高山森林三种细根分解初期微生物生物量动态

为了解川西高山森林凋落物分解过程的微生物生物量特征,采用凋落物分解袋法,测定了粗枝云杉(Picea asperata)、岷江冷杉(Abies faxoniana)和红桦(Betula albosinensi)细根分解几个关键时期微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)和磷(MBP)的动态特征。3个树种细根分解过程中的MBC均表现为在土壤深冻期下降至全年最低点后缓慢上升,至土壤融冻中期再次下降,到生长季节增长的趋势。然而,粗枝云杉与岷江冷杉细根分解过程中的MBC最大值出现在生长季节末期,红桦细根分解过程中的MBC最大值出现在土壤冻结初期。3个树种细根分解过程中的MBN表现出相似的动态规律:土壤深冻期急剧下降至全年最低,随后在冻融季节无显著变化,生长季节明显增加,到生长季节末期达到全年最大值。另外,粗枝云杉和岷江冷杉细根分解过程中MBP均随着分解的进行呈现增加趋势,而红桦细根分解过程中的MBP在土壤融冻末期出现最大值,在生长季节中期出现另一峰值,生长季节末期明显下降。这些结果表明冬季细根分解过程中仍存在一定的土壤微生物,但受到细根质量、温度及其驱动的环境因子的深刻影响。     

青海省森林细根生物量及其影响因子

细根是植物吸收水分和养分的主要器官。全球变暖背景下,研究森林细根生物量及其环境因子的变化对生态系统碳平衡、碳收支及其贡献率具有重要意义。采用土钻法和室内分析法对青海省森林6个海拔梯度上5种林分类型的细根生物量和土壤理化性质进行测定,并分析了与环境因子之间的相互关系。结果表明:(1)青海省森林0—40 cm土层总细根生物量平均为8.50 t/hm~2,随着海拔梯度的增加先降低后升高,不同海拔梯度细根生物量差异显著(P0.05),最大值出现在2100—2400 m处。(2)5种林分0—40 cm土层总细根生物量为:白桦白杨云杉圆柏山杨,不同林分间细根生物量差异不显著。(3)细根垂直分布随土层深度增加而减少,且70%的细根集中在表层(0—20 cm)。(4)土壤容重深层(20—40 cm)显著大于表层(P0.05),并随海拔梯度逐步增加,且林分间差异较大。(5)全碳(Total carbon, TC)、全氮(Total nitrogen, TN)、全磷(Total phosphorus, TP)含量表层显著高于深层。TC、TN随海拔升高先增后降低,TP则随海拔逐步降低。不同林分间土壤养分差异较明显。(6)结构方程模型分析得到海拔、土层、容重直接影响细根生物量,细根生物量直接影响土壤养分。林分类型通过土壤容重间接影响细根生物量。因此,林分和海拔通过影响土壤微环境而影响到细根生物量及其空间分布格局。     

桢楠种源幼苗细根形态和生物量研究

为了解桢楠(Phoebe zhennan)不同种源细根形态和生物量分配的差异,采用全根调查的方法,对桢楠自然分布区13个种源2.5年生幼苗的细根形态和生物量进行了研究。结果表明,桢楠种源间各级细根的平均直径、总根长和表面积差异显著,在种源内细根的平均直径随根序的增加而增加,但根序间总根长和表面积差异规律不明显。根序生物量分配随根序增加而增加,1~4级根生物量分配分别为6.33%、14.47%、25.03%和54.17%。通过综合评价,以HT、LF、ES和WC种源的根系最优,具有较高的生长潜力。     

西双版纳不同热带森林群落土壤表层的细根年动态

用钻土蕊法和内生长土蕊法研究了西双版纳 4个不同的热带森林群落一年内细根现存量和两个群落长入细根量的动态变化 ,结果表明 :在原始群落中活细根现存量 6～ 1 2月间相对较大 ,峰值为 1 0月份 ,在 2～ 6月间相对较少 ,死细根现存量高值出现于 4月中后期 ,最小值出现于 8月。人为干扰较大的 1 5年生群落和人工群落活细根现存量在各个月份出现不规律的变化 ,死细根现存量与原始林有类似的变化规律。 3 0年生群落活细根现存量在 6～ 1 0月份相对较大 ,低值出现于 2月 ,死细根现存量高峰值则出现于 6月 ,低峰值出现在 8月。细根长入量在原始群落和人工群落 4～ 6月期间量最大 ,人工群落于上年 1 2～ 2月份出现最低值。     

