东北三大硬阔细根形态研究

王付刚(辽宁省林业调查规划院，辽宁 沈阳 110122)

东北三大硬阔细根形态研究

王付刚
(辽宁省林业调查规划院，辽宁 沈阳 110122)

细根根序的研究为进一步深入了解各级根序细根的功能及其对森林生态系统生态学过程和森林生产力的提高中的贡献提供了重要途径。水曲柳、黄波椤和胡桃楸为东北林区重要用材树种，研究其根系结构，了解细根的生理生态功能，对其科学经营管理，提高林分生产力有现实意义。

水曲柳；黄菠椤；胡桃楸；细根；表面积；比根长；生物量

植物根系的形态特征，如根直径、长度、比根长、表面积、表体积、根毛数量和单个根结构特征等参数对水分养分的吸收都有极为重要的作用[1]。树木细根也不例外，它受到土壤中水分、养分有效性[2]、土壤温度[3]、根际微生物[4]、食根动物[5]等的影响而表现出形态和生理功能的可塑性，进而影响根系的吸收、固持等功能[6]。加之C/N值在细根体内不同，从而使得细根自身寿命长短各异，周转进程有别。细根寿命是指细根从出生到死亡的时间[7]。研究表明，随着细根根序的升高，细根内C含量逐渐增加，但N含量则逐渐减少，即C/N值随根序升高而升高[8]，其寿命较短，周转较快。根序较高的细根木质化程度较高，其寿命较长，周转较慢[9]。

细根具有自身的生长发育特点，在生长过程产生复杂的分枝系统，形成不同的根序[8]。细根分枝系统的复杂性，主要表现在不同植物细根在分枝模式、形态和大小上各不相同，甚至同种植物在不同立地条件下根系分枝结构上也不同[10]。以前按直径大小将细根任意定义为小于某一等级的根，但这种任意按直径大小对细根进行分级，使位于复杂的侧生分枝系统上的单个根的位置及根结构及功能重要性常被忽略[8]。根序上不同位置的个体根发育时间空间上都存在很大差异，每个根在分枝系统中的特定位置执行着它特定的生理生态功能，这些差异首先反应在形态特点上。细根根序的研究为进一步深入了解各级根序细根的功能及其对森林生态系统生态学过程和森林生产力的提高的贡献提供了重要途径。

水曲柳、黄波椤和胡桃楸为东北林区重要用材树种，研究其根系结构，了解细根的生理生态功能，对其科学经营管理，提高林分生产力有现实作用。

1 研究方法

1.1 细根取样方法

在帽儿山选取有三大硬阔的林分，取有代表性的样木各1株，以中龄林为宜，清理树干周围杂物，随机选取一条侧根进行挖掘，取一定量的根系，用随身携带清水把细根上的土壤杂质冲洗干净，放入编有号码的密封袋，放入冷藏箱，回实验室放入冰箱冷冻储存。

1.2 细根分级处理

放入盛有蒸馏水的培养皿中，根据外形、颜色、韧性区分活根、死根。采用Pregitzer的分级方法，将样品1～5级根分离并放入编有树种根级序号的培养皿中。分级完成后，采用根系扫描仪和根系分析仪测定各树种各级根的平均直径、平均长度、总长度和总面积。扫描后的根用滤纸包好，滤纸标明树种和根序号，放入65 ℃烘箱中烘至恒质量，用分析天平称质量，记录结果。

2 结果与分析

2.1 细根的表面积

表1显示，对胡桃楸、黄波椤和水曲柳各根序细根的表面积分析得知，由低级根序到高级根序，总面积呈现下降趋势。胡桃楸、黄波椤和水曲柳的前3级根序细根面积和分别占胡桃楸、黄波椤和水曲柳前5级根序面积和的80%，80%和90%，4、5级根序细根面积和只分别占胡桃楸、黄波椤和水曲柳前5级根序面积和的20%，20%和10%。黄波椤前5级根序细根总面积均是胡桃楸和水曲柳的2～5倍。由以上结果可知，低级根由于主要执行吸收功能而表面积最大，而高级根变粗使得表面积减小则有助于起到运输和固持植物体的功能。

表1 胡桃楸、黄波椤和水曲柳不同根序的总面积 cm2

2.2 细根的比根长

表2显示，胡桃楸、黄波椤和水曲柳3个树种的1级根的比根长最高，分别为10 839.8 cmg-1， 2 622.4 cmg-1和9818.7 cmg-1，5级细根的比根长相对最低，分别为1 142.4 cmg-1，304.5 cmg-1和717.8 cmg-1。由低级根序到高级根序，3个树种细根的比根长呈下降趋势，相邻根序之间比根长相差1～3倍。各级根序之间的比根长差异性集中体现在高级根序中，相邻低级根序间相差1～2倍，高级根序间相差2～4倍。胡桃楸和水曲柳5级根序比根长普遍高于黄波椤，是它的2～5倍，这在低级根序中表现尤为明显，是它的4～5倍。而且随着根序的上升，比根长迅速下降。

表2 胡桃楸、黄波椤和水曲柳不同根序的比根长 cmg-1

表2 胡桃楸、黄波椤和水曲柳不同根序的比根长 cmg-1

树种根序1级2级3级4级5级胡桃楸10839．8187523．2864103．2202296．9701142．385黄波椤2622．3732118．8211092．545526．954304．513水曲柳9818．6987750．0614999．4102535．882717．801

2.3 细根的生物量

表3显示，3个树种1级根占总生物量百分比分别为胡桃楸24.1%、黄波椤28.5%、水曲柳44.1%。2级根分别占15.9%、16.7%、水曲柳17.3%，3级根分别占22.9%、19.7%、17.6%，4、5级根总和分别占37%，37%和21%。由低级根序到高级根序，3个树种细根的生物量没有固定的趋势。从1级根到2级根，生物量下降均较快，之后除水曲柳外，其余两个树种的生物量是先上升，后缓慢下降，水曲柳则没有规律。相邻根序之间生物量相差1～2.5倍。各级根序之间的生物量差异性集中体现在1、2级低级根序中，相差1.5～2.5倍，较高级根序间和高级根序间相差0.7～2倍。黄波椤5级根序生物量均高于胡桃楸和水曲柳，是它们的3～10倍，其中在第4级根序中，黄波椤生物量是水曲柳的10倍，是胡桃楸的3倍，其他各级根序相差倍数也在3～7倍的范围内。

表3 胡桃楸、黄波椤和水曲柳不同根序的生物量 g

3 结论

3.1 由低级根序到高级根序，总面积呈现下降趋势。低级根由于主要执行吸收功能而表面积最大，而高级根变粗使得表面积减小则有助于起到运输和固持植物体的功能。

3.2 3个树种相邻根序之间生物量相差1～2.5倍。1、2级低级根序间相差倍数较大，相差1.5～2.5倍，较高级根序间和高级根序间相差0.7～2倍。种间差异较大，黄波椤5级根序生物量均高于胡桃楸和水曲柳，是它们的3～10倍，其中在第4级根序中，黄波椤生物量是水曲柳的10倍，而仅是胡桃楸的3倍，其他各级根序相差倍数也在3～7倍的范围内。

3.3 随着根序的上升，比根长迅速下降。各级根序之间的比根长差异性集中体现在高级根序中，相邻低级根序间相差倍数较小(1～2倍)，高级根序间则很明显(2～4倍)。比根长种间差异较明显，胡桃楸和水曲柳5级根序比根长普遍高于黄波椤，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

王付刚(1982-)，男，河南新郑人，大学，工程师，现从事森林资源调查研究.

S781.81

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.06.006