王付剛(遼寧省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，遼寧 沈陽 110122)

東北三大硬闊細(xì)根形態(tài)研究

王付剛
(遼寧省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，遼寧 沈陽 110122)

細(xì)根根序的研究為進(jìn)一步深入了解各級根序細(xì)根的功能及其對森林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)過程和森林生產(chǎn)力的提高中的貢獻(xiàn)提供了重要途徑。水曲柳、黃波欏和胡桃楸為東北林區(qū)重要用材樹種，研究其根系結(jié)構(gòu)，了解細(xì)根的生理生態(tài)功能，對其科學(xué)經(jīng)營管理，提高林分生產(chǎn)力有現(xiàn)實意義。

水曲柳；黃菠欏；胡桃楸；細(xì)根；表面積；比根長；生物量

植物根系的形態(tài)特征，如根直徑、長度、比根長、表面積、表體積、根毛數(shù)量和單個根結(jié)構(gòu)特征等參數(shù)對水分養(yǎng)分的吸收都有極為重要的作用[1]。樹木細(xì)根也不例外，它受到土壤中水分、養(yǎng)分有效性[2]、土壤溫度[3]、根際微生物[4]、食根動物[5]等的影響而表現(xiàn)出形態(tài)和生理功能的可塑性，進(jìn)而影響根系的吸收、固持等功能[6]。加之C/N值在細(xì)根體內(nèi)不同，從而使得細(xì)根自身壽命長短各異，周轉(zhuǎn)進(jìn)程有別。細(xì)根壽命是指細(xì)根從出生到死亡的時間[7]。研究表明，隨著細(xì)根根序的升高，細(xì)根內(nèi)C含量逐漸增加，但N含量則逐漸減少，即C/N值隨根序升高而升高[8]，其壽命較短，周轉(zhuǎn)較快。根序較高的細(xì)根木質(zhì)化程度較高，其壽命較長，周轉(zhuǎn)較慢[9]。

細(xì)根具有自身的生長發(fā)育特點(diǎn)，在生長過程產(chǎn)生復(fù)雜的分枝系統(tǒng)，形成不同的根序[8]。細(xì)根分枝系統(tǒng)的復(fù)雜性，主要表現(xiàn)在不同植物細(xì)根在分枝模式、形態(tài)和大小上各不相同，甚至同種植物在不同立地條件下根系分枝結(jié)構(gòu)上也不同[10]。以前按直徑大小將細(xì)根任意定義為小于某一等級的根，但這種任意按直徑大小對細(xì)根進(jìn)行分級，使位于復(fù)雜的側(cè)生分枝系統(tǒng)上的單個根的位置及根結(jié)構(gòu)及功能重要性常被忽略[8]。根序上不同位置的個體根發(fā)育時間空間上都存在很大差異，每個根在分枝系統(tǒng)中的特定位置執(zhí)行著它特定的生理生態(tài)功能，這些差異首先反應(yīng)在形態(tài)特點(diǎn)上。細(xì)根根序的研究為進(jìn)一步深入了解各級根序細(xì)根的功能及其對森林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)過程和森林生產(chǎn)力的提高的貢獻(xiàn)提供了重要途徑。

水曲柳、黃波欏和胡桃楸為東北林區(qū)重要用材樹種，研究其根系結(jié)構(gòu)，了解細(xì)根的生理生態(tài)功能，對其科學(xué)經(jīng)營管理，提高林分生產(chǎn)力有現(xiàn)實作用。

1 研究方法

1.1 細(xì)根取樣方法

在帽兒山選取有三大硬闊的林分，取有代表性的樣木各1株，以中齡林為宜，清理樹干周圍雜物，隨機(jī)選取一條側(cè)根進(jìn)行挖掘，取一定量的根系，用隨身攜帶清水把細(xì)根上的土壤雜質(zhì)沖洗干凈，放入編有號碼的密封袋，放入冷藏箱，回實驗室放入冰箱冷凍儲存。

1.2 細(xì)根分級處理

放入盛有蒸餾水的培養(yǎng)皿中，根據(jù)外形、顏色、韌性區(qū)分活根、死根。采用Pregitzer的分級方法，將樣品1～5級根分離并放入編有樹種根級序號的培養(yǎng)皿中。分級完成后，采用根系掃描儀和根系分析儀測定各樹種各級根的平均直徑、平均長度、總長度和總面積。掃描后的根用濾紙包好，濾紙標(biāo)明樹種和根序號，放入65 ℃烘箱中烘至恒質(zhì)量，用分析天平稱質(zhì)量，記錄結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 細(xì)根的表面積

表1顯示，對胡桃楸、黃波欏和水曲柳各根序細(xì)根的表面積分析得知，由低級根序到高級根序，總面積呈現(xiàn)下降趨勢。胡桃楸、黃波欏和水曲柳的前3級根序細(xì)根面積和分別占胡桃楸、黃波欏和水曲柳前5級根序面積和的80%，80%和90%，4、5級根序細(xì)根面積和只分別占胡桃楸、黃波欏和水曲柳前5級根序面積和的20%，20%和10%。黃波欏前5級根序細(xì)根總面積均是胡桃楸和水曲柳的2～5倍。由以上結(jié)果可知，低級根由于主要執(zhí)行吸收功能而表面積最大，而高級根變粗使得表面積減小則有助于起到運(yùn)輸和固持植物體的功能。