长白山原始阔叶红松（Pinus koraiensis）林及其次生林细根生物量与垂直分布特征

以我国东北长白山自然保护区内同一海拔梯度的原始阔叶红松林及其次生林——白桦山杨成熟林和白桦山杨幼林为对象,采用土钻取样法对不同演替阶段细根生物量的变化、细根垂直分布规律及其影响因子进行系统地研究。研究结果表明,在原始阔叶红松林的正向演替过程中,林地细根的总生物量逐渐增加,其中主要乔木细根的生物量逐渐增加,而灌木和草本细根的生物量则逐渐降低。在演替过程中,细根的垂直分布逐渐加深。在长白山地区,3块林地中细根生物量的组成分布受林分植被组成的影响;细根的垂直分布与土壤容重、水分含量以及不同土层中C、N含量存在一定的相关性,但与土壤温度则不存在相关关系。     

不同树龄橡胶林土壤水分和细根生物量

采用根钻法,分析了橡胶幼树期(5 a)、初产期(9 a)和旺产期(16 a)林下土壤水分特征及橡胶树细根生物量.结果表明:橡胶树龄越大,土壤含水量越高,而橡胶树细根生物量越少;不同树龄橡胶林0～60 cm土壤含水量随着土层深度的增加而升高,年内变化则呈"双峰"型;不同树龄橡胶树细根生物量最大值均出现在10 cm土层,且随着土层深度的增加而减少,细根生物量年内变化同样呈"双峰"型,但不同树龄细根生物量峰值的出现时间不一致.土壤含水量和土层深度是橡胶树细根生物量的主要影响因子.     

宁夏大罗山4种主要植被类型的细根生物量

采用根钻法,分析了宁夏大罗山4种主要植被类型(青海云杉纯林、油松纯林、落叶灌木和荒漠草原)0～40 cm土层的细根生物量、土壤含水量和土壤容重,并对50 a、70 a和100 a 3种树龄的青海云杉纯林细根生物量进行了研究.结果表明: 4种植被类型的细根生物量集中分布在0～20 cm土层,大小顺序为油松纯林>青海云杉纯林>落叶灌木>荒漠草原,其中油松纯林显著高于其他3种植被类型;不同树龄青海云杉纯林细根生物量表现为70 a > 100 a > 50 a,且其活细根和死细根生物量分配比例无显著性差异;4种植被类型下0～40 cm土壤含水量的大小表现为:青海云杉纯林>油松纯林>落叶灌木>荒漠草原;土壤容重则呈相反的规律,并与细根生物量呈极显著负相关.     

AM真菌对紫花苜蓿细根生长及其生物量动态特征的影响

细根对植物功能的发挥和土壤碳库及全球碳循环具有重要意义。采用容器法和微根管法于2013年6~10月整个生长季内对紫花苜蓿的细根生物量、生产以及周转规律进行研究。结果表明:(1)紫花苜蓿活细根现存生物量平均值以接种摩西球囊霉(Gm)处理最高(12.46g·m-2),未接种对照最低(7.31g·m-2),并且活细根现存量在9月中旬达到峰值;死细根现存生物量呈先增加后降低再增加的变化趋势,在整个生长过程中未接种处理高于接种处理,接种根内球囊霉(Gi)处理死细根现存平均生物量(3.11g·m-2)又较接种组其他处理低。(2)苜蓿植株细根生长量以接种幼套球囊霉(Ge)处理最大(0.045 mm·cm-2·d-1),接种Gm处理和未接种对照最低(均为0.027mm·cm-2·d-1);而未接菌植株细根死亡量(0.044mm·cm-2·d-1)显著高于接种植株,接种组又以Gi处理最低(0.021mm·cm-2·d-1)。(3)紫花苜蓿在生长季节内细根生产和死亡的高峰分别出现在8月底和10月份,低谷出现在9月底到10月中旬和6月底到8月;接种地表球囊霉(Gv)后细根现存量和年生长量显著高于对照和接种其他菌种处理,细根的周转以对照组最大,而接种Gv和Gm处理较低。研究发现,通过接种丛植菌根真菌可以提高苜蓿细根生物量,降低细根的死亡,增加细根寿命。     

