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。     

木荚红豆人工林细根生物量季节动态及分布

通过对34年生木荚红豆人工林细根生物量、季节动态与垂直分布进行为期3年(1999～2001)的研究,结果表明木荚红豆人工林细根生物量为(3.0l±0,47)t/hm2,其中活细根生物量为(1.70±0.77)t/hm2,死细根生物量为(1.31±0.52)t/hm2.活细根和死细根生物量不同季节间差异均达到显著水平(P＜0.05),但年际间差异未达显著水平(P＞0.05).活细根生物量一般在3月份出现极大值,11月份出现极小值.死细根生物量峰值出现在9～11月份间,最低值一般出现在3月份.活细根和死细根生物量均随土壤深度增加而下降.     

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．     

木荚红豆人工林细根生物量季节动态及分布

通过对34年生木荚红豆人工林细根生物量、季节动态与垂直分布进行为期3年(1999~2001)的研究,结果表明:木荚红豆人工林细根生物量为(3·01±0·47)t/hm2,其中活细根生物量为(1·70±0·77)t/hm2,死细根生物量为(1·31±0·52)t/hm2.活细根和死细根生物量不同季节间差异均达到显著水平(P<0·05),但年际间差异未达显著水平(P>0·05).活细根生物量一般在3月份出现极大值,11月份出现极小值.死细根生物量峰值出现在9~11月份间,最低值一般出现在3月份.活细根和死细根生物量均随土壤深度增加而下降.     

土壤增温和氮沉降对杉木幼树细根生物量的影响

全球变化背景下研究增温和养分有效性对细根生物量的影响,对于理解林木养分吸收、生产力和碳吸存具有重要意义。选择杉木为研究对象,通过在福建省三明市陈大镇国有林场内设置土壤增温和氮沉降双因子试验,研究杉木幼树不同月份细根生物量的变化,结果发现:1)土壤增温、氮沉降分别对总细根生物量有显著的抑制和促进作用,土壤增温与氮沉降的交互作用对总细根生物量则无显著影响。2)增温对4月、7月、11月份细根总生物量均有极显著影响,增温对细根总生物量的抑制效应以7月最大;氮沉降对7月和11月细根总生物量有显著影响,7月份的促进作用大于11月份。3)土壤增温对0~1 mm细根生物量的抑制作用大于1~2 mm细根,表明0~1 mm根系对增温的响应更加敏感。4)土壤增温对表层0~10 cm细根生物量的抑制作用大于较深层的细根生物量;而氮沉降只对表层土壤细根生物量有显著促进作用,表明土壤增温和氮沉降均能显著改变细根的垂直分布。结论表明,土壤增温显著抑制细根生物量,而氮沉降显著促进细根生物量,并引起细根生物量在不同径级、不同土层分配格局的变化,从而可能对杉木适应性和生长产生影响。     

新疆3种主要森林类型根系生物量变化特征研究

根系生物量是准确评估森林生态系统碳储量及碳汇功能的一个重要数据。采用标准木全收获法研究了新疆3种主要森林树种根系生物量,并分析了其在垂直梯度上的分配规律和随年龄的变化特点。结果表明：（1）新疆杨、西伯利亚落叶松和阿勒泰冷杉根系总生物量分别为43.409、42.152 t/hm²和16.19 t/hm²;（2）根系生物量随土壤深度增加迅速减少,约88.37%以上的根系生物量集中分布在0～40 cm土层中,在超过40 cm土层中,根系生物量降至较低水平（约为8.3%）;（3）随林分年龄的增长,各林分根系总生物量呈递增趋势,在中龄林根系生物量增长速率达到最大。各级根系中粗根、中根及细根生物量随年龄的增长所占比例呈现递减规律,而其根桩和毛细根生物量差异较大,所占比例随年龄的增大基本呈增大趋势;（4）在表层土壤中各林分在林木的幼龄及中龄阶段根系生物量都处于较高比例,之后呈下降趋势后维持在一定水平基本不变,而深层土壤中各林分在幼龄阶段都处于一个较低的水平,后以一定比例逐渐增长;（5）新疆杨、西伯利亚落叶松和阿勒泰冷杉根系年平均生产力分别为：1.070 8 t·hm^-2·a^-1、1.014 4 t·hm^-2·a^-1和0.910 7 t·hm^-2·a^-1。     

