;受一年生植物的影响,9月份4个样地表层（0~30 cm）细根的根长密度和根重密度均出现最大值。采用边灌水边取样的办法获得4个样地300 cm深的根系数据,4个样地90%以上的细根分布在0~200 cm层次,其中纯油蒿样地的根系的最大深度是270 cm,其余3个样地均在300 cm以下;细根的根长密度和根重密度随深度而减小且呈指数递减形式（P<0.01）。除纯油蒿样地外的其他3个样地,根瘤的最高值出现在4月份;粗根的根长密度远远小于细根的根长密度。挖沟分层取样研究表明,与柠条相比油蒿具有较高的根冠比;柠条的粗根长主要分布于0~60 cm,粗根重主要分布在0~40 cm;油蒿的粗根分布比柠条的更浅,粗根长主要分布于0~40 cm,粗根重主要分布在0~20 cm。     

浑善达克沙地黄柳人工林根系分布及生物量研究

 对浑善达克沙地一年生、二年生、三年生黄柳人工林根系分布及生物量进行了调查、测定。结果表明:①在流动沙丘上人工栽植的黄柳,其根系主要由直径小于2.0 mm的中根和细根构成,其数目占剖面根系总数的90%以上,其中又以直径小于0.5 mm细根所占比例最高,其数目占剖面根系总数的50%以上。②根系主要分布在10～30 cm的土层中,可见其根系主要吸收10～30 cm土层内的水分和养分。③根系重量在各土层中呈随土层深度加深而降低的分布趋势。④根系主要呈水平分布,水平根非常发达,随着植株的不断生长,这一特征越来越明显。     

基于地理信息技术油松(Pinus tabuliformis)根长密度估算及空间分布特征分析

 定量研究植物根系的生长发育及时空分布特征是构建根系吸水模型、计算根系吸水量的基础。选择陇中黄土高原定西安家沟流域为研究区,对研究区内的油松(Pinus tabuliformis)吸水根系空间分布特征进行研究。利用剖面法获取不同空间点上的吸水根系,基于地理信息系统技术估算油松吸水根系的根长密度。结果表明：在水平方向上,油松根长密度呈二次曲线分布,吸水根系主要集中在0～400 cm范围内;在垂直方向上,油松吸水根系呈对数分布,吸水根系主要集中在0～100 cm范围内。并构建了油松吸水根系的二维空间分布方程。     

极端干旱环境下的胡杨细根分布与土壤特征

以塔里木河下游的中龄胡杨为研究对象,采用开挖剖面分层取样法,对胡杨细根(D≤2 mm)的空间分布以及与土壤特征因子之间的关系进行了分析。结果表明:①在长期干旱胁迫下,胡杨细根(D≤2 mm)根长密度(RLD)、根表面积密度(SAD)从表层到地下100 cm土层内,呈逐渐增加趋势,100~140 cm土层内表现为减少的波动分布趋势;细根RLD、SAD集中分布在60~120 cm土层内,约占0~140 cm土层总细根RLD和SAD的74%以上;在水平方向上,距树干0.75～2.5 m范围内,呈逐渐减少趋势,而在3.5～5.5 m范围内呈波动的增加趋势。②胡杨细根(D≤2 mm)RLD和SAD与土壤总盐、土壤有效养分含量之间呈显著负相关关系,适合乘幂模型,与土壤含水率之间呈一定程度的正相关关系,适合三次曲线模型。     

