氮、水交互对长白山阔叶红松林细根形态及生产量的影响

土壤养分和水分的变化深刻影响着森林生态系统的碳分配,进而影响树木细根形态结构和生产量。本文以我国长白山阔叶红松林为研究对象,研究氮沉降增加(50 kg/(hm·a))和降雨量减少(30%穿透雨,约210 mm/a)情形下,细根形态结构和生产量的时空响应特征。结果表明,细根形态结构和生产量受多种因素(处理、取样时间、取样层次)的共同影响。施氮样地(N)显著降低了0~10 cm土壤层细根直径,从而增加了比根长, 减少降雨样地(D)细根根长密度增加了1.55~3.24倍,细根生产量增加了104 g/(m·a), 减少降雨同时施氮样地(DN)10~20 cm土壤层细根直径和生产量显著增加。因此,长白山阔叶红松林不同土壤层细根在氮和水分吸收功能上可能存在分化,氮沉降增加、降雨格局变化及其交互作用在不同程度上驱动着细根形态和生产量的时空变化。      

兴安落叶松林细根解剖结构和化学组分对N沉降的响应

大气N沉降逐渐加强,可能会改变地下C循环和土壤C状态,促使细根结构及其化学组分发生变化。N沉降对细根动态和形态影响方面的研究较多,但对细根结构和组分的影响还没有系统的研究。于2012年5月,在大兴安岭北方森林统一立地条件下建立4个水平N肥处理,分别为对照(CK,0 g/(m· a))、低N处理(TL, 2.5 g/(m·a))、中N处理(TM, 5 g/(m·a))和高N处理(TH , 7.5 g/(m·a))。在2014年7月,植物生长季,利用挖掘法获取兴安落叶松完整根系,测定其1~5级细根在不同N沉降处理下皮层厚度、维管束直径、根系直径、维根比以及化学组分变化,旨在探讨不同水平N沉降对细根解剖结构和化学组分的影响。结果表明:落叶松细根直径、皮层厚度和维管束直径均随根序的增加而增加,而相同根序、不同水平N沉降处理之间细根直径、皮层厚度、维管束直径和维根比之间存在差异,不同直径等级根系化学组分差异显著。上述实验结果说明,N沉降可能通过影响细根直径、皮层厚度、维管束直径、维根比和化学组分来影响细根生理功能和活性,进而可能影响植物地上和地下C循环。      

干旱胁迫对臭柏细根解剖结构的影响

[目的]探讨干旱胁迫对臭柏细根解剖结构的影响。[方法]采用石蜡切片,比较干旱40 d后臭柏细根解剖结构与正常灌水对照组的差异。[结果]干旱处理40 d后,臭柏细根一级、二级解剖结构发生明显变化,其导管、维管束和根直径不断增加,次生组织不断完善,促使其抵御外界胁迫的能力增强,从而更好地适应环境。同时,随着根系的增加,干旱对导管、维管束、根直径和维根比的影响逐渐降低。由此可见,臭柏一级根适应干旱环境的能力更强。[结论]该研究可为完善臭柏细根生物学理论和细胞生态学领域研究提供理论依据。     

阔叶红松林细根分布及周转

采用根钻法和内生长土芯法对小兴安岭阔叶红松林3种林型(云冷杉红松林、椴树红松林、蒙古栎红松林)细根(≤2 mm)的生物量、垂直分布、生产与周转进行了研究,考察了细根生物量与土壤环境的相关性。结果表明：3种林型的活细根生物量均高于死细根生物量,且随土壤深度增加而逐渐降低;0－10 cm土层,3种林型活细根生物量在幼龄林和成熟林之间差异显著;细根生物量与土壤有机碳、易氧化碳、微生物生物量碳、全氮、 C/N、含水率之间呈显著正相关,与土壤水溶性碳、 pH、容重之间呈显著负相关(P<0.05);细根年生产量在0.14－0.64 kg?m－2?a－1之间,年死亡量在0.07－1.43 kg?m－2?a－1之间,云冷杉红松林成熟林细根周转率较高(1.61 a－1),椴树红松林幼龄林细根周转率最低(0.63 a－1)。     