凋落物输入对中亚热带不同森林细根生物量及分布的影响

在全球变化背景下,植物凋落物输入的改变对森林生态系统地下生态过程具有重要的影响。中亚热带森林中,细根进入凋落物层生长是一种常见现象,然而凋落物量的改变对细根生长影响的研究较少。通过对中国中亚热带针叶林、针阔混交林及常绿阔叶林这3种典型森林进行地上凋落物添加和去除实验,研究不同凋落物处理水平下细根生物量、垂直分布及形态特征的变化。结果表明:与对照(CK)相比,地上凋落物去除(LR)分别导致针叶林和针阔混交林细根总生物量显著降低40.3%和37.5%,而凋落物添加(LA)使常绿阔叶林中的细根总生物量明显提高了19.4%。不同层次的细根生物量对凋落物处理的响应不同,从针叶林到常绿阔叶林,凋落物量的改变对细根的垂直分布的影响加剧。LA处理明显提高常绿阔叶林凋落物层的细根生物量百分比(相比对照提高了10.6%)以及降低7.5—15 cm土层的细根生物量百分比(相比对照降低了10.4%)。凋落物层中生长的细根生物量和凋落物层厚度呈高度线性相关(R~2=0.742,P0.01),并且和凋落物层生物量也呈显著线性相关(R~2=0.521,P0.01)。3种森林类型细根的根长密度(RLD)和比根长(SRL)变化趋势与细根所处的层次紧密相关,而不同凋落物处理对它们的影响均不明显,说明细根对养分的获取策略表现为在养分丰富的凋落物层和表土层投资更多的生物量和更活跃的代谢,而不是改变细根形态的表型可塑性。     

黑龙江长白山森林生物量的时空变化分析

森林生物量碳储量的空间分布及其变化信息, 对揭示地表空间变化规律及驱动因子、分析评价森林生产力及生态功能具有重要意义。该文以20世纪70年代、80年代、90年代和21世纪初4个时期的遥感数据和同期的森林资源清查样地数据为基础, 应用遥感信息模型, 估算了黑龙江长白山地区的森林生物量, 分析了该地区森林生物量的时空动态变化, 以及森林生物量随高程、坡度和坡向的变化规律。结果表明: 该地区4个时期的森林平均生物量分别为81.56、44.27、48.27和54.82 t·hm^-2。4个时期总的森林生物量分别为5.37 × 10 ⁸、2.83 × 10 ⁸、3.06 × 10 ⁸和3.46 × 10 ⁸ t。20世纪70年代到21世纪初森林平均生物量和总的森林生物量都呈现出先降低后增加的趋势, 呈先下降趋势的主要原因是20世纪70-80年代以森林采伐为主, 后增加趋势的主要原因是实施天然林保护工程起到了很大的作用。该地区4个时期森林生物量随高程、坡度和坡向都表现出一致性的变化规律, 森林生物量随高程和坡度变化都呈先增加后减少的趋势, 导致这一现象的主要原因是, 高程、坡度和坡向变化引起了局地气候条件的变化, 从而直接影响森林生长环境, 造成森林分布的变化。森林生物量在200-400 m高程所占的比例最大, 约为35%, 在坡度5°-15°所占的比例接近50%。森林生物量在南坡和西南坡所占的比例最小, 为7%; 平坡所占的比例最大, 为28%; 南坡次之, 为19%。     

长白山北坡主要森林群落凋落物现存量月动态

以长白山北坡4种主要森林群落类型为研究对象,于2006年群落生长季节(5-10月)每月初采用直接收获法对森林凋落物现存量进行连续定位调查研究。结果表明:各群落内凋落物现存量大小依次为阔叶红松林(6.43 t/hm²)>白桦林(6.02 t/hm²)>云冷杉林(5.51 t/hm²)>山杨林(5.50 t/hm²);凋落叶和枝现存量占现存凋落物总量的比例最大,达50%以上,其次为半分解物(>35%),花果皮等所占比例较少,各占总量的10%和5%以下。凋落物现存量月动态阔叶红松林、白桦林和山杨林呈双峰型变化,峰值出现在5月和7月;云冷杉林则呈单峰型变化,峰值仅出现在7月。位于相近海拔高度的阔叶红松林、白桦林和山杨林,凋落物各组分现存量月动态变化趋势相似,其中白桦林和山杨林变化趋势基本相同,凋落枝、皮及半分解物现存量5月和7月较高,凋落叶则呈现下降趋势,而阔叶红松林凋落叶和枝现存量5月和7月较高,而位于较高海拔的云冷杉林,则与前者呈现不同变化趋势,8月前波动较大,从5月开始明显上升,7月达到峰值,8月后曲线渐趋平缓或略有下降。进一步对阔叶红松林和云冷杉林内凋落叶现存量月动态进行比较得出,阔叶红松林7月份凋落叶现存量高不完全取决于红松叶现存量,主要由色木槭、紫椴和水曲柳等阔叶树种叶凋落物现存量变化决定,而云冷杉林则取决于红松和云冷落叶的凋落物的量。     

