亞熱帶主要樹種細(xì)根歸屬識(shí)別與形態(tài)構(gòu)型特征分析.pdf

1、細(xì)根(直徑≤2mm)具有復(fù)雜的分枝系統(tǒng),不同樹種間的細(xì)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(xì)根構(gòu)型及不同根序的養(yǎng)分特征,對(duì)認(rèn)識(shí)不同樹種細(xì)根形態(tài)和化學(xué)成分的變異格局及其對(duì)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(guò)程的影響有重要意義。
　　 在湖南會(huì)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(gè)亞熱帶樹種,用挖掘法采集完整的細(xì)根根系,按照Pregitzer細(xì)根分級(jí)方法對(duì)細(xì)根分級(jí),用Win-RhIZO根系測(cè)定系統(tǒng)對(duì)細(xì)根構(gòu)型的參數(shù)進(jìn)行測(cè)定,同時(shí)測(cè)定各級(jí)根系的C、N含量,以探討各樹種各級(jí)細(xì)根的功能特征,揭示不同樹種細(xì)根構(gòu)型與養(yǎng)分策略之間的關(guān)系。結(jié)果表明:
　　 5個(gè)亞熱帶樹種細(xì)根1級(jí)根比

3、根長(zhǎng)、比表面積最高,直徑最細(xì)；3級(jí)根比根長(zhǎng)、比表面積最低,直徑最粗。不同樹種之間細(xì)根形態(tài)特征和構(gòu)型也表現(xiàn)出差異性:楓香的1級(jí)根序比根長(zhǎng)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(jí)根序的比表面積最大,杉木的1級(jí)根序的比表面積最小,青岡2級(jí)根序的比表面積最小,3級(jí)根序比表面積杉木最大,青岡最小。不同樹種之間的細(xì)根直徑差異達(dá)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(gè)樹種細(xì)根根尖密度大小順序?yàn)轳R尾松>青岡>楓香>杉木>擬赤楊,但差異不顯著,各樹種細(xì)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(jí)根序C含量比2級(jí)根序低、楓香2級(jí)根序比1級(jí)根序低外,5個(gè)樹種細(xì)根C含量均呈現(xiàn)出隨著根序上升而增加的趨勢(shì),C:N也隨根序的上升而增加,而細(xì)根N含量呈現(xiàn)出隨著根序上升而明顯的下降趨勢(shì),表明不同根序的細(xì)根具有不同的生理生態(tài)功能。細(xì)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(xì)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(gè)樹種中,馬尾松對(duì)外生真菌的依賴性強(qiáng),而馬尾松的外生菌根可能有很強(qiáng)的拓展吸收空間的能力,因此顯著增強(qiáng)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(jìn)個(gè)體生長(zhǎng)。而杉木細(xì)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(zhǎng)良好?？梢?jiàn),不同樹種細(xì)根構(gòu)型和養(yǎng)分的差異反映它們對(duì)土壤養(yǎng)分

6、利用與適應(yīng)的策略不同,細(xì)根分級(jí)有助于了解各樹種細(xì)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(wú)法識(shí)別混交林中不同樹種的根系。因此,我們通過(guò)采用近紅外光譜技術(shù)預(yù)測(cè)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(gè)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(jiàn)5個(gè)樹種根系的特征吸收峰所在的波長(zhǎng)相差并不大,但它們的吸光度有明顯的差別。采用二階導(dǎo)數(shù)和17點(diǎn)平滑光譜預(yù)處理得到的定性分析模型預(yù)測(cè)性能最好,對(duì)5個(gè)不同樹種根系的識(shí)別

8、率達(dá)100％。所建模型預(yù)測(cè)值的決定系數(shù)r2均大于0.96,交叉檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)根誤差(RMSECV)在3.16％到5.92％之間,表明定標(biāo)效果良好,可以用實(shí)際檢測(cè)。在5個(gè)樹種中,馬尾松根系的交叉檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)誤差最高,為5.92,決定系數(shù)r2為0.957。
　　 試驗(yàn)證明采用近紅外光譜定性分析樹種細(xì)根的類別是可行的,該方法可以快速地對(duì)根系類別進(jìn)行估測(cè),為識(shí)