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。     

毛竹林细根生物量及其周转

通过连续土钻取样法,对湖南会同林区集约经营毛竹林地土壤细根生物量及其动态特征进行研究.结果表明:毛竹林细根生物量为7.734 9 t·hm-2,其中活细根和死细根分别占91.5%和8.5%,并且毛竹林0～20 cm层活细根和死细根生物量分别占林地活细根和死细根总量的57.9%和60%.毛竹林活细根和死细根生物量在1年中有明显的季节变化规律,其变化范围分别为4.864 7～10.796 4和0.353 8～1.005 7 t·hm-2,基本上2-6月份呈上升趋势,到6月份出现最高峰值,8-12月份下降,次年2月为最低值.采用改进的最大值、最小值法计算模型计算出毛竹林细根年生长量、年分解量和年周转率分别为6.895,0.312 4 t·hm-2和0.93次·a-1.     

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     

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。     

西双版纳橡胶林细根生物量及其周转

用土钻法研究了西双版纳橡胶Hevea brasiensis林0～20cm土层中≤2mm细根的生物量和生长量,用分解袋法研究了橡胶林细根的分解,结果表明:0～10cm的细根生物量显著高于10～20cm的细根生物量(p<0.01);在0～20cm土层中,橡胶林活细根和死细根现存量分别为2 206 kg·hm~(-2)和345 kg·hm~(-2);活细根现存量的最大值出现在5月份,最小值出现在11月份;死细根现存量的最大值出现在2月份,最小值出现在8月份;年分解量、年死亡量、年生长量和年周转率分别为213 kg·hm~(-2)、733 kg·hm~(-2)、1 801 kg·hm~(-2)和82%。     

新疆三工河流域柽柳群落细根生产与周转对土壤有机碳的贡献

在2010年整个生长季内,采用土钻法和内生长法,对新疆干旱区柽柳细根生物量、季节动态、分解与周转进行了研究。结果表明:柽柳群落土壤含水量随着土层深度的增加而增加。10~20cm土层土壤有机碳储量最大,随后随着土壤深度的增加,有机碳含量逐渐降低。方差分析表明:不同土层有机碳含量差异显著。细根生物量的月平均值为54.51g·m–2,群落细根生产量为58.64g·m–2。细根生物量呈明显的季节变化趋势,即5—9月逐渐增加,9月达到最大值,9—10月逐渐下降;在土壤剖面垂直变化上,细根生物量随土层深度的增加呈先增加后降低的趋势,0~10、10~20、20~30、30~40、40~50、50~60cm各土层细根生物量所占比例分别为19.53%、30.05%、26.41%、12.01%、7.33%、4.67%。双因素方差分析表明:不同取样时间、不同土层之间的活细跟生物量、死细根生物量均差异极显著。柽柳群落细根年分解量、年死亡量、净生产力分别为17.41、33.75、83.60g·m-2·a-1,年周转率为1.98次·a-1,通过细根死亡进入土壤中的有机碳为(42.68±5.40)g·m–2·a–1,占土壤有机碳含量的2.12%。这表明,尽管柽柳群落通过细根周转进入土壤中的有机碳仅占现存土壤有机碳的一小部分,但从较长的时间尺度来看,柽柳群落细根对干旱区生态系统地下有机碳的补充具有重要作用。     

不同密度水曲柳人工林细根生物量对邻近树木胸径和距离的响应

【目的】研究不同密度水曲柳人工林细根生物量对邻近树木胸径和距离的响应,为制定合理的水曲柳根系取样方案提供理论依据。【方法】在4种林分密度(Ⅰ:3 572株·hm~(-2),Ⅱ:3 128株·hm~(-2),Ⅲ:2 215株·hm~(-2),Ⅳ:1 468株·hm~(-2))的水曲柳人工林内,随机布点取样,测定0～10、10～20和20～30 cm土层吸收根(直径≤0.05 mm)和细根(直径≤2.0 mm)生物量及0～30 cm土层的吸收根总生物量和细根总生物量,并记录距取样点最近的1株和4株树的距离及胸径。采用线性回归分析,检验细根生物量与邻近树木距离和胸径的关系。【结果】0～30 cm土层吸收根和细根总生物量受林分密度影响显著,二者均在密度最小林分中最大;从林分密度Ⅰ～Ⅳ,吸收根占细根生物量的比例分别为61.6%、54.3%、52.9%和63.4%;在所有林分中,50%以上的细根和吸收根生物量分布在0～10 cm土层;在4种密度林分中,吸收根和细根总生物量与最近1株或4株树的距离均相关性不显著(P0.05),仅有密度Ⅲ林分10～20 cm土层细根生物量与最近4株树的平均距离显著正相关(P0.05);与细根总生物量相比,0～30 cm土层吸收根总生物量与邻近树木胸径之间呈现出更普遍的相关,但相关性显著水平与林分密度有关;密度Ⅰ林分吸收根和细根生物量均与最近1株树胸径显著正相关(均R~2 0.19),而密度Ⅱ林分吸收根和细根生物量均与最近4株树的平均胸径显著正相关(均R~2 0.21);密度Ⅲ林分中吸收根生物量与最近1株或4株树的胸径均显著相关(均R~2 0.16);而密度Ⅳ林分中吸收根和细根生物量与邻近树木胸径均不显著相关;在调查的3个土层中,细根和吸收根生物量与邻近树木胸径的相关性主要出现在0～10 cm土层,并呈现出与0～30 cm土层细根总生物量相似的规律。【结论】基于对不同密度水曲柳人工林细根生物量的研究结果,认为可在东北林区不同密度水曲柳人工林内灵活设置细根取样点,不必考虑与附近林木的距离,但需考虑邻近树木胸径大小的影响,在平均木周围设置取样点是可选途径。     

