湖北省21個(gè)典型樹種細(xì)根形態(tài)結(jié)構(gòu)比較研究.pdf

1、細(xì)根是指具有吸收功能并快速周轉(zhuǎn)的根系功能單元,是樹木從土壤中吸收水分和養(yǎng)分并維持植物正常生理活動(dòng)的重要器官,在生態(tài)系統(tǒng)尺度上,細(xì)根是陸地生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán),尤其是碳循環(huán)的重要組成部分,細(xì)根的研究越來(lái)越受植生理生態(tài)學(xué)家的重視。樹木根系是一個(gè)多級(jí)分枝結(jié)構(gòu),傳統(tǒng)的按直徑大小所定義的細(xì)根標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一(<0.5mm,<1mm,或<2mm),而且同一直徑級(jí)別的根均包括形態(tài)和功能異質(zhì)化的多個(gè)根序,目前還無(wú)法用統(tǒng)一的直徑級(jí)或相關(guān)指標(biāo)劃分不同樹木根

2、系的細(xì)根,因此有必要從分枝構(gòu)型--即根序的角度討論根系中存在的功能異質(zhì)性,劃分出根系中的具有吸收功能的細(xì)根功能模塊。
　　 本研究以湖北省亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)21個(gè)典型樹種為研究對(duì)象,通過(guò)野外采集這些樹種根系樣品,測(cè)定1～6級(jí)根序的形態(tài)參數(shù)(如直徑、根長(zhǎng)和比根長(zhǎng)等)、解剖結(jié)構(gòu)特征(表皮、皮層和中柱)、非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(TNC)和全氮含量,并將21個(gè)樹種分成較古老裸子植物、較古老被子植物和較進(jìn)化的樹種,比較和分析了3種類型樹種間差

3、異,結(jié)果表明:
　　 (1)21個(gè)不同樹種之間根系直徑、長(zhǎng)度和比根長(zhǎng)具有很大的異質(zhì)性。一級(jí)根平均直徑(0.04～0.74mm)和平均根長(zhǎng)(1.27～17.23mm)最小,比根長(zhǎng)(28.28～1300.2m·g-1)最大；六級(jí)根平均直徑(3.97～9.84mm)和平均根長(zhǎng)(144.98～987.10mm)最大,比根長(zhǎng)(0.10～2.76m·g-1)最小。隨著根序等級(jí)的增加,21個(gè)樹種細(xì)根平均直徑和根長(zhǎng)均顯著增加(P<0.05)、比

4、根長(zhǎng)則顯著下降(P<0.05)。一般來(lái)講,古老樹種的平均直徑大于進(jìn)化樹種,但3類樹種之間平均根長(zhǎng)指標(biāo)沒(méi)有顯著差異。
　　 (2)21個(gè)樹種的中柱直徑隨著根序增加而顯著增大,中柱直徑占總直徑的百分比也隨著根序增加而增大；但皮層厚度隨根序增加而增大的趨勢(shì)不顯著,皮層厚度占總直徑的百分比呈遞減趨勢(shì)；細(xì)根的增粗主要是中柱增粗生長(zhǎng)的結(jié)果。另外,所有樹種4級(jí)及以上根序的皮層部分脫落或不完整,這個(gè)結(jié)果表明具有吸收功能的根主要是前3級(jí)根序。

5、r>　　 (3)TNC含量隨根序的增加而顯著增加,一級(jí)根TNC含量最低(8.85～147.37g·kg-1),六級(jí)根最高(103.17～219.96g·kg-1)；而全氮含量隨根序的增加而降低,一級(jí)根全氮含量最高(8.98～23.41g·kg-1),六級(jí)根最低(2.46～11.99g·kg-1)。TNC和N含量隨根序的變化進(jìn)一步表明,低級(jí)根的主要功能是吸收養(yǎng)分而高級(jí)根主要功能是儲(chǔ)存功能。
　　 綜合分析21個(gè)樹種的形態(tài)、解剖結(jié)

6、構(gòu)、TNC和N含量隨根序的變化規(guī)律,表明多數(shù)樹種的關(guān)鍵指標(biāo)的拐點(diǎn)出現(xiàn)在3級(jí)根,因此,研究中可以把21個(gè)亞熱帶典型樹種的前1～3級(jí)根認(rèn)為是細(xì)根,細(xì)根的直徑、長(zhǎng)度、TNC含量較小,比根長(zhǎng)和全氮含量較大,而氮含量是控制細(xì)根呼吸和碳消耗的主要因素,因此,1～3級(jí)細(xì)根主要行使吸收功能,4～6級(jí)粗根主要行使儲(chǔ)存和運(yùn)輸功能,這個(gè)結(jié)果進(jìn)一步印證并從解剖結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成上進(jìn)一步發(fā)展了前人提出的前3級(jí)根序具有脫落痕、易于死亡和周轉(zhuǎn)的理論。除深山含笑、廣玉蘭、