Effects of short-term nitrogen addition on fine root biomass,lifespan and morphology of Castanopsis platyacantha in a subtropical secondary evergreen broad-leaved forest

Aims Fine roots are the principal parts for plant nutrients acquisition and play an important role in the underground ecosystem. Increased nitrogen (N) deposition has changed the soil environment and thus has a potential influence on fine roots. The purpose of this study is to reveal the effect of N deposition on biomass, lifespan and morphology of fine root.Methods A field N addition experiment was conducted in a secondary broad-leaved forest in subtropical China from May 2013 to September 2015. Three levels of N treatments: CK (no N added), LN (5 g·m^-2·a^-1), and HN (15 g·m^-2·a^-1) were applied monthly. Responses of fine root biomass, lifespan, and morphology of Castanopsis platyacantha to N addition were analyzed by using a minirhizotron image system from April 2014 to September 2015. Surface soil sample (0-10 cm) was collected in November 2014 and soil pH value, and concentrations of NH₄⁺-N and NO₃^--N were measured.Important findings The biomass and average lifespan of the fine roots of C. platyacantha were 128.30 g·m^-3 and 113-186 days, respectively, in 0-45 cm soil layer. Nitrogen addition had no significant effect on either fine root biomass or lifespan in 0-45 cm soil layer. However, LN treatment significantly decreased C. platyacantha root superficial area in 0-15 cm soil layer. HN treatment significantly decreased soil pH value. Our study indicated that short-term N addition influences soil inorganic N concentration and thus decreased pH value in surface soil, and thereafter affect fine root morphology. Short-term N addition, however, did not affect the fine root biomass, lifespan and morphology in subsoil.     

长白山暗针叶林苔藓植物生物量的研究

在长白山北坡暗针叶林对地面和树附生苔藓植物的生物量进行了测定.地面生苔藓采取样带调查取样法测定,树附生苔藓应用McCune方法对树干和树枝的附生苔藓生物量都做了细致的测定.结果表明,长白山暗针叶林中的苔藓植物分布很不均匀,随海拔变化差异很大,海拔1100m最低,仅为543kg·hm^-2;海拔1250m最高,达5097kg·hm^-2.苔藓植物生物量的变化对生境有很好的指示作用,特别是塔藓和拟垂枝藓的生物量随海拔的变化与森林系统的群落学特点有一定的相关性:在海拔1100～1700m,塔藓的生物量与臭冷杉的重要值变化趋势相近,随海拔升高而减少;拟垂枝藓的生物量与鱼鳞云杉重要值的变化趋势相似,随海拔升高而增加.此外,生物量随海拔的变化表明了不同苔藓植物对环境条件要求的差异,拟垂枝藓比塔藓水分条件要求更高.因此,生物量的研究在植物生理上也有一定的指示作用.     

长白山林线交错带形状与木本植物向苔原侵展和林线动态的关系

采用样带调查法测定了长白山岳桦林缘形状对入侵苔原木本植物和分布,树木生长和死亡的影响,阐述了林缘形状形成与生境小气候的关系,探讨了不同形状林缘更新格局形成的原因和林线的动态,林缘入侵物种主要由岳桦和东北赤杨组成。凹型林缘外入侵权地木向苔原侵展的距离和茎数,以及平均基径,基面积主平均高度均明显高一直线型和凸型林缘,其中凸型林缘的值最低,且锭离林缘降低最为迅速,随远离林缘入侵植株枯梢率增高分枝数增殖,     

Annual and seasonal changes in fine root biomass of a Quercus ilex L. forest

The biomass, production and mortality of fine roots (roots with diameter <2.5 mm) were studied in a typical Mediterranean holm oak (Quercus ilex L.) forest in NE Spain using the minirhizotron methodology. A total of 1212 roots were monitored between June of 1994 and March of 1997. Mean annual fine root biomass in the holm oak forest of Prades was 71±8 g m^–2 yr^–1. Mean annual production for the period analysed was 260+11 g m^–2 yr^–1. Mortality was similar to production, with a mean value of 253±3 g m^–2 yr^–1. Seasonal fine root biomass presented a cyclic behaviour, with higher values in autumn and winter and lower in spring and summer. Production was highest in winter, and mortality in spring. In summer, production and mortality values were the lowest for the year. Production values in autumn and spring were very similar. The vertical distribution of fine root biomass decreased with increasing depth except for the top 10–20 cm, where values were lower than immediately below. Production and mortality values were similar between 10 and 50 cm depth. In the 0–10 cm and the 50–60 cm depth intervals, both production and mortality were lower.     

