连作杨树细根根序形态及解剖结构

[目的]针对连作杨树人工林细根形态和解剖结构,从根序视角探讨连作杨树人工林细根生长的代际差异及其与人工林生产力衰退的联系,以期揭示连作杨树人工林衰退机制.[方法]分别在杨树人工林Ⅰ和Ⅱ代林分设立标准地,采用改良全根取样法获得杨树细根(＜2 mm)并按根序进行分级,制作1～5级细根各根序石蜡切片.根系扫描仪结合分析软件获得各根序细根长度、直径,光学显微镜观察各根序细根剖面直径、皮层厚度、维管柱(中柱)直径等参数,并计算比根长、根组织密度、根长密度、维根比等.LSD分析1～5级根序形态参数的差异显著性,One-way ANOVA分析同一根序在不同代数间形态指标参数的差异显著性.[结果]杨树细根生物量表现为随根序增加而减小,且连作Ⅱ代人工林细根生物量分配高于Ⅰ代林,尤其在1,2级根序中更为显著(P＜0.05);连作导致杨树1,2级细根平均长度减少而3～5级根长度增加;直径虽然在不同根序细根间差异并不显著,但Ⅱ代林显著高于Ⅰ代林;杨树细根表面积、比根长和根长密度总体表现为1,2级根显著高于3,4级根(P＜0.05),但比根长在Ⅱ代林中差异不显著;连作导致杨树1,2级根表面积和根长密度显著增大,但比根长显著减小(P＜0.05);细根解剖特征表明,横剖面宽度随根序逐渐增大,中柱面积占横剖面的比例随根序增加而增大,1,2级细根总体呈现初生结构的特征,从3级根开始出现木栓层且皮层开始脱落.[结论]杨树1～5级根序细根形态和功能存在显著差异,1,2级细根仅具初生结构,是杨树的吸收根,3级以上细根出现木栓层从而变为输导根.连作导致杨树细根形态发生显著变化,且低级细根生物量显著增加,表明连作导致杨树人工林对地下部分的生长投入增大,这与养分匮乏生境中植物光合产物最优分配理论相一致.伴随细根死亡和周转,连作杨树人工林细根生物量分配格局将影响人工林地上部分生产力的形成.     

3个树种幼苗细根不同根序形态特征及其与生物量分配关系比较

刨花楠、山樱花、福建柏3个树种1年生幼苗为材料,对根、茎、叶生物量及不同根序细根的平均直径(D)、比根长(SRL)、根表面积(SSA)和根组织密度(RTD)等形态指标进行测定、比较、分析其不同根系细根形态特征差异,并对其根序形态特征与生物量分配关系进行分析。结果显示:(1)同一等级细根的SRL、SSA和RTD等形态指标在同一树种间变动较大;同一根序细根在不同树种之间及同一树种在不同根级之间的细根D、SRL、SSA及RTD等形态指标也存在差异。(2)不同树种幼苗的不同根序细根的D、SRL、SSA和RTD等形态指标与幼苗生物量分配关系表现不同。刨花楠与福建柏幼苗生物量分配与其2、3级细根关系密切,而福建山樱花幼苗生物量分配则主要与其1、3级细根关系紧密。研究结果表明,不同树种幼苗不同根系细根的D、SRL、SSA及RTD等形态指标存在差异,其对生物量分配的影响也各有不同。     

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。     

鲁中南山地3种灌木细根形态特征的比较分析

以鲁中南山地荆条、金银花、胡枝子等3种灌木为研究对象,调查了根系的形态参数,比较和分析了种类型树种间差异,以期为该区域适宜的灌木树种选择提供依据。结果表明:(1)树种间细根形态存在较大差异,荆条总根长、总表面积、总体积均明显高于金银花和胡枝子;(2)3个树种总根长、总表面积随着根序等级增加而减小,各级细根平均直径、总体积随着根序等级增加而变大;(3)3个树种比根长随着根序等级的增加而减小,组织密度随着根序等级的增加而逐渐变大。     