土地利用方式对荒漠草地生物量分配及碳密度的影响

草地生态系统群落生物量的分配模式对于研究生态系统碳储量和碳循环有着重要的意义。为了解内蒙古荒漠草地群落生物量垂直分配格局,从不同土地利用方式着手探讨群落生物量不同成层性分配规律并估算荒漠草地生物量碳密度。结果表明:(1)人工灌溉草地灌木层生物量明显高于放牧和原生草地,草本层生物量表现出灌溉草地>原生草地>放牧草地,而凋落物层表现出灌溉草地<放牧草地<原生草地,地上生物量集中在草本层(60%以上),地下0~10 cm生物量大于其他层生物量(P<0.05)。(2)灌木层生物量、草本层生物量、凋落物层间存在极显著的相关关系(P<0.0001);地下各层生物量之间存在极显著相关关系(P<0.0001);且灌溉草地与原生草地群落地上层生物量与地下层生物量之间存在显著相关关系(P<0.05),故可以建立生物量成层性分配模型。(3)生物量碳密度原生草地<放牧草地<灌溉草地。     

毛乌素沙地臭柏与油蒿群落细根生物量的季节动态及其空间变化

 为了探讨沙地生态系统植物根系生物量的季节动态及其空间变化,采用根钻法,从2005年4月至2005年10月对毛乌素沙地天然臭柏、油蒿群落0—90 cm土层中细根（D≤2 mm, D为直径）生物量动态进行了测定,臭柏细根总生物量为13.87~18.22 t·hm-2,细根平均生物量占总根量的60.10%;油蒿的细根总生物量为1.173~1.389 t·hm-2,细根平均生物量占总根量的73.04%。臭柏细根平均生物量为油蒿的12.50倍（P＜0.05）。臭柏、油蒿群落细根生物量动态呈双峰曲线,峰值分别出现在4月、8月和6月、10月。两者的活细根生物量大致呈上升趋势,死根生物量则相反。臭柏、油蒿群落细根生物量的垂直分布随土层加深,生物量明显减少,细根在不同层次上的动态变化与总细根量的季节变化有所不同。臭柏细根生物量从坡顶到坡底分别为16.8067 t·hm-2、16.1656 t·hm-2、10.9834 t·hm-2,呈下降趋势,其细根生物量比率从坡顶、坡中到坡底依次增大;油蒿细根生物量最高值出现在坡顶,坡中与坡底变化不明显,其细根生物量比率随坡位变化并不明显。     

塔干沙漠南缘骆驼刺幼苗根系生长和分布对不同灌溉量的响应

为修复绿洲-荒漠过渡带上受损的骆驼刺群落,创造适宜幼苗正常生长的土壤水分条件,2009年3—10月,在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围研究了不同灌溉梯度对骆驼刺幼苗根系生物量积累、根系空间分布以及根冠比等的影响。结果表明,灌溉对骆驼刺幼苗根系生长和分布有显著影响,干旱胁迫（处理A）下幼苗扎根深度最大,但各月根系生物量积累却有限,根系干重较适度灌溉（处理B）下降了38.8%,尤其是细根（<2 mm）萎缩严重,只占总根重的18.1%;过度灌水（处理C）也导致了根系生物量和细根比重有不同程度的下降。各处理下,骆驼刺幼苗根系干重均随土壤深度的增加而逐层降低,大量根系集中在0~40 cm的表层,而且灌溉量越多,消根系数β越小,这种集中趋势越明显。随着幼苗的生长发育,骆驼刺幼苗根冠比逐渐增大,反映了骆驼刺将越来越多的资源投入到了地下部分,这符合荒漠区植被的生长特性。处理B下骆驼刺幼苗根系生物量积累最多,而且空间分布最大,表明适度灌溉有利于幼苗根系的正常生长和合理分布,对提高其潜在生产力具有积极意义。     

