中国温带、亚热带和热带森林45个常见树种细根直径变异

 细根在发挥植物功能以及生态系统碳和养分循环过程中起着重要作用。为了解我国不同森林生态系统细根直径变化规律, 提供建立根系模型的基础, 该文研究了我国温带、亚热带和热带45个常见树种1～5级根直径的变异以及直径与根序的关系。结果表明: 1)在所有树种中, 1级根直径最细, 5级根直径最粗, 直径随根序的增加而增加。此外, 同一根序的直径在不同树种间变异较大, 在不同生态系统中, 各树种1级根的总体平均直径呈现温带<亚热带<热带的格局。2)不同生态系统树种同一根序平均直径变异程度不同, 各个根序都是温带最小, 亚热带次之, 热带最大。3)细根内部各个根序的平均直径变异的52%由根序解释, 33%由树种解释, 生态系统类型和生活型分别解释7%和2%。不同系统不同树种直径的变异说明无法用统一的直径级来研究根的功能, 也无法用统一的根序和直径间的关系来建立根系形态模型。今后的研究需要进一步认识根序和直径在不同树种中如何与根的功能相联系。     

有机酸对蔬菜硝酸还原酶亚硝酸还原酶活性的影响

本文通过水培试验,测定了有机酸对蔬菜的效应,结果表明：１．在进行试验的七种有机酸中,α－酮戊二酸和柠檬酸对蔬菜ＮＲ和ＮｉＲ活性有较大促进作用,同时有利于其生物量的提高,但这些有益作用只有在适当浓度下才能实现,浓度过高反而有抑制作用甚至有害。２．这些有机酸均有促进蔬菜吸收ＮＨ的趋势。３．蔬菜根际增施有机酸有增加叶中游离Ａ。Ａ。及游离ＮＨ的趋势,其中α－酮戊二酸的这一影响较小。４．ＮＲ对光敏感,光不足时活性骤降,ＮｉＲ对光不报敏感。５．蔬菜叶中ＮＨ量高于根中,遮光下叶中ＮＨ量,游离Ａ。Ａ。游离ＮＨ的量均高于光照下的量。６．在蔬菜正常生长条件下,植株体内不会有ＮＯ的积累．     

鼎湖山9种常见树木细根组织N浓度的季节变化

根系在植物养分吸收、生理代谢和生态系统过程中发挥着重要作用, 然而我们对根系结构与功能的了解十分有限。以往对根系的研究往往用直径大小定义细根, 忽略了细根系统内部结构和功能的异质性。近年来的研究表明, 细根系统中的根级(root order)与根的功能有较好的相关性, 低级根个体多属于短命的吸收根。温带森林的研究表明, 非木质化的吸收根在氮(N)浓度上呈现显著的季节变化, 而与木质化的结构性根缺少N浓度的季节变化形成鲜明对比。该研究通过研究亚热带树木不同根级N浓度的季节变化, 试图验证假说: 木本植物中, 非木质化的根中N浓度具有明显的季节变化是一个普遍现象。通过对鼎湖山常见的9种木本植物不同根级的研究, 证实了在1年内的6个采样时段, 各根级的N浓度之间都存在显著差异; 与温带树种不同, 各树种不同根级的N浓度变化呈现不同的季节格局, 这与假说不符。因此认为温带与亚热带森林生态系统之间的环境差异以及树种之间的差异是导致亚热带树种低级根的N浓度季节变化不显著, 而三、四级根变化相对显著的主要原因。这些发现对于认识树木根系统内及个体水平的N分配与利用格局具有重要的意义。     

内蒙古东部天然白桦林的凋落物性质和储量及其随温度和降水梯度的变化格局

作为碳素和养分循环的重要组分, 地表凋落物如何响应全球气候变化日益受到重视。中国北方半干旱地区森林草原过渡带斑块状分布的森林对气候变化引起的水热变化的响应较为敏感, 但是对这些森林地表处于不同分解阶段的凋落物的化学性质和储量的格局及其如何响应温度、降水变化的报道较少。该研究分析了内蒙古东部地区处于年平均气温和年降水量梯度上的12个天然白桦(Betula platyphylla)林不同凋落物层次(最上层的初步分解层L1, 中间的半分解层L2, 最下层的腐殖质层L3)的化学性质及现存量后发现: 1)随着分解的进行(即从L1到L3层), 氮、磷浓度显著增加, 可提取物浓度基本不变, 酸溶性组分(acid soluble fraction, AS)浓度下降, 酸不溶性组分(acid insoluble fraction, AIF)浓度增加。2)各元素现存量均在L3层最高, 表明凋落物分解缓慢, 养分积累。3)年平均气温和年降水量对凋落物有机组分(AS组分和AIF组分)的性质无显著影响, 但L3层元素储量随年平均气温升高而增加, 可能由于年平均气温较高的地点森林生产力更高, 从而导致叶凋落物量增加, 但由于受水分限制(尤其是在夏天), 这些地点的凋落物分解速率不变或更低, 使凋落物积累更为明显。上述结果表明: 腐殖质层是这些白桦林的一个重要的碳及养分库, 未来在降水没有明显变化的情况下, 这一区域的升温可能会增加白桦林地表凋落物储量。     

