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根系生态过程是森林生态系统能量流动和物质循环的关键环节。细根具有可塑性,在外界环境因子的作用下,细根生物量、功能属性以及形态特征会发生变化。根的吸收功能主要由细根中的吸收根来承担。吸收根的形态、结构方面的性状特征决定了植物对资源,如水分和养分的吸收和利用能力。细根也是根系对外界环境因子变化最敏感的部分,因此研究细根生物量的分布以及吸收根形态特征的差异对认识树木与环境之间的适应机制有重要意义。为此,本研究选择了我国面积最大的杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林作为对象开展了野外调查研究。 本研究选择位于我国北亚热带(安徽铜陵,AHTL)、中亚热带(福建沙县,FJSX;江西泰和,JXTH;湖南会同,HNHT)、南亚热带(广西凭祥,GXPX)以及高海拔地区(贵州纳雍,GZNY)的6个研究区,通过对杉木吸收根(1,2级细根)、3-5级细根、灌草根生物量进行调查以及对杉木吸收根的形态特征进行研究,分析了:1)细根生物量密度(Fine root mass density,FRMD)及其与土壤C含量的关系;2)不同研究区吸收根形态特征的差异;3)杉木人工林吸收根现存量与地上部分年生长量的关系。主要研究结果如下: (1)不同土层间的土壤C,N含量差异较大。各研究区土壤C,N含量以及C∶N均为0-10 cm土层含量最高,随土壤深度增加而显著降低(P<0.05)。尽管不同地区以及不同土层土壤C,N含量差异较大,但各个研究区的各个土层(0-10和10-20 cm)的土壤C,N含量都具有极显著相关性(P<0.01)。 (2)不同研究区杉木吸收根的C含量差异不显著,但吸收根N含量地区间存在较大差异。广西凭祥和贵州纳雍杉木吸收根N含量显著低于其他各研究区(P<0.05),而吸收根C∶N显著高于其他各研究区(P<0.05)。由于各研究区的灌草种类差异较大,因此灌草根的C、N含量以及C∶N各地区差异也较大。 (3)土壤C含量与灌草和杉木细根FRMD密切相关,但随研究区、土层以及细根类型不同而存在差异。在江西泰和的深入调查研究显示,表层土壤(0-10 cm)C含量与灌草的FRMD显著正相关,深层土壤(20-40 cm)C含量与杉木的FRMD显著正相关。在贵州纳雍、广西凭祥也发现表层土壤(0-10 cm)C与灌草根的FRMD正相关,安徽铜陵10-20 cm土壤C含量与灌草根的FRMD显著相关(P<0.05)。在其他地区则没有发现相关性,这可能是由于人为因素干扰,如林下清灌使土壤C与细根生物量密度关系在不同研究区间存在差异。 (4)在杉木吸收根的形态特征中,杉木吸收根(1,2级根)分枝比和菌根侵染率受环境因子影响较大。杉木吸收根分枝比与土壤pH值呈显著负相关关系(P<0.05),即土壤酸性越强,分枝比越高。分枝比最高的是贵州纳雍,为4.9,最低的为安徽铜陵和福建沙县,分别为2.6和2.8。吸收根菌根侵染率则与土壤pH值呈显著正相关关系(P<0.05),即土壤酸性越强,菌根侵染率越低。福建沙县、安徽铜陵和江西泰和吸收根菌根侵染率最高,1级根侵染率分别为70.1%、57.1%和53.5%。而贵州纳雍、广西凭祥和湖南会同1级根侵染率仅为24.6%、23.7%和20.6%。杉木吸收根比根长和比表面积不同区域间无显著差异。吸收根直径最大的是福建沙县,最小的是江西泰和,具体原因有待进一步探索。 (5)地上部分年生长量与吸收根现存量的比值可以作为衡量吸收根对地上生物量贡献的一个指标。本研究中杉木人工林地上部分年生长量与吸收根现存量的比值从高到低分别是湖南会同、福建沙县、安徽铜陵、江西泰和、广西凭祥和贵州纳雍,分别为108.7、77.3、22.3、11.7、10.5和8.8。比值较高的杉木人工林具有较大胸径、胸高断面积以及地上生物量;比值较低的杉木人工林胸径、胸高断面积和地上生物量均较低。这个结果与我国传统的杉木中心产区和边缘产区的划分较为接近。