共和盆地中间锦鸡儿人工林根系的分布特征

采用剖面法对青海共和盆地中间锦鸡儿（Caragana intermedia）人工林的根系进行调查,分析5 a、9 a和25 a根系的生物量、比根长和根长密度的垂直分布格局,同时测定土壤含水量的垂直变化。结果表明:①不同林龄中间锦鸡儿人工林的吸收根（d≤1 mm）和输导根（d>1 mm）的主要分布范围不同。5 a、9 a和25 a吸收根主要分布土层分别是10～30、10～50 cm和10～60 cm,输导根主要分布土层分别是10～50、10～60 cm和10～90 cm。②随着林龄的增加,根系的吸收根、输导根的总生物量、总比根长和总根长密度均显著增加（P<0.05）;各林龄根系中的吸收根比输导根具有更高的比根长和根长密度（P<0.05）。因此,吸收水分和养分的能力随着林龄增加而增大。③中间锦鸡儿人工林根系,尤其是吸收根的分布影响土壤水分变化,吸收根集中分布土层的土壤含水量显著降低。     

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．     

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。     

南亚热带6种人工林土壤微生物生物量和群落结构特征

在中国亚热带地区,随着人工造林面积的增加,导致森林结构类型单一,针叶化现象严重,土壤肥力下降等问题。本研究通过分析亚热带地区6种不同树种人工林土壤微生物生物量和群落结构的差异,探讨树种如何影响土壤微生物群落。研究发现,不同树种土壤微生物生物量与群落结构具有显著差异,木荷林土壤微生物生物量最高,福建柏林土壤真菌与细菌比值显著高于其他树种,杉木和马尾松林土壤的革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比值显著高于其他树种。冗余分析表明,凋落叶碳氮比、凋落叶木质素/氮,土壤总碳、碳氮比、pH是影响微生物群落的主要环境因子。本研究结果表明,不同树种人工林主要通过调控凋落叶质量和土壤碳、氮有效性影响土壤微生物群落组成。     

杉木人工林细根寿命研究

林木细根(≤2 mm)是树木水分和养分吸收的主要器官,是陆地生态系统净生产力的重要组成部分,深入理解细根生长过程及其寿命是建立全球碳及养分循环模型的关键.本试验采用微根管技术对11年生杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林细根生长、衰老、死亡的动态过程进行了为期1年半的监测,运用Kaplan-Meier方法估计细根存活率及中值寿命(Median root longevity,MRL),生成存活曲线(Survival curve).用对数秩检验(Log-rank test)比较不同直径、不同土层、不同季节出生的细根寿命差异程度.结果表明,细根主要出现在雨季(3-8月),以直径0～1 mm的细根为主,并随观测期的延长,细根存活率下降,中值寿命为236 d.直径0～1 mm的细根累积存活率小于1～2 mm的细根.土壤下层(20～40 cm)的生存曲线在细根累积存活率达到50%以后始终高于上层(0～20 cm),上下层中值寿命分别为236 d和243 d,这可能与土壤环境因素的垂直分布相关,下层土壤有利于延长细根寿命.不同出生时间的细根寿命不同,雨季与干季出生的细根中值寿命分别为86 d和270 d.     

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...     

极度干旱区不同灌水量下沙枣防护林根系分布特征

研究滴灌条件下极端干旱区防护林的根系生长, 对研究制定科学的防护林灌溉制度和维护绿洲防护林稳定性有重要意义。以塔里木河下游尾闾绿洲--喀拉米吉绿洲滴灌沙枣防护林体系为研究对象, 设置了3 个滴灌量梯度(18 L、30 L、48 L), 分析了极端干旱区沙枣防护林在不同灌水量处理下的根系分布特征。结果表明:①长期采用滴灌后, 沙枣根系大部分分布在较浅的土层(以地下0～40 cm为主), 越往下分枝能力越小, 沙枣根系生物量在0～60 cm土层中累计百分比达86%。②灌水量梯度不断增加后, 导致了根系总生物量随之增加, 但不会导致深层土壤根系持续增加, 因此, 即使用48 L的灌水量形成更深的土壤湿润层, 林木根系下扎能力与深度没有表现出随之增加的趋势。48 L滴灌量处理下, 土层根系含量20～40cm/0～20cm的比值较小(仅为0.6), 生物量主要集中在表层;30 L处理下, 土层根系含量20～40cm/0～20cm的比值较大(0.75)。③粗根(φ≥5 mm)数量随着滴灌量的增大而增多, 30 L滴灌量处理下, 5 mm>φ>2 mm的根最多;18 L滴灌量处理下, φ≥5 mm的根与φ≤2 mm的根系数量均最少。建议大规模防护林的灌溉中应采取多样化的灌溉制度, 才可达到极端干旱区防护林体系的可持续发展:棉林争水季节(5-7 月)适当亏缺灌溉, 8月以后可增加灌水量或1～2 次灌水。     