红松、云杉和水曲柳细根比较

对红松、云杉和水曲柳的细根生物量、不同根序细根平均根长和细根总长变化以及细根比根长变化进行比较研究。结果表明,红松、水曲柳生物量根序之间总体表现为随着细根级别增加而减少,云杉则没有上述树种所表现的规律性;根系统中由远端低级根序到近端的高级根序个体根的平均长度显著增加,但在同一个低级根序内根长差异不显著;红松、云杉和水曲柳由低级根序到高级根序细根的总长度逐渐下降;同一树种不同根序内,细根比根长由低级根序到高级根序逐渐降低;不同树种比根长构建方式明显不同,水曲柳比根长最高,云杉次之,红松比根长最低;水曲柳根生长的平均速率明显高于红松和云杉。     

福建柏人工林细根形态和功能异质性研究

以福建省安溪县白濑国有林场内福建柏人工林为研究对象,对其1-5级细根的形态、养分含量、呼吸进行了分析.结果表明:细根直径,根长,组织密度均随着序级升高而显著增加,比根长则显著降低；C含量以及C/N表现为随着序级升高而显著升高,N含量和比根呼吸随序级升高而显著降低.相关分析发现:细根形态中直径、根长、组织密度均与比根呼吸之间具有极显著负相关性,比根长与比根呼吸之间具有极显著正相关性；比根呼吸与C含量和C/N之间具有极显著的负相关性,与N含量之间具有显著的正相关性；直径、根长、组织密度与C含量和C/N均具有极显著的正相关性,与N含量具有极显著的负相关性,比根长与C含量和C/N具有极显著负相关性,与N含量具有极显著正相关性.     

杉木人工林细根不同根序形态和碳氮含量的比较

对莘口教学林场不同林龄杉木人工林细根各级根序的平均直径、比根长、比表面积、组织密度及碳氮含量差异进行分析。结果表明:随着根序级别的递增,3个林龄杉木细根的平均直径、组织密度和C含量及C/N均呈增加趋势,而比根长、比表面积和N含量均呈减小趋势;随着林龄的增加,杉木细根同一根序的比根长、比表面积与C含量和C/N呈凹型变化趋势,而平均直径和组织密度则呈凸型变化趋势,N含量没有明显的变化特征。可见,杉木细根不同根序间的形态和碳氮含量存在异质性,用根序分级方法可区分这种异质性,这可为今后杉木根系养分利用研究中细根的分级提供科学依据。     

燕山北部山地典型造林树种幼树根系分布特征

为了解燕山北部山地4个乔木造林树种的根系空间分布特征的差异,对立地条件相近的7a生油松、樟子松、蒙古栎及华北落叶松的根系空间结构特征(水平分布、垂直分布、不同径级根系分布)进行了研究。结果表明,樟子松、油松的根系水平分布范围及所占土体体积高于其他2个树种,且根长密度及根面积密度较低;华北落叶松根系与其他树种相比分布的土层更浅,所占土体体积较小,但根长密度及根面积密度明显高于其他3个树种,华北落叶松根系在土壤中的分布更为密集;各树种根系的水平分布范围都远超地上的冠幅,樟子松与蒙古栎的根幅与冠幅比较大,分别达到了3.82和3.09;各树种根系的生物量、根系长度和根系的表面积都随与主干的距离以及深度的增加而下降,但比根长则相反。由于采用的是裸根苗造林,蒙古栎的根幅、生物量、比根长及比根面积等参数明显低于其它3个树种,蒙古栎建议采用直播造林或容器苗造林。从根系在土壤中的分布特征来看,油松、樟子松更能适应瘠薄、干旱的土壤,而华北落叶松的根系分布较浅,且更为集中,易受到土壤干旱胁迫的影响。     

《中国主要造林树种土壤条件》专著征订

《中国主要造林树种土壤条件》由国家林业局出版基金资助,张万儒研究员主编,是一部系统论述我国人工林地土壤的专著,由中国科学技术出版社1998年出版。全书66×104字,共分22章,详细论述了我国主要造林树种(柚木、桉树、杉木、马尾松、杨树、泡桐、刺槐、油松、华北落叶松、长白落叶松、樟子松、兴安落叶松、思茅松、云南松、云杉、冷杉、青海云杉、天山云杉、新疆落叶松、柽柳、胡杨)的土壤条件,从生态的角度来阐明土壤与树种间的相互关系规律性,并对其作出评价;内容包括我国主要造林树种的适生土壤类型,土壤条件的分布范围、形态特征、理化…     