表1 胡桃楸、黃波欏和水曲柳不同根序的總面積 cm2

2.2 細(xì)根的比根長

表2顯示，胡桃楸、黃波欏和水曲柳3個樹種的1級根的比根長最高，分別為10 839.8 cmg-1， 2 622.4 cmg-1和9818.7 cmg-1，5級細(xì)根的比根長相對最低，分別為1 142.4 cmg-1，304.5 cmg-1和717.8 cmg-1。由低級根序到高級根序，3個樹種細(xì)根的比根長呈下降趨勢，相鄰根序之間比根長相差1～3倍。各級根序之間的比根長差異性集中體現(xiàn)在高級根序中，相鄰低級根序間相差1～2倍，高級根序間相差2～4倍。胡桃楸和水曲柳5級根序比根長普遍高于黃波欏，是它的2～5倍，這在低級根序中表現(xiàn)尤為明顯，是它的4～5倍。而且隨著根序的上升，比根長迅速下降。

表2 胡桃楸、黃波欏和水曲柳不同根序的比根長 cmg-1

表2 胡桃楸、黃波欏和水曲柳不同根序的比根長 cmg-1

樹種根序1級2級3級4級5級胡桃楸10839．8187523．2864103．2202296．9701142．385黃波欏2622．3732118．8211092．545526．954304．513水曲柳9818．6987750．0614999．4102535．882717．801

2.3 細(xì)根的生物量

表3顯示，3個樹種1級根占總生物量百分比分別為胡桃楸24.1%、黃波欏28.5%、水曲柳44.1%。2級根分別占15.9%、16.7%、水曲柳17.3%，3級根分別占22.9%、19.7%、17.6%，4、5級根總和分別占37%，37%和21%。由低級根序到高級根序，3個樹種細(xì)根的生物量沒有固定的趨勢。從1級根到2級根，生物量下降均較快，之后除水曲柳外，其余兩個樹種的生物量是先上升，后緩慢下降，水曲柳則沒有規(guī)律。相鄰根序之間生物量相差1～2.5倍。各級根序之間的生物量差異性集中體現(xiàn)在1、2級低級根序中，相差1.5～2.5倍，較高級根序間和高級根序間相差0.7～2倍。黃波欏5級根序生物量均高于胡桃楸和水曲柳，是它們的3～10倍，其中在第4級根序中，黃波欏生物量是水曲柳的10倍，是胡桃楸的3倍，其他各級根序相差倍數(shù)也在3～7倍的范圍內(nèi)。

表3 胡桃楸、黃波欏和水曲柳不同根序的生物量 g

3 結(jié)論

3.1 由低級根序到高級根序，總面積呈現(xiàn)下降趨勢。低級根由于主要執(zhí)行吸收功能而表面積最大，而高級根變粗使得表面積減小則有助于起到運(yùn)輸和固持植物體的功能。

3.2 3個樹種相鄰根序之間生物量相差1～2.5倍。1、2級低級根序間相差倍數(shù)較大，相差1.5～2.5倍，較高級根序間和高級根序間相差0.7～2倍。種間差異較大，黃波欏5級根序生物量均高于胡桃楸和水曲柳，是它們的3～10倍，其中在第4級根序中，黃波欏生物量是水曲柳的10倍，而僅是胡桃楸的3倍，其他各級根序相差倍數(shù)也在3～7倍的范圍內(nèi)。

3.3 隨著根序的上升，比根長迅速下降。各級根序之間的比根長差異性集中體現(xiàn)在高級根序中，相鄰低級根序間相差倍數(shù)較小(1～2倍)，高級根序間則很明顯(2～4倍)。比根長種間差異較明顯，胡桃楸和水曲柳5級根序比根長普遍高于黃波欏，是它的2～5倍。

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Analysis ofFraxinusmandshurica,Phellodendronamurense
andJuglansmandshuricain the Northeastern China

Wang Fugang
(Liaoning Forestry Investigation and Planning Institute, Shenyang 110122, China)

The study of root order of fine root provides an important way to further understand the function of fine roots of root at all levels and its contribution to the improvement of forest ecosystem ecology process and forest productivity.Fraxinusmandshurica,Phellodendronamurense&Juglansmandshuricaare the three most hardened terrains in Northeastern China. Studying the root system ofFraxinusmandshurica,Phellodendronamurense&Juglansmandshuricaand understanding the physiological and ecological functions of fine lines have practical effects on the management and improvement of stand productivity.

Fraxinusmandshurica;Phellodendronamurense;Juglansmandshurica;fine root; surface area; root length; biomass

1005-5215(2017)06-0017-02

2017-03-14

王付剛(1982-)，男，河南新鄭人，大學(xué)，工程師，現(xiàn)從事森林資源調(diào)查研究.

S781.81

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.06.006