西鄂尔多斯荒漠灌丛生态系统碳密度

为了估算西鄂尔多斯天然荒漠灌丛生态系统碳密度并揭示碳储量在不同层片（灌丛植株、草本层、枯落物层及土壤层）、器官间的分配规律,以该区5种优势荒漠灌丛（沙冬青Ammopiptanthus mogolicus、霸王Zygophyllum xanthoxylum、四合木Tetraena mongolica、半日花Helianthemum songaricum和红砂Reaumuria songarica）群落为对象,测定了5种灌丛生态系统碳密度。结果表明：西鄂尔多斯5种荒漠灌丛生态系统碳密度40.28~55.51 t·hm^-2,其中土壤层碳密度占绝对优势（97.15%~98.51%）,为39.40~54.48 t·hm^-2,且在0~50 cm随着土层深度的增加而增加;植被层生物量密度垂直分布格局表现为灌丛层 > 草本层 > 枯落物层,灌丛层碳密度空间上表现为距离黄河越近碳密度越大（沙冬青和半日花灌丛生物量碳分别占各自植被层生物量密度的92.16%和62.42%）,而草本层碳密度表现出与之相反的规律;草本层根系生物量碳也是灌丛生态系统碳重要组成部分,碳密度8.41~38.29 g·m^-2,占植被层碳密度的5.36%~45.18%;除红砂灌丛外,灌丛草本层地下部分碳密度显著高于地上部分（P<0.05）;灌丛个体碳储量分布表现为枝条 > 根系 > 叶片,粗枝和粗根是单株灌丛碳储量的主要贡献者,且在灌丛种间差异显著（P<0.05）,根系生物量碳占植被层碳储量的20.00%~33.53%,叶片生物量碳占总植被层碳储量的2.02%~24.54%。     

毛乌素沙地沙柳细根分布规律及与土壤水分分布的关系

以2 mm为粗、细根的划分界限,采用根钻法对毛乌素沙地的单株沙柳及沙柳林地的细根分布进行了调查研究,同时测量土壤含水率。结果表明,沙柳细根垂直分布深度为1.5 m左右,且随土壤深度的增加细根生物量逐渐减少,细根根量最大值出现在表层,在0～20 cm范围内集中分布,约占总根量的一半左右。沙柳水平根系发达,细根主要分布在冠幅半径3倍左右的范围内,表明沙柳通过水平扩展来获取分布于土壤浅层的大气降水;丘顶沙柳林地根量小于丘底林地根量,土壤水分的含量和分布决定沙柳细根根量的大小和分布。     

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。     

千年桐(Aleurites montana)人工林细根特征及其与细根N、C含量的关系

采用完整土块法,以千年桐(Aleurites montana)人工林为研究对象,测定了1~5级细根的形态、生物量和组织碳(C)、氮(N)含量,分析了不同径级和序级与细根形态指标的差异性,对序级与细根生物量、碳氮含量及它们之间的关系进行探讨。结果表明:直径≤1 mm的细根根尖数、根系累计长度、根系累计表面积分别占据总量的99.66%,88.42%,69.82%;随着根序从1级根到5级根升高,千年桐细根直径由0.86 mm增加到1.35 mm,组织密度由0.11 g/cm3上升到0.47 g/cm3,根表面积密度由0.46 m2/m3降低到0.085 m2/m3,比根长由32.04 m/g减少到16.41 m/g;千年桐细根直径、比根长、根表面积密度、根组织密度及生物量与序级之间回归分析发现它们与序级之间具有二次函数、指数函数、线性函数、三次函数及高斯峰值函数关系;1~5级细根生物量对总生物量的贡献分别为:18.7%,30.9%,27.1%,16.6%,6.7%;N含量随着根序升高由16.73 mg/g下降到11.83 mg/g,C含量则由454.97 mg/g上升到494.43 mg/g;千年桐细根C/N比的变异受根组织N含量的影响程度达到93%,而受C含量的影响程度仅为50%。上述结果证明,千年桐细根的结构特征、生物量和碳氮含量之间存在密切联系,为了解千年桐根系结构与功能提供重要依据。