亞熱帶主要樹種細根歸屬識別與形態(tài)構(gòu)型特征分析.pdf

1、細根(直徑≤2mm)具有復雜的分枝系統(tǒng),不同樹種間的細根在空間分布、形態(tài)和大小上有較大的差異,研究不同樹種的細根構(gòu)型及不同根序的養(yǎng)分特征,對認識不同樹種細根形態(tài)和化學成分的變異格局及其對樹種地下生態(tài)位分離(nichesegregation)、共存和森林生態(tài)系統(tǒng)功能過程的影響有重要意義。
　　 在湖南會同林區(qū)選擇青岡(Cyclobalanopsis glauca)、楓香(Liquidanbarformosana)、擬赤楊(Alni

2、phyllum fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、馬尾松(Pinus massoniana)等5個亞熱帶樹種,用挖掘法采集完整的細根根系,按照Pregitzer細根分級方法對細根分級,用Win-RhIZO根系測定系統(tǒng)對細根構(gòu)型的參數(shù)進行測定,同時測定各級根系的C、N含量,以探討各樹種各級細根的功能特征,揭示不同樹種細根構(gòu)型與養(yǎng)分策略之間的關(guān)系。結(jié)果表明:
　　 5個亞熱帶樹種細根1級根比

3、根長、比表面積最高,直徑最細；3級根比根長、比表面積最低,直徑最粗。不同樹種之間細根形態(tài)特征和構(gòu)型也表現(xiàn)出差異性:楓香的1級根序比根長最大,為31.45 m·g-1,杉木的最小,為16.34m·g-1,楓香和杉木之間差異顯著。馬尾松的1、2級根序的比表面積最大,杉木的1級根序的比表面積最小,青岡2級根序的比表面積最小,3級根序比表面積杉木最大,青岡最小。不同樹種之間的細根直徑差異達到極顯著水平,各根序的平均直徑以杉木的最大,擬赤楊的最小

4、。5個樹種細根根尖密度大小順序為馬尾松>青岡>楓香>杉木>擬赤楊,但差異不顯著,各樹種細根分叉數(shù)以擬赤楊和馬尾松的較高,杉木最低。
　　 除杉木3級根序C含量比2級根序低、楓香2級根序比1級根序低外,5個樹種細根C含量均呈現(xiàn)出隨著根序上升而增加的趨勢,C:N也隨根序的上升而增加,而細根N含量呈現(xiàn)出隨著根序上升而明顯的下降趨勢,表明不同根序的細根具有不同的生理生態(tài)功能。細根平均C含量以杉木的最高,擬赤楊最低,馬尾松、青岡與楓香之間

5、的差異不顯著。細根平均N含量以擬赤楊的最高,馬尾松的最低。C:N以馬尾松的最高,擬赤楊最低。
　　 5個樹種中,馬尾松對外生真菌的依賴性強,而馬尾松的外生菌根可能有很強的拓展吸收空間的能力,因此顯著增強植物根系的養(yǎng)分水分吸收能力,即使在貧瘠和干旱的土壤環(huán)境中也能有效地利用有限的養(yǎng)分和水分,促進個體生長。而杉木細根吸收養(yǎng)分和水分的效率及能力最小,可能在較為肥沃土壤環(huán)境中生長良好?？梢?不同樹種細根構(gòu)型和養(yǎng)分的差異反映它們對土壤養(yǎng)分

6、利用與適應(yīng)的策略不同,細根分級有助于了解各樹種細根構(gòu)型和功能特征。
　　 研究群落植物地下相互作用最主要的困難是無法識別混交林中不同樹種的根系。因此,我們通過采用近紅外光譜技術(shù)預測不同樹種根系在混合物中的成分,從而了解植物群落地下物種的相互作用。結(jié)果顯示:5個樹種根系在7100-4000cm-1的較寬波段表現(xiàn)出更加豐富的信息。其中各樹種根系較明顯的特征吸收波峰分別表現(xiàn)在,擬赤楊:6895 cm-1,5196 cm-1,3992

7、cm-1;楓香:6875 Cm-1,5177 cm-1,3992cm-1；杉木:6895 cm-1,5196 cm-1,3992 cm-1；青岡:6895 cm-1,5196 cm-1,3992 cm-1；馬尾松:6875cm-1,5196 cm-1,3992 cm-1,可見5個樹種根系的特征吸收峰所在的波長相差并不大,但它們的吸光度有明顯的差別。采用二階導數(shù)和17點平滑光譜預處理得到的定性分析模型預測性能最好,對5個不同樹種根系的識別

8、率達100％。所建模型預測值的決定系數(shù)r2均大于0.96,交叉檢驗標準根誤差(RMSECV)在3.16％到5.92％之間,表明定標效果良好,可以用實際檢測。在5個樹種中,馬尾松根系的交叉檢驗標準誤差最低,RMSECV=3.16,而決定系數(shù)最高,r2=0.988；擬赤楊的交叉檢驗標準誤差最高,為5.92,決定系數(shù)r2為0.957。
　　 試驗證明采用近紅外光譜定性分析樹種細根的類別是可行的,該方法可以快速地對根系類別進行估測,為識