第2代杉木林土壤有机碳、全氮对细根分布及形态特征的影响

以20年生杉木人工林为研究对象,分析了杉木细根的生长分布情况及形态学特征.结果表明:第2代杉木人工林的土壤有机碳与全氮主要分布在0～30 cm土壤中,随着土壤深度的增加而明显减少;杉木细根生物量在不同土壤层次问差异显著,随土壤深度的增加而显著减少,主要分布在0～15 cm的表层土壤中,占总量的50.35%,15～30 cm层占30.04%,30～45 cm层占19.61%;细根表面积在不同层次土壤间差异不显著,主要分布在0～30 cm层中,为2.86m2·m-3,占总量的79.88%;随着土壤深度的增加,杉木细根比根长增加不明显;土壤有机碳含量与杉木细根生物量、比根长和根表面积密度之间相关性均不显著;土壤全氮含量与杉木细根生物量和根表面积密度之间存在明显的正相关,与细根比根长存在不太明显的负相关.     

福建柏和杉木人工林细根生产力、分布及周转的比较

对福建三明福建柏和杉木人工林细根生产力、分布及周转进行了为期 3年的研究 ,结果表明 ,福建柏年均细根生物量达 389 7g·m- 2 ,是杉木林 (2 77 2g·m- 2 )的 1 4 1倍 ;活细根年均生物量达 2 16 3g·m- 2 ,是杉木林(14 8 4g·m- 2 )的 1 4 6倍 ;<0 5mm细根生物量 (2 4 2 2g·m- 2 )则是杉木林 (12 4 7g·m- 2 )的 1 94倍 ,其占总细根生物量比例 (6 1 2 % )比杉木林 (4 5 0 % )的高出 16 2 %。福建柏和杉木细根垂直分布在 0～ 10cm土层差异最大 ,该层福建柏总细根密度 (14 4 2g·m- 2 )是杉木 (70 2g·m- 2 )的 2 1倍。福建柏林活细根生物量 1年只出现 1次峰值 (3月 ) ,而杉木林活细根则出现 2次 (3月和 9月 )。福建柏不同径级细根第 1年分散速率及分解系数均低于杉木的。福建柏林细根年净生产量 (32 0 2g·m- 2 a- 1 )和细根年死亡量 (32 6 5g·m- 2 a- 1 ) ,分别是杉木林 (2 5 1 3和 2 4 9 2g·m- 2 a- 1 )的 1 2 7倍和 1 31倍。福建柏细根年均周转速率为 1 4 8a- 1 ,低于杉木林的 (1 6 9a- 1 )。福建柏和杉木细根生物量分别仅占其乔木层生物量的 1 70 %和 1 18% ,但细根净生产力却分别占其乔木层总净生产力的 19 84 %和19 2 1% ,细根年死亡量分别占地上部分凋落物量的 4 8 74 %和 5 1 0 0     

林龄对思茅松人工林根系生物量的影响

[目的]以云南省普洱市主要植被思茅松人工林为研究对象,探讨不同林龄思茅松人工林根系生物量的大小分布及变化特征。[方法]分别在5、8、15、25、36年生思茅松人工林内,利用内径为8.5 cm的根钻分3层(0~10、10~20、20~30 cm)获取思茅松与其它物种的细根、粗根及死根生物量数据。[结果]表明:随着思茅松人工林林龄的增长,思茅松细根生物量呈减少的趋势,而其它物种细根生物量呈增加趋势,细根生物量最大出现在36年生思茅松人工林。不同林龄思茅松人工林的思茅松粗根和死根生物量之间无显著差异,而其它物种及林分的粗根生物量和根系生物量则随林龄增长而增加。思茅松人工林的细根生物量主要分布在土壤深度0~10 cm内,其中,思茅松、其它物种、林分细根生物量以及根系生物量随土层深度的增加呈减少趋势。林龄和土壤深度对思茅松与其它物种的细根生物量有显著影响,林龄与土壤深度的交叉作用对思茅松细根生物量有显著影响,林龄对死根生物量有显著影响,林龄、土壤深度及林龄与土壤深度的交叉作用对粗根与根系的生物量有显著影响。[结论]思茅松人工林随着林龄增长,群落结构与树种组成随之发生变化,从而对根系生物量产生较大影响。     