亚热带常绿阔叶林11个树种的细根形态及碳氮含量研究

【目的】研究江西大岗山常绿阔叶次生林中11个树种的细根形态、组织化学元素含量与根序之间的关系。【方法】以大岗山次生林内6个受外生菌根侵染的树种(刨花润楠、小叶青冈、拟赤杨、丝栗栲、檵木和梓木)和5个受内生菌根侵染的树种(山乌桕、深山含笑、杉木、木荷和油桐)为研究对象,采用根序分级法对根系进行分级后,测量并比较各树种前5级根之间根长、比根长及C、N含量的差异。【结果】在细根形态方面,11个树种的根长均表现出随序级升高而增大的趋势,而比根长的表现则相反;在细根C、N含量方面,除3个树种(山乌桕、檵木和梓木)5级根C含量小于4级根、1个树种(油桐)2级根C含量小于1级根外,其余7个树种根组织的C含量均表现为随序级升高而增加;11个树种中除山乌桕外,其余10个树种根组织的N含量均表现为随序级升高而降低;在C/N上,有9个树种的C/N随序级升高而增加,其余2个树种(山乌桕和梓木)4级根的C/N略高于5级根。在不同树种间,同一序级的细根在细根形态和C、N含量上差异明显。6个受外生菌根侵染树种的根长和C、N含量均较5个内生菌根侵染树种大,而比根长以外生菌根侵染树种相对较小。【结论】11个树种前5级根根长、比根长、C含量、N含量和C/N随着序级增加而表现出相似的变化规律,生长在根系先端的1级根根长、C含量和C/N最小,比根长和N含量最大,随着序级的增加,根长、C含量和C/N增加,而比根长和N含量降低。受外生菌根侵染的树种,其根长、C含量和N含量均大于受内生菌根侵染的树种。11个树种之间细根形态和C、N含量存在明显差异,表明不同树种对地下环境的适应策略及对土壤养分的利用效率存在差异。     

施肥对日本落叶松细根形态的影响

以辽东山区16年生日本落叶松(Larix kaempferi)人工林为研究对象,通过连续2a施肥后对其细根形态进行了测定,探讨了N、P对不同根序形态特征(根长、直径、比根长、表面积)的影响。研究表明:与对照相比,各施肥处理对细根平均长度、直径、比根长和表面积影响不同。施N肥可降低1～5级细根平均根长和表面积,增加细根直径和比根长;施P肥可降低1～5级细根平均根长,增加细根直径、比根长和表面积;施N+P肥可降低1～5级细根平均根长和比根长,增加细根直径和表面积,但是这些差异均未达到显著水平。     

氮添加对典型阔叶红松林凋落叶分解及养分释放的影响

为探索氮添加对原始阔叶红松林凋落叶分解及养分动态的影响,以红松、枫桦、水曲柳及3个树种混合凋落叶为研究对象,采用凋落物袋法,进行了2年的分解试验。施N水平分别为N0(0 kg/(hm2·a))、N1(30 kg/(hm2·a))、N2(60 kg/(hm2·a))和N3(120 kg/(hm2·a))。结果表明:施N对混合凋落叶分解影响显著(P0.05)。凋落叶质量残留率与其基质N含量呈显著负相关,与碳含量及C/N比均为显著正相关。施N促进凋落叶N含量升高,凋落叶P含量受时间和N处理交互作用影响显著。施N促进水曲柳凋落叶N、P释放,抑制红松、枫桦和混合凋落叶N、P释放。N3处理抑制红松凋落叶C释放,促进水曲柳凋落叶C释放,N1处理促进水曲柳与混合凋落叶C释放。说明N处理能够调节养分释放模式,并对森林生态系统C及养分循环有显著调控作用。      

长白山原始阔叶红松林细根分布及其周转的研究

采用连续土钻分层取样法，对长白山自然保护区中原始阔叶红松林细根的垂直分布、生长和周转进行了研究. 结果表明，在原始阔叶红松林中，细根的平均生物量为827.8 g/m[[sup]]2[[/sup]]；细根在不同土层中的垂直分布符合指数曲线回归方程，大量的细根集中在0～10 cm土层. 通过回归分析发现，细根的垂直分布与土层容重、温度和碳、氮含量存在显著的回归关系（P0.01）. 在原始阔叶红松林中，群落细根的生长高峰发生在7月和10月，但其中主要树种、其他木本和草本的细根有着不同的生长动态，所以在计算细根生产量时应该分类计算，才会得出较为准确的结果. 通过对主要树种、其他木本和草本细根的分类计算，得出原始阔叶红松林中细根年生产量为912.4 g/m2，周转率为每年1.6次.      