沙枣人工群落细根生物量和周转过程

细根是植物根系中直径2 mm的部分,对植物群落功能的发挥和土壤碳库及全球碳循环具有重要意义。人工林是森林的重要组成部分,在全球碳循环中扮演着重要的角色,但目前对人工林的研究相对较少。沙枣人工林是西部荒漠地区重要的人工林类型,目前对于其固碳能力的研究尚属空白。利用土柱法和分解袋法,于2010年5～10月整个生长季节内,对三工河流域人工沙枣群落的细根生物量、分解与周转规律进行了研究。结果表明:沙枣群落的细根生物量表现出明显的季节和垂直变化,即在5～8月逐渐增加,8月达到最大值,9～10月逐渐下降。平均月细根生物量为146.24 g/m2,活细根和死细根分别占总细根生物量的73%和27%。在垂直变化上,随土壤深度增加细根生物量逐渐降低,其中,0～10 cm土层细根生物量比例最大,占总生物量的44.63%。沙枣群落的细根年分解率为58.5%。达到半分解和95%分解时,分别需要277d和1093d。沙枣群落的细根净生产力分别为151.99 g·m-2·a-1,细根年周转率分别为1.43次。实验证明,沙枣人工群落地下根系具有较高的生产力,具有良好的固碳能力,是适合在荒漠地区大力推广的人工林树种。     

高寒沙地乌柳(Salix cheilophila)林根系分布特征

对青海共和高寒沙地植被恢复区不同林龄(6年、11年、16年和21年)乌柳(Salix cheilophila)人工防护林根系分布及根量进行了调查、测定,同时测定了土壤有机质含量的垂向变化。结果表明:①不同林龄乌柳林根系主要由中根和细根构成,其数目占土壤剖面根系总数的90%以上,其中又以直径小于2.0mm细根所占比例最高,细根占剖面根系总数的50%以上;②各林龄乌柳根系在0~50cm土层分布较为集中,在30cm以下土层,根量随深度的增加逐渐减少,6年生乌柳林根系垂直分布在0~130cm,20年生乌柳可达200cm,随植被恢复时间的增长,各林龄根量显著增加(p0.05);③各林龄乌柳林有明显发达的垂直主根,属典型的垂直状根系,随植株不断生长,根系表现出深根性;④以不同深度根系重量作为解释变量,以土壤有机质含量作为响应变量,回归结果显示不同林龄乌柳林根系重量显著影响土壤有机质含量(p0.001),这也为评价沙地植被改良土壤功能提供了依据。     

Temporal and spatial variation in soil respiration of poplar plantations at different developmental stages in Xinjiang, China

Soil respiration is essential for the understanding of carbon sequestration of forest plantations. Soil respiration of poplar plantations at three developmental stages was investigated in 2007 and 2008. The results showed that mean soil respiration rate was 5.74, 5.10 and 4.71 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹ for stands of 2-, 7- and 12-year-old, respectively, during the growing season. Soil temperature decreased with increasing plantation age and canopy cover. As plantation matured, fine root biomass also declined. Multiple regression analysis suggested that soil temperature in the upper layer could explain 73-77% of the variation in soil respiration and fine root biomass in the upper layer could explain further 5-8%. The seasonal dynamics of soil respiration was mainly controlled by soil temperature rhythm and fine root growth since soil water availability remained adequate due to monthly irrigation. Spatial variability of soil respiration varied considerably among three age classes, with the coefficient of variation of 28.8%, 22.4% and 19.6% for stands of 2-, 7- and 12-year-old, respectively. The results highlight the importance of the development stage in soil carbon budget over a rotation, since both temporal and spatial variation in soil respiration displayed significant differences at different developmental stages.     

Vertical distribution of Artemisia halodendron root system in relation to soil properties in Horqin Sandy Land, NE China

Root distribution plays an important role in both vegetation establishment and restoration of degraded land through influencing soil property and vegetation growth. Root distribution at 0~60 cm depth of A. halodendron was investigated in Horqin Sandy Land. Soil organic carbon (SOC) and nitrogen (SN) concentration as well as carbon and nitrogen in root biomass and necromass were measured. Root length density (RLD) was estimated. Total root biomass, necromass and the RLD at 0~60 cm depth was 172 g/m², 245 g/m², and 368 m/m², respectively. Both biomass and necromass of A. halodendron roots decreased with soil depth, live roots were mainly at 0~20 cm (76% of biomass and 63% of root length), while 73% of the necromass was within 0~30 cm depth. N concentration of roots (biomass and necromass) was about 1.0% and 1.5%, respectively. There were significant differences in SOC concentration between soil layers, but insignificant for SN. Soil C/N ratio decreased with depth (P<0.05). C and N storage for belowground system at 0~60 cm decreased markedly with depth; 41.4% of C and 31.7% of N were allocated to the 0~10 cm layer. Root bio- and necromass together contained similar amount of C to that of the soil itself in the top layer. N stock was dominated by soil nitrogen at all depths, but more so in deeper layers. It is clear that differentiating between soil layers will aid in interpreting A. halodendron efficiency in soil restoration in sandy land.     