天然苦竹林竹鞭及根构特征研究

本文以崇阳县天然苦竹林为研究对象,通过标准地作业对苦竹竹鞭及根构特征进行了研究,结果表明:苦竹竹鞭及根系主要分布在0～20 cm土层中,且以2 a和3 a壮龄鞭段为主。年龄及土层均对鞭径与节间长影响不显著。壮龄鞭上着生壮芽和笋芽多,而老龄鞭上则着生死芽多。苦竹细根生物量、细根直径、细根长度以及细根比根长各根序的之间存在很大差异。根序、土层深度及季节影响细根生物量、细根直径、细根长度及细根比根长发生相应的变化。     

鲁中丘陵山地干旱生境上11个树种的细根解剖特征与耐旱策略

【目的】探讨干旱环境下不同树种细根解剖结构特征,以期揭示不同树种应对干旱胁迫的生态适应策略,为干旱瘠薄山地造林树种选择提供了理论依据。【方法】依托2011年在鲁中山地丘陵区建造的4 hm2固定样地,对该样地内11个造林树种的1～3级细根进行根序划分并制作石蜡切片,利用光学显微镜观察其剖面结构,测定细根的剖面直径、皮层厚度、维管柱直径、导管内径和导管密度等。采用单因素方差分析比较各树种1～3级细根解剖特征的差异显著性,综合树种解剖特征参数进行主成分分析并进行树种分组。【结果】各树种1～3级细根直径总体上随着根序的升高而增大;同根序细根直径、皮层厚度和维管柱直径在树种间差异显著(P0.05);皂荚的1～2级细根皮层厚度最大,海州常山和桑树皮层厚度最小;在3级细根中,黄栌的维管柱直径最大,苦楝的导管内径最大,黄连木的维管柱直径最小且导管内径最小,但导管密度最大;细根解剖特征的主成分分析表明,主成分1可以解释细根解剖特征变化的46.2%,代表细根吸收功能属性,主成分2解释了细根特征变化的38.02%,代表细根输导功能属性;主成分的PCA排序结果显示,11个树种按照细根解剖特征可划分为3组:根细、皮层薄、输导组织密集型(包括桑树、荆条、海州常山、黄连木、君迁子、连翘、花椒、金钟花8个树种),根细、皮层薄、输导组织疏松型(黄栌和苦楝),根粗、皮层厚、输导组织密集型(皂荚)。【结论】树木细根解剖结构在一定程度上体现了树种的耐旱策略。11个树种包括2种干旱适应策略:快速吸水和快速输水;有效觅水和快速输水。这2种适应策略在不同立地条件的生境中有各自优势,大多数树种是通过增强细根的吸水功能进而适应干旱立地环境。桑树、黄连木等快速吸水和快速输水型树种,更适应长期干旱但有季节性降水且土层较薄的生境;皂荚等有效觅水和快速输水型树种,更适应长期干旱但土层较厚的生境。细根解剖性状决定了树种适应干旱环境的生态策略,根内皮层厚度和维管组织导管特征是评价树种对干旱生境适应能力的重要参考指标。     

兴安落叶松形态特征变异的研究

兴安落叶松(larix gmelini litvin)是黑龙江省的主要造林树种之一,通过多年实际考察发现,自然条件下该树种的形态特征变异,与树木的经济性状有一定的相关。据此,我们于六十年代在黑龙江省东风林业局进行了此项调查研究。目前在20—30年生的兴安落叶松人工林内,也观察到树木形态特征与天然林相似的变异,为给进一步开展兴安落叶松的选育工作提供依据,有必要对过去的调查结果加以总结。一、形态特征的变异与经济性状的相关性     