香樟人工林土壤表层细根形态特征、生物量及碳氮含量变化

【目的】探讨香樟人工林土壤表层(0~20cm)细根形态特征、生物量及碳氮含量变化动态,为深入研究人工林细根的养分、水分吸收规律及碳在地下的分配特点提供基础资料。【方法】选取四川雅安市雨城区老板山31年生香樟人工林,随机设置20m×20m样地3块,于2011年的1,4,7和10月份,在各样地按"S"形选取5个采样点,采用根钻法,分0~10和10~20cm土层采集根系样品,用WinRHIZO 2005根系分析系统对细根形态进行分析,并测定细根生物量及碳氮含量。【结果】1)1~5级细根随着根序的增加,平均直径、生物量和细根C含量逐渐增大,比根长(SRL)、根长密度(RLD)和细根N含量逐渐降低。2)细根平均生物量为793.29kg/hm2,其中0~10cm土层细根生物量占土壤表层细根总生物量的64.66%;与10~20cm土层相比,0~10cm土层细根具有较高的SRL和RLD以及较小的直径;0~10cm土层细根C、N含量均高于10~20cm土层。3)细根生物量在春季和秋季较高,在夏季和冬季较低;SRL和RLD夏季最大,冬季最小;而直径夏季最细,冬季最粗;细根C含量冬季最高,夏季最低;N含量夏季最高,春季和冬季均较低。【结论】根序对细根形态、生物量和C、N含量的变化具有极显著影响,而季节对细根形态、生物量和C、N含量变化的影响要远小于根序。     

长期多形态氮添加对温带人工辽东栎林土壤N2O排放的影响

  目的  研究长期氮沉降对森林土壤可利用氮的浓度和土壤N₂O排放的影响,对于控制土壤温室气体排放、提高区域碳源汇评估的准确度等具有重要的意义。  方法  本文以温带森林土壤为研究对象,通过长期（11年）野外氮添加控制试验,采用静态箱/气相色谱法分析3种氮素添加水平（对照、低水平:50 kg/（hm2·a）、高水平:150 kg/（hm2·a））和3种氮素化学形态（硝态氮:NaNO₃;铵态氮:(NH₄)₂SO₄和混合态氮:NH₄NO₃）对温带人工林土壤N₂O排放通量的影响。  结果  （1）氮素形态和氮添加水平引起土壤NH₄+-N和NO₃?-N的显著累积,且NO₃?-N的累积效应远远高于NH₄+-N;（2）不同水平和形态的氮添加均促进了N₂O排放。低水平和高水平NaNO₃、(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃添加分别使土壤N₂O年累积排放量增加了87.39%和146.79%、86.13%和74.91%、98.67%和50.50%。长期氮添加对土壤N₂O排放的促进态势有所改变,高水平NH₄+-N和NH₄NO₃对土壤N₂O排放的促进效应低于低水平添加;（3）结合前期研究结果推测,硝化反应是温带人工林土壤N₂O排放的主导过程,NH₄+-N比NO₃?-N转化为N₂O的效率更高。  结论  本研究强调了长期野外监测的重要性,氮添加对土壤N₂O排放的影响具有阶段性,如果试验时间短,氮添加对温带森林土壤N₂O排放的促进效应可能会被高估。      

氮添加对典型阔叶红松林净初级生产力的影响

大气氮(N)浓度日益升高,N沉降对森林生态系统生产力的影响成为当前研究的热点。本研究在典型阔叶红松林内,使用尿素(CO(NH₂)₂)作为N源,通过向森林地表施N肥的方式对森林生态系统进行为期6年的N添加试验,探究N对森林生态系统各组分碳(C)密度及净初级生产力(NPP)的影响。施N水平分别为N0(0kg/(hm2·a))、N1(30kg/(hm2·a))、N2(60kg/(hm2·a))和N3(120kg/(hm2·a))。结果表明:N添加对森林生态系统植被C库、碎屑C库及土壤C库C密度均无显著影响(P>0.05);对整个森林生态系统的NPP无显著影响,然而对针叶NPP表现出显著抑制作用(P < 0.05),对阔叶NPP表现出显著促进作用。土壤全N含量不受施N影响,但与土壤有机C浓度呈现极显著(P < 0.01)的正相关关系,表明土壤全N含量是土壤有机C的重要影响因素。      

沙芥植物学形态解剖结构的研究

采用直观与显微观察相结合的方法,详细观察了沙芥的根、茎、叶、角果、种子的形态和结构等生物学特征,以及种子发芽过程.提出种子浸种时间以10小时为宜,适宜播种期:春播为4月下旬,寄籽播种为10月底或11月上旬.     

