不同程度干扰下常绿阔叶林细根生长特征研究文献综述

 2022-07-21 02:07

细根生物量和形态特征研究进展

林木根系是森林生态系统的重要组成部分。粗根对林木的地上部分起到机械支撑作用,细根主要负责吸收土壤的养分和水分,在物质循环和能量流动方面起着重要作用。并且菌根也是附着于根系生长的,对于粗根,依靠菌根真菌的增殖增加根系生物量,而对于细根主要通过根的长生长[1]。一般细根是通常是指植物根系较小、木质化程度较低且具有吸收水分和养分功能的那部分根系,一般直径le;2mm [2]。有研究表明,植物细根生物量虽然占总根系的比例小于30%[3],但其具有巨大的吸收表面积,是植物吸收水分和养分的主要器官。细根的形态和空间分布能反映林木对立地的利用状况,与林木的生长发育和生产力紧密相关[4],因此根据细根的生物量和形态分布特征,可以分析森林演替过程中地下部分的生态变化。

1 细根的研究意义

根系生物量是指在某一特定时间进行调查时的现存量,根系生产力的动态主要取决于细根生长量的数量动态[5]。在细根不断地产生——生长——衰老——死亡——产生的周转过程中,要消耗掉约占树木总净初级光合产物的10%~60%,足以说明细根生产和周转在物质循环和能量流动中扮演着重要作用。然而外界环境的改变会影响细根生物量,例如土壤水分、养分、pH值、温度、人为干扰等等。在缺乏养分的土壤中,植物将分配更多的光合产物用于细根生产,使细根周转加快,寿命缩短;而在土壤养分充足的条件下,细根的生产量较低,周转率也低,但寿命却延长[6]。细根的生产的周转也会影响土壤中碳和养分的含量,细根周转形成的凋落物向土壤输入的N 和 Ca 占地上和地下总输入量的相当大比例,如果忽略细根的生产 、死亡和分解, 土壤有机物质和营养元素的周转将被低估20%~80%[7]

植物在长期的进化过程中,为了适应环境变化以及竞争关系,木本植物根系发生显著变化,根系由简单变得复杂,演化出多级分枝结构[6]。植物细根的形态结构反映了对土壤养分和水分的竞争关系,包括细根直径、长度、比根长、表面积,体积等,如直径越细的根,根系 N 含量越高,呼吸速率越大,根系的活力也越高[8];随着植被的恢复,植物多样性的增加,群落内细根比根长和比表面积均不断降低,对土壤养分的吸收效率有所降低[9]

2 研究进展

2.1 细根生物量的研究进展

目前,生态学家对于细根的生物量 、季节动态、生产力和周转以及形态分布规律的研究已经有诸多成果,随着全球碳循环研究的开展,地下根系特别是细根作为土壤中碳库的重要来源,根系生产力的动态主要取决于细根生长量的数量动态,受到生态学界的重视。根系生物量的准确估计在比较土壤碳储量以及研究全球碳平衡方面有着重要的意义。

(1)细根生物量的空间分布

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