铝胁迫下马尾松二代家系苗生长规律与筛选

[目的 ]铝胁迫是限制植物生长的重要非生物胁迫因子，严重制约我国南方酸性土壤森林生产力水平。为探明酸铝环境下马尾松幼苗生长变异规律，筛选出适应酸性环境耐铝毒家系和敏感性家系，为马尾松耐铝胁迫遗传改良提供依据。[方法 ]以55个马尾松二代优良家系(201～255)幼苗为材料，采用沙培方式研究酸性环境(pH=4.0)不同铝浓度(0、0.1、0.3、0.6、1.2、2.4 mmol·L-1)马尾松苗生长和根系形态变化规律，并通过主成分分析和聚类分析对马尾松耐铝特性进行分等定级，筛选和鉴定马尾松幼苗耐铝优良家系。[结果 ]苗高、地径、高径比、生物量(地上生物量、根生物量、总生物量、根冠比)、根系形态(总根长、根表面积、根体积)在家系间和铝浓度处理间均存在显著差异(p <0.05)。随铝浓度增加马尾松幼苗地径、苗高、生物量和根系形态指标均呈现先升后降趋势，在0.6 mmol·L^-1铝浓度下最大，显著高于0、2.4mmol·L^-1处理，而与0.3 mmol·L^-1处理无显著差异，其中根生物量、总根长、根表面积和根体积的变异系数...     

十四个造林树种种子播前浸种试验

<正> 目前,我国林木种子检验和育苗中大多不分树种,普遍采用播前对种子进行浸种处理。为了探讨浸种对种子活力及苗木生长的影响,我们对国内14个造林树种进行了浸种处理反应的研究。一、试验材料和方法(一)材料试验材料有油松、马尾松、云南松、樟子松、天山云杉、青杆、红皮云杉、华北落叶松、长白落叶松、兴安落叶松、杉木、侧柏,沙棘和荆条。     

水曲柳落叶松混交林中细根空间分布

采用根钻取样方法对年生水曲柳落叶松混交林中细根空间分布状况进行了研究。结果表明,水曲柳落叶松地下生物量的空间分配差异显著。在林分水平上,水曲柳的根生物量密度高于落叶松(分别为4442.3和2234.9g/m3)。两树种在相邻区域中分配的细根生物量较高,表明种间根系竞争较弱。落叶松行间的水曲柳细根生物量密度和根长密度均高于水曲柳行间的落叶松细根,表明水曲柳地下部分具有较强能力。根系的空间分布有利于混交林中水曲柳的生长。图1表4参19。     

种植方式和菌根类型对吸收根性状的影响

[目的 ]通过分析种植方式对两种菌根类型树种吸收根性状的影响,揭示物种共存的适应条件。[方法 ]本研究选择8个树种（5个AM树种和3个EM树种）的单种和所有树种混种的样地,分析不同种植方式（单种vs混种）下两类型菌根（AM vs EM）树种吸收根（1～2级根）的主要形态性状（根直径、比根长、根组织密度、单根长）和构型性状（根分支强度、根分支比）及菌根侵染率的差异。[结果 ]菌根类型极显著影响吸收根的形态和构型性状（p<0.001）,显著影响菌根侵染率（p<0.05）;种植方式仅显著影响吸收根的组织密度和根构型性状（p<0.05）;菌根类型和种植方式对所有性状均无交互影响（p>0.05）。AM树种根性状间的相关程度高于EM树种,混种大幅度降低AM树种根性状间的相关性。混种降低AM树种根形态性状的可塑性（比根长除外）,增大其构型性状的可塑性;混种降低EM树种根组织密度的可塑性,增大根直径、构型性状及侵染率的可塑性。[结论 ]AM和EM树种的根形态和构型性状均有显著差异。混种对AM和EM树种根性状的可塑性有不同程度的影响,主要增大AM树种的分支强度,降低EM树种的根组...     

配置模式和树种组成对北京典型城市森林树木细根形态的影响

采用挖掘取样法对北京市典型城市森林中针+阔+草、针+灌+草、阔+灌+草和灌+草4类植物配置模式以及油松混交林和绦柳混交林中细根形态特征进行研究,分析细根形态特征与土壤养分间的关系。结果表明:1)北京市城市森林林分细根以表层分布较多,0~20 cm土层中的细根生物量占细根总量的70%以上。2)配置模式对土壤中细根有显著影响,乔+灌+草配置在0~20 cm土层中细根较多,灌+草配置在20~40 cm土层中细根较多;3)阔叶乔木对0~20 cm土壤中细根贡献较大,而针叶树对20~40 cm土壤中细根贡献较高;在针叶树骨干树种背景下,灌木比乔木对土壤细根的贡献更高。4)混交林细根较纯林显著发达,且细根分布更合理。5)树种组成对细根产生显著影响,其中,丁香对细根的贡献率在5种油松混交林中最高,榆叶梅对细根的贡献率在3种绦柳混交林中最高。因此,从根系分解及其对土壤有机质和养分归还角度来看,科学确定树种组成及其配置模式对改良城市森林土壤、促进城市森林健康有积极的作用。     