林分年龄对落叶松人工林细根生物量的影响

【目的】随着森林的发育过程,林木个体的生长和生物量分配,以及林分水平的结构和功能均发生了明显的变化。然而,细根生物量与林分年龄的联系,目前仍然了解有限。本研究以黑龙江省帽儿山地区兴安落叶松人工林为研究对象,比较了同一林分在19年和32年生时林分水平(单位面积)和单株水平细根生物量的垂直分布和季节动态,分析了影响细根生物量变化的林分与土壤因子,旨在明确林分年龄对细根生物量的影响和潜在的机制。【方法】在生长季内的5月、7月和9月,采用土钻法获取土壤0~30 cm深度细根并测定生物量,同时测定林分特征和土壤养分和水分含量。【结果】随林龄增加,落叶松人工林单位面积细根生物量显著下降,而单株细根生物量变化不显著;与19年生林分相比,32年生林分土壤表层(0~10 cm)细根生物量占总细根生物量的比例明显下降,土壤亚表层(10~20 cm)和底层(20~30 cm)细根生物量所占比例增加,呈现出细根向深层土壤增生的趋势。土壤表层(0~10cm)单位面积细根生物量随林分年龄的变化趋势与林分密度和胸高断面积、土壤铵态氮浓度变化有关,但是单株细根生物量受林分和土壤因子的影响均不显著。【结论】林分发育过程中,落叶松细根生物量降低,细根的资源吸收策略发生了明显的改变。     

采伐强度对杉阔混交人工林细根生物量及形态特征影响

[目的]比较杉阔混交人工林在不同采伐强度下细根生物量及形态特征的差异,探究林木细根生长与采伐强度的关系,以期为区域杉阔混交人工林科学经营提供基础数据和理论参考.[方法]以闽北杉阔混交人工林为研究对象,2011年8月实施4种不同采伐强度(按蓄积量计算分别为中度择伐34.6％、强度择伐48.6％、极强度择伐67.6％和皆伐...     

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     

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.     

Fine-root Production and Turnover in a Willow Plantation Estimated by Different Calculation Methods

Tree retention practices promoting biodiversity may reshape future boreal forest production landscapes. Using the Heureka system, scenarios of 0%, 5%, and 20% retained patches at the stand level were projected over 200 years in a 533 ha boreal landscape. Visualizations of future forest states at a landscape scale and a more detailed scale were made based on the projections. The no retention results in no forest >120 years old, and no large trees (diameter at breast height >40 cm for conifers and >35 cm for broadleaved trees) 100 years from now. With retention levels of 5% and 20%, the area of old forest will comprise 7% and 19% of the total area, respectively. The average number of large trees per ha will be 4 and 13, respectively. Deadwood volumes will be 2.5 times higher at 5% retention and 4 times higher at 20% retention compared to no retention. Landscape visualizations indicate that retention patches covering 5% will marginally modify the visual impression, compared to clear-cuts, while 20% cover will create a much more varied landscape. We conclude that the retention approach is essential for restoring natural conditions. Landscape transformation will be slow and depend on starting conditions and retention levels.     

不同经营措施对油茶林生物产量的影响

本研究对湖南省桃源县不同经营措施的油茶林设置标准地、计算各器官鲜重,测算林木层生物量及其垂直分配,油茶各器官相对生长关系及油茶净光合经济指数。     

马占相思中龄林地上部分生物量及养分循环的研究

５年生和６年生马占相思地上部分生物量分别是６５．０和７７．３ｔ／ｈｍ＾２。５￣６年生马占相思地上部分净生产力为１９．９ｔ／ｈｍ＾２。５年生和６年生时,树木地上部分,林下植物和地表凋落物的Ｎ总积累量分别为５２５．４５ｋｇ／ｈｍ＾２和５９０．２４ｋｇ／ｈｍ＾２。Ｐ和Ｋ的积累量在５年生时为２４．５０和２６３．１０ｋｇ／ｈｍ＾２;在６年生时为２３．８７和３０９．６６ｋｇ／ｈｍ＾２。在２年３个月的观测期内,     

林源活性物质提取生产中固形剩余物的热解利用

论述目前我国林源活性物质提取的固形剩余物利用问题。在分析我国林源生物质利用的产业现状和林源生物质提取活性物质生产中固形剩余物的利用现状的基础上,重点介绍固形剩余物热解利用的方法与发展趋势,提出通过生物质固化成型与热解转化技术处理固形剩余物,将林源活性物质提取生产中固形剩余物转化为生物质炭、生物焦油、生物醋液和生物燃气等具市场价值的产品。在利用过程中不产生二次污染,实现清洁生产,提出将节约资源和环境友好落实到林源生物质生态化学利用工程的各个环节,论证这一利用技术的经济价值以及现实意义。