宣威市退耕还林柳杉林地土壤有机碳含量及活性组分的林龄变化

【目的】探讨云贵高原地区土壤有机碳含量及其活性组分在退耕还林后的变化,为退耕还林后的土壤碳储量变化评价和碳汇管理提供科学依据。【方法】在云南省宣威市选择耕地对照和不同退耕还林年数(4,8,12年生)的柳杉人工林地,在不同土层(0~20,20~40和40~60 cm)采集土壤并收集枯落物和细根样品,测定土壤有机碳及其活性组分含量、土壤密度、土壤全氮含量、枯落物现存量和细根生物量。【结果】与耕地相比,退耕还林4,8和12年生时林地0~60 cm土层土壤有机碳含量分别下降20.07%,19.29%和11.52%,即退耕还林初期土壤有机碳含量显著下降,在退耕还林4年后开始逐渐回升,但在12年后仍未恢复到耕地水平;土壤高活性有机碳含量以造林前的耕地最高(4.46 g·kg~(-1)),4年生时最低(2.67 g·kg~(-1));土壤次高活性有机碳含量以8年生时最高(12.03 g·kg~(-1),4年生时最低(4.61 g·kg~(-1));土壤活性有机碳含量以8年生时最高(20.94 g·kg~(-1)),12年生时最低(9.12 g·kg~(-1));土壤有机碳含量及其活性组分含量均随土层加深而减小,且存在显著的土层差异(P0.05),有机碳含量的最小值(11.14 g·kg~(-1))出现在8年生40~60 cm土层;各林龄柳杉林地0~60 cm土层有机碳含量及其高活性有机碳、次高活性有机碳与土壤全氮含量的相关系数分别为0.894,0.756和0.755,均极显著正相关,与土壤密度的相关系数为-0.664,显著负相关。【结论】退耕还林柳杉林地0~60 cm土层有机碳含量及其活性组分含量随林龄增加先降后升,造林年数和林下枯落物量是影响土壤有机碳含量及其活性组分含量的重要因子,今后在森林碳汇管理中需大力推行封山育林,延长林分林龄,尽量保留林下枯落物。     

樟树人工林细根生物量的时空动态

以长沙市郊区的31~32年生樟树人工林为研究对象,采用根钻法,从2007年1月至12月对樟树人工林0~60 cm土层的细根(≤2 mm)生物量进行了定位研究.结果表明:樟树人工林中活细根生物量季节变化范围为1.162~3.687 t/hm2,死细根生物量为0.072~0.399 t/hm2,年均活细根和死细根生物量分别为1.958和0.184 t/hm2;樟树活细根和死细根生物量存在显著的季节变化(P<0.05),活细根生物量呈现单峰曲线,死细根生物量呈现双峰曲线;活细根和死细根生物量均随土壤深度增加而减少,0~15 cm土层的年均活细根生物量占0~60 cm土层的年均总活细根生物量的52.90%,死细根生物量占总死细根生物量的56.51%;15~30 cm土层年均活细根生物量占23.64%,年均死细根量占22.25%;30~45 cm土层年均活细根生物量占12.49%,死细根量占总死细根量的11.17%;45~60 cm土层年均活细根生物量占10.97%,死细根量占总死细根量的10.03%.     

岷江干旱河谷-山地森林交错区典型人工林细根生物量及其碳储量特征

细根在森林生态系统的物质循环和能量流动中具有十分重要的和不可替代的作用.为了解岷江干旱河谷-山地森林交错带人工林生态系统功能,研究了该区青冈人工林(QF)、人工混交林(BF)、粗枝云杉人工林(SF)、沙棘灌木林(HP)和刺槐人工林(RP)五种典型森林群落细根的生物量及其碳储量特征.不同森林群落细根生物量和碳储量均随着土壤深度增加而降低,并与土壤发育程度和树种有关;细根主要分布土壤表层0～20 cm范围内,平均占细根总量的87%,大于20 cm细根也有分布,仅占细根总量的13%;QF、BF、SF、HP和RP细根的生物量分别为3 820 kg·hm-2、2 036 kg·hm-2、1 855 kg·hm-2、1 816 kg·hm-2和1 144 kg·hm-2,碳储量分别为1.91MgC·hm-2、1.02 MgC·hm-2、0.93 MgC·hm-2、0.91 Mgc·hm-2和0.57 MgC·hm-2.     