长白山林线主要木本植物叶片养分的季节动态及回收效率

植物叶片养分含量的季节动态和回收效率对植被生态系统的养分循环和植物生长策略具有重要意义。以长白山高山林线上分布的3种主要木本植物——岳桦(Betula ermanii),牛皮杜鹃(Rhododendron aureum)和笃斯越橘(Vaccinium uliginosum)为研究对象,通过测定叶片中N、P、K、Ca、Mg、Fe等6种养分元素含量,分析在林线处植物叶片养分含量的季节动态及其与土壤养分含量的关系。结果表明岳桦和笃斯越橘叶片中养分元素的季节动态基本一致,即:N、P、K含量在生长季内逐渐降低,而Ca的含量逐渐增加;Mg在生长季旺盛期最低,而Fe含量却最高。牛皮杜鹃作为常绿灌木,叶片养分的季节动态与其余两种植物明显不同,表现为在生长季初期6种养分元素含量最低。岳桦和笃斯越橘植物叶片中N、P、K、Fe都有一定程度的回收,但笃斯越橘叶片的养分回收率更高,反映了笃斯越橘更能适应相对贫瘠的环境。3种林线植物叶片中养分含量与土壤养分并不存在显著的相关性,说明长白山林线上土壤中养分的分布没有对林线上3种主要的木本植物的生长和分布产生直接的影响。     

Seasonal dynamics of fine root biomass,root length density,specific root length,and soil resource availability in a Larix gmelinii plantation

Fine root tumover is a major pathway for carbon and nutrient cycling in terrestrial ecosystems and is most likely sensitive to many global change factors.Despite the importance of fine root turnover in plant C allocation and nutrient cycling dynamics and the tremendous research efforts in the past,our understanding of it remains limited.This is because the dynamics processes associated with soil resources availability are still poorly understood.Soil moisture,temperature,and available nitrogen are the most important soil characteristics that impact fine root growth and mortality at both the individual root branch and at the ecosystem level.In temperate forest ecosystems,seasonal changes of soil resource availability will alter the pattern of carbon allocation to belowground.Therefore,fine root biomass,root length density(RLD)and specific root length(SRL)vary during the growing season.Studying seasonal changes of fine root biomass,RLD,and SRL associated with soil resource availability will help us understand the mechanistic controls of carbon to fine root longevity and turnover.The objective of this study was to understand whether seasonal variations of fine root biomass,RLD and SRL were associated with soil resource availability,such as moisture,temperature,and nitrogen,and to understand how these soil components impact fine root dynamics in Larix gmelinii plantation.We used a soil coring method to obtain fine root samples(≤2 mm in diameter)every month from Mav to October in 2002 from a 17-year-old L.gmelinii plantation in Maoershan Experiment Station,Northeast Forestry University,China.Seventy-two soil cores(inside diameter 60 mm;depth intervals:0-10 cm,10-20 cm,20-30 cm)were sampled randomly from three replicates 25 m×30 m plots to estimate fine root biomass(live and dead),and calculate RLD and SRL.Soil moisture,temperature,and nitrogen(ammonia and nitrates)at three depth intervals were also analyzed in these plots.Results showed that the average standing fine root biomass(live (32.2 g.m-2.a-1)in the middle(10-20 cm)and deep layer (20-30cm),respectively.Live and dead fine root biomass was the highest from May to July and in September,but lower in August and October.The live fine root biomass decreased and dead biomass increased during the growing soil layer.RLD and SRL in May were the highestthe other months,and RLD was the lowest in Septemberdynamics of fine root biomass,RLD,and SRL showed a close relationship with changes in soil moisture,temperature,and nitrogen availability.To a lesser extent,the temperature could be determined by regression analysis.Fine roots in the upper soil layer have a function of absorbing moisture and nutrients,while the main function of deeper soil may be moisture uptake rather than nutrient acquisition.Therefore,carbon allocation to roots in the upper soil layer and deeper soil layer was different.Multiple regression analysis showed that variation in soil resource availability could explain 71-73% of the seasonal variation of RLD and SRL and 58% of the variation in fine root biomass.These results suggested a greater metabolic activity of fine roots living in soil with higher resource availability,which resulted in an increased allocation of carbohydrate to these roots,but a lower allocation of carbohydrate to those in soil with lower resource availability.