长白山原始阔叶红松林土壤有机质组分小尺度空间异质性

土壤有机质(SOM)对于维持生态系统生产力具有非常重要的意义,有机质的组成、空间分布和空间关联性是影响和控制诸多生态系统过程的重要因素。应用地统计学方法,对长白山原始阔叶红松林局部尺度内0—20 cm土壤有机质与活性有机质的空间异质性进行了研究,并通过交叉半方差分析探讨了二者之间的相关性。研究结果表明:(1)总体上来说,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、颗粒态有机碳(POC)和颗粒态有机氮(PON)空间异质性较小;而土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和表层(0—10 cm)溶解性有机碳(DOC)的空间异质性较大;(2)SOC、TN、MBC、DOC、POC和PON随着深度的增加空间自相关性增加;而溶解性有机氮(DON)的空间自相关性随深度的增加变化不大;(3)SOC与TN在表层和下层(10—20 cm)均存在空间上的正相关关系;(4)SOC、TN在表层和下层分别与MBC、MBN、DOC、DON和POC呈空间上的正相关性,但是与PON之间的空间相关关系较差;(5)不同土层深度的土壤活性有机质之间的相关关系存在差异。在表层,除POC,PON外,其余土壤活性有机质组分在空间上两两相关;但是随着土壤深度的增加,活性有机质变量之间在空间上两两相关。研究结果表明土壤有机质组分在长白山原始阔叶红松林小尺度内存在不同空间异质性和空间关联性,这为人们更好的理解森林生态系统功能(如土壤养分循环)提供了重要的理论依据。     

叶脉网络功能性状及其生态学意义

叶脉网络结构是叶脉系统在叶片里的分布和排列样式。早期叶脉网络结构研究主要集中在其分类学意义上; 近年来叶脉网络功能性状及其在植物水分利用上的意义已成为植物生态学研究的热点。该文介绍了叶脉网络功能性状的指标体系(包括叶脉密度、叶脉直径、叶脉之间的距离、叶脉闭合度等), 综述了叶脉网络功能性状与叶脉系统功能(包括水分、养分和光合产物等物质运输、机械支撑和虫害防御等)的关系, 叶脉网络功能性状与叶片其他功能性状(包括比叶重、叶寿命、光合速率、叶片大小、气孔密度等)的协同变异和权衡关系, 以及叶脉网络功能性状随环境因子(包括水分、温度、光照等)的变化规律等方面的最新研究进展。此外, 叶脉网络功能性状的研究成果也被应用于古环境重建、城市交通规划、流域规划及全球变化研究中。由于叶脉网络功能性状是环境因子与系统发育共同作用的结果, 未来开展分子—叶片—植物—生态系统等多尺度的叶脉网络功能性状研究, 理清叶脉网络功能性状与气孔失水—茎干导水—根系吸水等植物水分利用的关系, 将为预测植物及生态系统对全球变化的响应提供新的启示。     

微根管在细根研究中的应用

细根（直径≤2 mm）的周转在植物生态系统碳分配过程中具有重要意义.已往细根周转研究主要采用根钻法、分室模型法和内生长法等.这些方法由于不能直接观测到细根生长动态,导致细根周转估计不准确.微根管法是一种非破坏性野外观察细根动态的方法.本文从微根管的发展、功能、安装步骤、图像采集、参数计算、影响观测因素和存在问题等方面逐一进行介绍,并通过水曲柳和落叶松微根管细根观测实例介绍在细根周转过程研究中的应用. 结果表明,微根管可以比较精确地估计出细根长度、单位面积上根长密度、单位体积上根长密度、细根生长量、细根死亡量和细根周转等.微根管是一个观察细根生长、衰老、死亡和分解过程的有效工具.微根管观测精度主要取决于微根管安装的质量和数量、微根管取样间隔期和取样数量、微根管图像分析技术等.此外,土壤质地、石砾多少、微根管材料选择、减少光系统对根系的干扰等也是影响微根管测定精度的因素.如何提高微根管测定精度将成为今后微根管在细根研究中的主要问题.     

林木细根寿命及其影响因子研究进展

 细根周转要消耗大量的C,它影响森林生态系统C分配格局与过程和养分循环,对生态系统生产力具有重要意义。细根的周转取决于细根的寿命,细根寿命越短,周转越快,根系对C的消耗也越多。大量研究表明,细根的寿命与地上部分C向根系供应的多少有密切关系,同时也与细根直径大小、土壤中N和水分的有效性、土壤温度以及根际周围的土壤动物和微生物的活动有关。本文综述了国外近年来在该领域里的研究进展,特别是对控制细根寿命的机理和主要影响因子进行了评述,目的是引起国内研究者的关注,促进我国根系生态学的研究与发展。     

施用氮肥对落叶松人工林一级根外生菌根侵染及形态的影响

以落叶松人工林为研究对象,通过施N肥试验,对不同季节、不同土壤深度根系进行取样,研究了1级根外生菌根真菌侵染率和形态,及其与不同季节、土壤深度和土壤N有效性的关系.结果表明:外生菌根真菌对落叶松人工林1级根的侵染率显著受不同季节和土壤深度土壤N有效性的影响.在不同季节和土层之间,施N肥导致菌根真菌侵染率下降.与未侵染菌根真菌相比,菌根真菌侵染导致1级根形态发生明显改变,平均直径增加18.7%,平均根长缩短23.7%,比根长降低16.3%.这种根系形态变化在不同季节、不同土壤深度处理中表现明显.菌根真菌侵染改变了1级根形态,影响根系的生理生态过程.     

关于氮有效性影响细根生产量和周转率的四个假说

在全球变化如氮沉降及温度升高等可能导致土壤氮有效性增加的背景下,细根动态如何变化一直是陆地生态学研究中的一个重要内容.本文综述了前人提出的细根动态响应土壤N有效性提高的4个代表性假说:1)细根生产量和周转率都提高;2)细根生产量和周转率都下降;3)细根生产量下降,周转率提高;4)细根生产量提高,周转率下降.根据2000年以来以微根管方法为主测得的根系动态数据,笔者认为假说1)和假说2)得到的支持最为充分.此外,还探讨了树种、细根异质性、菌根真菌、细根采样方法和施肥方法等对上述各假说检验的影响.