森林细根生产和周转研究

随着近 2 0多年来对细根功能的深入认识和研究方法的发展 ,林分细根生物量、生产和周转及其与环境因子的关系成为森林生态学的研究热点之一 ,开展了大量研究。本文在收集了大量研究报道基础上 ,对森林细根研究结果进行综述。结果如下 :细根 (直径 <2～ 5mm)生物量变化在 46～ 2 80 5g·m- 2 之间 ,大部分在 10 0～ 10 0 0g·m- 2 ;细根生物量分别占地下部分总生物量和林分总生物量的 3%～ 30 %和 0 .5 %～ 10 % ;北方常绿针叶林平均细根生物量最低 (2 16g·m- 2 ) ,热带常绿阔叶林最高 (10 87g·m- 2 )。细根年净生产量 2 0～ 1317g·m- 2 ·a- 1 ,占林分总净初级生产量的3%～ 84% ,大部分在 10 %～ 6 0 % ;从北方森林到温带、亚热带至热带森林 ,细根生产量呈增加趋势 ;针叶林细根生产在总净初级生产中的比例小于阔叶林 (常绿和落叶 )。树木细根生命周期短至数天 ,长达数年。细根年周转率 4.3%～ 2 73.2 % ,阔叶林细根周转率低于针叶林。细根生产和周转是土壤碳和养分的重要来源 ,细根生产向林地输入的生物量占总输入 (细根生产和地上枯落物输入 )的 6 .2 %～ 88.7%。除气候森林类型外 ,森林生态系统细根生物量、分布、生产、周转还因季节、土壤类型、立地条件和生长发育阶段而异。同时 ,还受树木体内碳     

川西亚高山高山典型森林细根生物量及其碳储量特征

细根在森林生态系统物质循环和能量流动中具有十分重要的和不可替代的作用.为了解川西亚高山/高山森林生态系统功能,研究了川西亚高山/高山冷杉林(PFF)、20 a生和10 a生粗枝云杉林(SF20和SF10)以及红桦次生林(BF)的细根生物量及其碳储量.所有生态系统的细根生物量及碳储量均随着土壤深度增加而递减,并与土壤剖面结构和物种有关.61.5%细根分布在0-20 cm层,13.3%和25.2%细根分布在有机层和深层土壤.由于表层土壤具有较高的养分含量,因而吸收根系分布在表层土壤有利于林木的生长发育.PFF、SF20、SF10和BF的细根生物量分别为1489 Kg·hm-2、938 kg·hm-2、838 kg·hm-2、773 ks·hm-2,根系碳储量分别为0.775MgC·hm-2、0.469 MgC·hm-2、0.419 MgC·hm-2、0.387 MgC·hm-2.     

植物细根生产和周转研究进展

细根是植物根系最重要的组成部分,作为衡量植物生产力的重要因素,对森林生态系统生产力具有重要影响。前人研究表明,细根的生产与周转对细根的寿命、分解和生物量估算具有重要意义,并且会影响森林生态系统碳、养分和水循环过程。文中系统阐述了细根生产和周转的研究进展,介绍了细根的3种主要研究方法（根钻法、内生长法和微根管法）,进一步分析细根生产和周转的影响因素,即除了受植物内在因子（细根构型、根序和化学组成）的制约外,细根生产和周转还受到纬度、海拔、气候、土壤条件、土层深度等环境因子及生物因子的影响;探讨了在植物细根研究中存在的问题,并对今后的发展趋势进行了展望,以期为植物细根深入研究和根系生态学学科发展提供参考。     

不同林龄杉木人工林细根生物量及分布特征

为了研究杉木人工林地下细根的碳分配及其随年龄变化规律,于2014年4月用土壤钻法对湖南省会同县杉木人工林三个不同林龄(7年生、17年生和25年生)细根生物量变化、垂直分布进行了研究。结果表明:杉木人工林0~60 cm土层内杉木细根生物量随着年龄的增加表现出先增加后减少的趋势,7、17、25年生杉木林细根生物量分别为239.79 g·m-2、271.90 g·m-2和191.60 g·m-2,占杉木细根总生物量的68.45%、56.39%和68.64%。而林下植被层地下细根生物量随杉木林年龄的增大而减少,7年、17年和25年生杉木人工林林下植被层细根生物量为别为207.20 g·m-2,54.87 g·m-2和39.54 g·m-2。不同林龄杉木林细根生物量随土层深度的增加而减少,其中7年生杉木人工林细根分布主要在表层;利用渐进累积方程分析表明,25年生杉木人工林向土层深处生长比较明显。不同林龄活细根比根长和比表面积呈现随年龄增长而降低的趋势,组织密度则呈增大趋势。     