中亚热带米槠次生林和杉木人工林细根养分含量特征

细根(≤2 mm)在调节森林生态系统的生物地球化学循环中起着较为重要的作用,但目前对不同土层细根化学计量的认识非常有限。本研究在福建省三明陈大国有林场内对米槠次生林和杉木人工林不同土层细根养分含量特征进行了研究。结果显示:(1)杉木人工林0~10 cm、60~80 cm土层0~1 mm细根碳浓度显著高于米槠次生林,10~20 cm、20~40 cm土层则显著低于米槠次生林;杉木人工林10~20 cm、20~40 cm土层1~2 mm细根碳浓度显著低于米槠次生林,其余土层则显著高于米槠次生林。(2)杉木人工林0~1 mm和1~2 mm细根氮浓度在所有土层深度均显著低于米槠次生林,两个林分0~10 cm细根氮浓度均显著高于其余土层。(3)杉木人工林0~1 mm和1~2 mm细根碳氮比在所有土层深度均显著高于米槠次生林。结果表明,米槠次生林和杉木人工林在演替过程中不同林分同一土层以及同一林分不同土层的细根养分含量差异显著,这可能反映了米槠次生林和杉木人工林细根在生长过程中有不同的资源获取策略。     

砾石直径和补灌量对砂田西瓜根系分布的影响

采用剖面取样分析方法对砂田西瓜4种补灌量（0 mm,23 mm,4 mm 5和68 mm）和三种粒径（2~5 mm,5~20 mm和20~60 mm）砾石覆盖及不覆盖对照的根系分布进行了研究。结果表明,砂田西瓜有一个发达的根系,根系最长可扩展到1.5 m的深度,但83%以上的根系集中在1 m以上的土层,西瓜田覆盖砾石比对照的根系长度密度增加75%以上。砾石直径20~60 mm的覆盖处理,RLD显著高于2~5 mm直径的处理,降雨量较高的2002年,顶部50 cm土层有更多的根系,降雨量少的年份,下部土层的根系明显增多,但整个土层的总根系长度低于降雨较多的年份。2001年补灌45 mm和68 mm处理的根系长度密度明显高于不补灌的处理,但2002年随补灌量的增加,下部土层根系长度密度减少。降雨少的2001年,补灌增加了西瓜根系的长度密度、蒸散量、产量和水分生产率,而降雨多的2002年,补灌后根系长度密度减少,水分生产率降低。不同直径的砾石覆盖,产量没有显著差别,但由于大粒径砾石覆盖增加了土壤蒸发,虽然根系长度密度增加,但水分生产率降低。结果说明,砾石直径、降雨和补灌量对砂田西瓜的根系分布有明显的影响,用5~20 mm粒径砾石覆盖,并保持适度的水胁迫不仅有利于根系的扩展,而且能提高西瓜的水分利用率。     

毛乌素沙地臭柏根系分布及根量

毛乌素沙地臭柏(Sabina vulgaris)灌丛根量、根系直径和分布特征的研究结果表明,臭柏根系分布深度可达2.0 m,水平延伸幅度达灌丛边缘以外1.0 m左右处;其根量主要集中在0~60 cm的土层内,占根系总量的60%~70%,呈倒金字塔型分布。根系直径以< 3 mm的细根居多,占剖面总根量的72%左右,集中分布在0~30cm的土层中。> 7 mm的粗根数量很少,占总根数的0%~5%。臭柏根量和直径分布特征依立地条件及土层深度的不同而异。