磷添加对米槠和杉木及其混合细根分解的影响

为探讨磷(P)添加对中亚热带林木细根分解的影响,在P有效性较低的森林收集常见树种米槠、杉木细根及混合细根(米槠、杉木两树种的细根按质量比1:1比例混合),同时设置P添加处理,进行室内无土培养分解试验.结果表明:在分解初期(0～7 d),对照(CK)下,混合细根的干质量残留率实际值显著大于预测值,抑制了分解,而分解后期(...     

沙芥植物学形态与解剖结构的研究

采用直观与显微观察相结合的方法,详细观察了沙芥的根、茎、叶、角果、种子的形态和结构等生物学特征,以及种子发芽过程。提出种子浸种时间以10小时为宜,适宜播种期：春播为4月下旬,寄籽播种为10月底或11月上旬。     

水曲柳和落叶松细根分布与土壤有效氮的关系

以水曲柳和落叶松为研究对象,在一个生长季内采用随机土芯法研究了林地土壤速效氮和细根的空间分布变异以及2树种细根对速效氮的觅食行为.结果表明:水曲柳和落叶松细根各参数(生物量,根长密度和比根长)及土壤速效氮(铵态氮和硝态氮)在林地土壤中呈异质性分布,水曲柳细根各参数平均值显著高于落叶松,但2树种细根的变异系数一致.2树种细根生物量和根长密度均与2种形态氮呈显著正相关,但水曲柳细根与2种形态氮相关性高于落叶松,而且硝态氮对2树种细根生物量和根长密度分布的影响大于铵态氮,比根长与速效氮没有显著相关性.以上研究结果表明,2树种具有较强通过在富养的土壤斑块增生而有效觅食的能力,但水曲柳细根的这种增生能力大于落叶松;落叶松细根除具备一定形态可塑性外,可能还通过提高其吸收速率以及菌根数量有效觅食.     

钙镁对番茄根茎叶解剖结构的影响

通过对番茄根茎叶解剖结构的观察，发生在缺钙缺镁条件下，番茄植株根、茎、叶的内皮层和输导组织细胞结构不正常；髓部细胞变小，木质部导管木化程度深，薄壁细胞少，细胞壁变厚，细个体变小，细胞组织变形，叶片变薄，叶片上下产生较多的表皮毛。     

外源养分对麻栎细根生长形态及氮磷含量的影响

【目的】研究添加外源养分对麻栎细根生长特征、形态特征和养分特征的影响,探讨细根在不同富养斑块的觅养特征,为研究细根养分捕获策略提供理论支撑。【方法】以林龄约30年的麻栎为研究对象,采用原位根系生长袋法,设置对照（CK）、氮添加（N）、磷添加（P）、多养分添加（NPK）、凋落物添加（F）共5个处理,探究细根生长特征（细根生物量、总根长）和形态特征（平均直径、比根长、组织密度、比表面积、分枝比、分枝强度）以及细根中N、P含量对养分添加的响应规律。【结果】（1）与CK相比,NPK处理麻栎1~3级细根的总根长及生物量均显著增加(P<0.05);而N处理总根长和生物量均表现出降低趋势,但差异并未达到显著水平（P>0.05）。（2）不同外源养分对麻栎细根形态特征的影响并不一致。与CK相比,P、NPK、F处理总体使麻栎细根直径减小,而N处理使3级根直径显著增加（P<0.05）,细根的组织密度、比根长和比表面积对4种养分添加处理响应并不敏感。与CK相比,P、NPK和F处理对细根分枝比和分枝强度无显著影响（P>0.05）,但N处理使2~3级细根的分枝比和分枝强度显著增加（P<0.05）。（3）N、P、NPK、F 4个处理细根的N含量均高于CK,其中N、NPK处理与CK之间均存在显著差异（P<0.05）,较CK增幅分别为102.3%和77.0%;N及F处理细根P含量与CK之间无显著差异（P>0.05）,但NPK和P处理细根的P含量均较CK显著增加（P<0.05）,其中以NPK处理最高,较CK的增幅为128.8%。【结论】同时增加土壤N、P养分时,麻栎通过增殖根长和细根生物量来获取更多的养分,而将N、P肥单独作为外源养分添加时,麻栎则通过改变细根形态特征来提高对土壤养分的吸收能力,添加凋落物对麻栎细根生长形态特征无明显影响,可知麻栎对不同类型外源养分具有不同的吸收策略。     