Influencing Factors of Fine Root Production and Turnover in Forest Ecosystem

Fine roots（≤2mm in diameter） play important roles in carbon balance and nutrient recycling in forest ecosystem.With the development of the study on global carbon cycle,fine roots have attracted considerable attention as the main source of soil carbon in forest ecosystem.On the basis of synthetic analysis of research reports in domestic and foreign literatures,we summarized and elaborated the major abiotic and biotic factors that control fine root production and turnover.The environmental factors included soil nutrient,soil temperature,soil moisture and the CO₂ concentration.Soil organisms,fine root morphology and forest stand characteristics were discussed as biotic factors in this paper.Finally,we defined the problems arising in root system research and prospected the future research direction.     

森林细根生产和周转的影响因素

细根在森林生态系统碳平衡和养分循环中具有重要作用。随着全球碳循环研究的开展, 作为森林生态系统中土壤碳的主要来源, 对细根的研究受到了广泛关注。在系统分析国内外大量研究报道的基础上, 文中对影响细根生产和周转的非生物因素(土壤养分、温度、土壤水分及CO₂浓度)和生物因素(土壤生物、细根形态及林分特征)进行总结和评述, 分析根系研究中存在的问题, 对今后的研究方向提出展望。     

The vertical distribution of fine roots of five tree species and maize in Morogoro,Tanzania

In order to assess the possibility of root competition in agroforestry, the vertical distribution of fine roots (< 2 mm in diameter) of five tree species in pure two-year-old stands was compared to that of mature maize.Cassia siamea, Eucalyptus tereticornis, Leucaena leucocephala andProsopis chilensis had a rooting pattern similar to that of maize, i.e. a slow decline in fine root mass from 0–100 cm soil depth.Eucalyptus camaldulensis had its roots evenly distributed down to 100 cm. On an average, the fine root biomass of the tree species was roughly twice as that of the maize. We conclude that the studied tree species are likely to compete with maize and other crops with a similar rooting pattern for nutrients and water.     

The vertical distribution of fine roots of five tree species and maize in Morogoro,Tanzania

In order to assess the possibility of root competition in agroforestry, the vertical distribution of fine roots (< 2 mm in diameter) of five tree species in pure two-year-old stands was compared to that of mature maize.Cassia siamea, Eucalyptus tereticornis, Leucaena leucocephala andProsopis chilensis had a rooting pattern similar to that of maize, i.e. a slow decline in fine root mass from 0–100 cm soil depth.Eucalyptus camaldulensis had its roots evenly distributed down to 100 cm. On an average, the fine root biomass of the tree species was roughly twice as that of the maize. We conclude that the studied tree species are likely to compete with maize and other crops with a similar rooting pattern for nutrients and water.     

Fine root biomass,distribution, and production in young pine-hardwood stands

Patterns of fine root biomass, production, and distribution were estimated for pure stands and mixtures of three-year-old loblolly pine (Pinus taeda L.) with red maple (Acer rubrum L.) or black locust (Robinia pseudoacacia L.) on the Virginia Piedmont to determine the role of fine roots in interference between pine and hardwood tree species. Estimates were based on amounts of live and dead fine roots separated from monthly core samples during the third growing season after planting. Live and dead fine root biomass and production varied by species, but mixtures of loblolly pine and black locust generally had greater fine root biomass and fine root production than pure stands or loblolly pine-red maple mixtures. Hardwood species had greater live fine root biomass per tree in mixtures with pine compared to pure stands. Greater live fine root biomass in pine-locust stands may be attributed to differential utilization of the soil volume by fine roots of these species. For all stands, approximately 50% of live five root biomass was located in the upper 10 cm of soil.     