水曲柳苗木根系形态和解剖结构对不同氮浓度的反应

采用温室沙培方法,在不同氮浓度处理下,研究1年生水曲柳苗木整株根系和前3级根形态,以及前3级根形态与解剖结构的关系,探讨不同氮浓度导致细根形态变化的原因。结果表明:1)随着氮浓度的增加,整株根系的总面积、总长度和比根长增加,但是总的平均直径减小,前3级根也具有相同的变化规律。根表面积和比根长从低氮到高氮增加与直径和根长的变化有关。2)氮浓度引起直径和根长变化与解剖特征变化有密切关系。低氮条件下直径增加与横切面皮层细胞直径和皮层厚度的增加有关,而高氮条件下皮层细胞直径减小和皮层厚度缩窄有关。在纵切面上,根长度从低氮到高氮增加可能与细胞数量增加有关。研究结果对解释施肥导致细根形态变化原因具有重要意义。     

马尾松细根与土壤养分含量研究

应用根钻法研究黔中12年生马尾松(Pinus massoniana)林下不同层次土壤(0～20 cm和20～40 cm)细根的分布情况及土壤养分含量的分布,并做了相关性分析.结果表明,马尾松细根单位面积生物量、根长密度及比根长在0～20 cm土层明显高于20～40 cm土层,在0～20 cm土层中单位面积根量是20～40 cm土层的3～6倍;土壤中养分含量也随着土壤深度的增加逐渐减少;马尾松根系生物量、根长密度及比根长与土壤中有效性养分存在显著正相关关系;细根生物量、根长密度与马尾松胸径呈显著正相关关系;养分含量对生物量、根长密度的综合影响存在显著线性相关性(R~2=0.903、0.917),土壤养分(0～20 cm、20～40 cm)对马尾松胸径存在显著或极显著线性相关关系(R~2=0.878、0.934),与树高线形相关性不明显.     

小兴安岭4种森林类型细根生物量的时空格局

【目的】对原生林及其皆伐后自然演替形成的次生林和造林形成的人工林的细根生物量及土壤特性进行研究,分析不同更新方式对细根动态分布的影响、了解细根与土壤特性之间的互动效应,为阐明森林生态系统中碳和养分循环以及为该地区森林恢复和森林经营提供理论依据。【方法】以小兴安岭南坡典型阔叶红松林、皆伐后天然更新的白桦次生林、皆伐后栽植的红松人工林和兴安落叶松人工林为研究对象,于2013年5—9月用连续钻取土芯法采集细根(直径≤2 mm)和土壤,测定细根生物量的垂直分布与季节动态,分析生物量与土壤特性的相关性。【结果】典型阔叶红松林、红松人工林细根生物量均显著高于白桦次生林和兴安落叶松人工林(P0.05);各森林类型细根生物量的垂直分布存在显著差异(P0.05),细根主要集中在0～20 cm土层中,其中白桦次生林0～20 cm土层中细根生物量占其细根总生物量的比例最高(75.81%),典型阔叶红松林最低(62.73%);各森林类型细根生物量存在季节性波动,各森林类型活、死细根生物量均有2个峰值;4种森林类型的细根生物量与土壤温度的相关性不显著,除典型阔叶红松林外,其他3种森林类型的细根生物量与土壤含水率极显著正相关(P0.01),4种森林类型的细根生物量与土壤水解氮含量极显著正相关(P0.01),白桦次生林的细根生物量与土壤有效磷含量显著负相关(P0.05)。【结论】本地区的顶极群落——典型阔叶红松林和以典型阔叶红松林的建群种为主要组成树种的红松人工林细根生物量显著高于以先锋树种白桦和兴安落叶松为主要组成树种的白桦次生林和兴安落叶松人工林;细根生物量在土壤中的分布具有明显的不均匀性,主要集中在养分含量较高的土壤表层,处于演替顶极阶段的森林较处于演替早期的森林采取更精细的获取资源的策略,土壤下层细根占细根总生物量比例较高;细根生物量的季节变化与物候节律一致,细根生物量的高峰期出现在春末和初秋。