关于蕨菜形态和解剖结构的研究

笔者在蕨菜驯化栽培及孢子繁殖过程中，利用扫描电镜，实物拍照及徒手切片等方法，观察了蕨菜各器官形态及解剖结构，初步掌握了结构与功能的关系，为蕨菜人工栽培提供了理论依据。     

间伐对杉木人工林不同根序细根形态的影响

以南京溧水林场25年生的杉木人工林为研究对象,探讨了间伐对杉木人工林1～5级细根平均直径、长度和比根长的影响.结果表明:杉木人工林细根平均直径和根长随根序等级的增加而显著增加(p＜0.01或P＜0.05),而平均比根长则显著下降(p＜0.05).在杉木人工林5级根序中,1级细根平均直径最小、根长最短、比根长最高,5级根...     

不同林龄亚热带次生林细根生物量和形态分布差异

【目的】研究不同林龄亚热带次生林主要树种细根的生物量、形态特性及其与土壤养分的相关关系,探讨不同林分细根生长特性差异及树种间的竞争作用,为亚热带森林的经营提供理论依据。【方法】在浙江省黄岩山选取经过皆伐后人工播种造林恢复的23年生林分及未经过人为干扰的60年生林分,每个林分中设置10个10 m×10 m的样方,每个样方中随机选取3个采样点,使用根钻法对0～20 cm土层中林分主要树种（青冈、木荷、石栎、其他木本植物）的根系样品及土壤样品进行采集,测定3个不同直径等级（D1.＞0～≤0.5 mm,D2.＞0.5～≤1 mm,D3.＞1～≤2 mm）细根的生物量及其形态特征（比根长、根长密度）,以及土壤铵态氮、硝态氮、全磷及有机质含量,并分析细根生物量及其形态特征与土壤养分的相关性。【结果】（1）细根总生物量随林龄的增加而增大,60年生林分细根总生物量显著（P＜0.05）高于23年生林分,是23年生林分的1.3倍,这种显著性差异主要由杂根（其他木本植物根系）生物量引起,而青冈、木荷、石栎的细根总生物量在2个林龄林分间无显著差异。（2）各径级细根生物量因树种和林分的不同而存在差异,60年生林分青冈D1和D2径级细根生物量分别比23年生林分高82.1%和51.1%,差异显著（P＜0.05）;木荷各径级细根生物量在2个林分间无显著差异;60年生林分石栎D1径级细根生物量是23年生林分的55.5%,差异显著（P＜0.05）;杂根各径级生物量均表现为60年生林分显著（P＜0.05）高于23年生林分,分别是23年生林分的1.5倍（D1）、1.9倍（D2）和1.9倍（D3）。（3）木荷、石栎各径级细根的比根长和根长密度在2个林龄林分间均无显著差异（P＞0.05）,但青冈和杂根的细根形态在不同林龄林分间差异显著（P＜0.05）,其中60年生林分D3径级比根长分别是23年生林分的1.4和1.3倍,60年生林分青冈D1、D2、D3径级根长密度分别较23年生林分增加了58.36%,41.96%和49.57%,杂根根长密度分别较23年生林分增加了44.76%,120.21%和111.31%。（4）细根总生物量与土壤养分呈显著相关关系,但在树种间和林分间有所差异,在23年生林分中,细根总生物量与土壤铵态氮、硝态氮和有机质含量呈显著或极显著正相关关系;在60年生林分中,细根总生物量与土壤铵态氮、硝态氮、全磷和土壤有机质含量呈显著或极显著正相关关系。【结论】未经过人为干扰的60年生林分细根总生物量显著高于皆伐后人工播种造林恢复的23年生林分,但更容易出现养分短缺的现象;随林龄的增加,青冈可能具有更好的适应能力和竞争能力。