Biomass of fine roots and its relationship with water-stable aggregates in a composite ecosystem of triploid Populus tomentosa in the conversion of farmland to forest

A study on the biomass of fine roots and its relationship with water-stable aggregates (WSA) was conducted in two herbaceous models, triploid Populus tomentosa + Lolium multiflorum (TL) and triploid P. tomentosa + natural grass (TN). Both of the model triploid P. tomentosa stands were four years old converted from agriculture. Unconverted steep slope farmland was used as a control site. Results showed that the biomass of fine roots (⩽ 1 mm) in different layers varied in the following descending order: upper layer, middle layer and lower layer, at approximate ratios of 50:30:20. The average annual biomass of fine roots in ryegrass was twice that of the mixed natural grass-forest land. The total amount of natural grass roots was 4.4 times that of the ryegrass model. Water-stable aggregates of the upper, middle and lower layers and the unconverted farmland did not show any significant differences, whereas the amounts of water-stable aggregates of big-particles in the upper and middle layers were much larger than those of unconverted lands. The amounts of water-stable aggregates of natural grass-forest lands (TN model) were higher than those of managed grass-forest lands (TL model). Two-way analysis of variance indicated that fine roots (≤ 1 mm) could significantly enhance water-stable aggregates and total water-stable aggregates. We conclude that the program of converting agricultural lands to forest-grass lands is an effective way in improving soil anti-erosion capability. __________ Translated from Scientia Silvae Sinicae, 2007, 43(5): 24–29 [译自:林业科学]     

黄土高原不同水分生态区刺槐细根垂直分布的差异

以生长在陕西黄土高原半干旱气候区安塞县和半湿润气候区长武县的刺槐人工林为研究对象,采用土钻法获取根样,研究不同气候区刺槐细根的垂直分布特征.结果表明:两地刺槐细根分布差异较大,安塞县刺槐细根平均分布深度为250 cm,长武为200 cm;安塞阴、阳坡立地上刺槐细根表面积特征值分别是长武的5.06和8.29倍.无论是在阴坡还是阳坡立地上,安塞刺槐细根表面积特征值均在土壤表层0～20 cm处达到最大值,且随土层加深逐渐减小;长武刺槐细根表面积特征值峰值出现在较深的土层,阴、阳坡均在60 cm左右.安塞刺槐细根约80%分布于0～150 cm土层中,长武集中在0～100 cm土层.此外,两地刺槐细根表面积特征值阴坡大于阳坡.水分条件不同是造成这种差异的主要原因.模型S＝AhB(C Dh Eh2 Fh3)可以较好地拟合两地刺槐细根的垂直分布特征,安塞县不同立地的拟合决定系数R2均在0.94以上,长武县在0.80以上.     

皮层和中柱对水曲柳和落叶松吸收根直径变异的影响

采用植物解剖学和通径分析方法研究皮层和中柱对水曲柳和落叶松人工林根系前2级根(最末端的根尖为1级根)直径变异的影响。结果表明：1)根直径、皮层厚度和中柱直径具有明显的季节变化,三者具有相同的变化规律;2)随着皮层厚度或中柱直径的增加,根直径显著增加,皮层厚度可以解释直径变异的85%～95%,中柱直径可以解释直径差异的92%～97%,表明皮层和中柱均对直径变异有重要的影响;3)通径分析结果显示,水曲柳根直径变异和季节变化主要是皮层变化起直接作用,中柱仅起间接作用;而落叶松则是皮层起间接作用,中柱起直接作用。研究结果为认识木本植物吸收根种内直径变异的机制提供重要基础。     

退耕地三倍体毛白杨林地细根生物量及其与土壤水稳性团聚体的关系

以未退耕的陡坡耕地作对比,对退耕还林(草)4年后2种草本层模式的三倍体毛白杨林地进行≤1 mm细根生物量及土壤水稳性团聚体(WSA)含量的研究.结果表明:2种林地的林木细根生物量均为上层＞中层＞下层,比值均约为50:30:20,黑麦草林地林木细根年平均生物量约为自然草林地的2倍;但就总细根量来说,自然单根系大于黑麦草根系,是黑麦草的4.4倍;林地的水稳性团聚体含量和未退耕地在总量上差别不大,但林地上层和中层大粒级的水稳性团聚体含量明显高于未退耕地;相关性分析结果表明,≤1 mm细根能提高大粒级及水稳性团聚体含量及水稳性团聚体总量.