东北5个树种根系结构研究

论文摘要

根系在陆地生态系统碳和养分循环过程中扮演重要角色,以前的研究多侧重于直径小于某个级别的细根,例如直径小于2mm,或者前5级根序的细根,这些直径较小的根是根系统中比较活跃的部分,对于认识根系的功能具有重要作用,但我们对根系统的整体结构还不十分清楚,为此本文在不同地点通过挖掘法和完整土块法取样,获得红皮云杉（Picea koraiensis）、红松（Pinus koraiensis）、糠椴（Tilia mandshurica）整体根系（凉水国家级自然保护区）以及兴安落叶松（Larix gmelinii）和水曲柳（Fraxinus mandshurica）整体根系（尖砬沟森林培育试验站）的样品。解剖分析各级根序的平均直径、单个根平均长度和比根长等形态特征,以及分枝比、节间长度和分枝密度等构型特征,并根据这些指标推算根系统总的生物量,拟合根系统总生物量与根系基径,以及各指标与根序的相关关系,结果显示:5个树种根系统整体上符合West对维管植物的自相似分形模型的推测,其中各级根序的根个数和平均根长完全符合模型的推测,随根序的增加,分枝比减小,单个根平均长度增加;模型对总的横截面积的假设并没有体现在所有根序中,其中3-7级根序横截面积差异不显著,统计学上可以认为是相等的,而1、2级根以及7级以上根序总的横截面积差异显著,不符合West模型的推测。5个树种形态和构型指标间的比较分析表明,5个树种的根系形态特征（直径、平均根长和比根长）和构型特征（分枝比、节间长度和分枝密度）均随根序的增加而有规律的变化,其中直径、平均长度和节间长度随根序的增加而增加,比根长、分枝比和分枝密度则随根序的增加而减小,不同地点的多个树种（针叶和阔叶树）均出现这种规律表明这种规律很有可能对所有维管植物都是适用的。所有树种的形态指标（直径、长度和比根长）与根序的关系均符合双因子指数方程,相关关系显著;构型特征比较复杂,分枝比5个树种表现一致,与根序呈现双因子指数关系,节间长度和分枝密度只有两个阔叶树符合双因子指数关系,其它三个针叶树种表现为抛物线关系。需要特别指出的是糠椴的节间长度和分枝密度虽然符合双因子指数方程,但相关系数小于0.500,未达到显著水平。这些研究结果显示,根系统形态指标和构型指标与根序间存在数学关系,通过数学方程预测根系统的各项指标是可行的,为根系研究提供了一条新的途径;而且本文从整个根系统的角度入手揭示根系统的整体特征和根系的个体属性,为根系系统模型的构建提供了较为完整的基础数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究进展
• 1.2.1 根系分级
• 1.2.2 根系形态研究进展
• 1.2.3 根系构型研究进展
• 1.3 存在的问题
• 1.4 本研究的目的意义
• 1.4.1 本研究要解决的科学问题
• 1.4.2 研究的意义
• 1.4.3 本研究的创新性
• 2 研究地自然概况及研究方法
• 2.1 研究地自然概况
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 树种选取
• 2.2.2 取样方法
• 2.2.3 根系分级处理
• 2.2.4 根系各指标的测定
• 2.2.5 数据统计分析
• 3 根系统的自相似性
• 3.1 引言
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 各级别根序的形态数据（直径、单个根长）
• 3.2.2 各树种根序的分枝比
• 3.2.3 各树种各级根序的总横截面积
• 3.3 结果
• 3.3.1 红皮云杉、红松、糠椴、兴安落叶松和水曲柳根序的分枝比
• 3.3.2 红皮云杉、红松、糠椴、兴安落叶松和水曲柳各级根序的总横截面积
• 3.3.3 红皮云杉、红松、糠椴、兴安落叶松和水曲柳各级根序的平均根长
• 3.4 讨论
• 3.5 本章小结
• 4 不同树种根系统的特征性差异
• 4.1 引言
• 4.2 研究方法
• 4.2.1 各级别根序的形态数据（直径、单个根长、比根长）
• 4.2.2 各级别根序的构型数据（分枝比、节间长度、分枝密度）
• 4.2.3 各级根序生物量的测定
• 4.2.4 数据处理
• 4.3 结果
• 4.3.1 红皮云杉、红松、兴安落叶松、糠椴和水曲柳根系直径的差异
• 4.3.2 红皮云杉、红松、兴安落叶松、糠椴和水曲柳根系平均长度的差异
• 4.3.3 红皮云杉、红松、兴安落叶松、糠椴和水曲柳根系比根长的差异
• 4.3.4 红皮云杉、红松、兴安落叶松、糠椴和水曲柳根系分枝比的差异
• 4.3.5 红皮云杉、红松、兴安落叶松、糠椴和水曲柳根系节间长度的差异
• 4.3.6 红皮云杉、红松、兴安落叶松、糠椴和水曲柳根系分枝密度的差异
• 4.3.7 红皮云杉、红松、兴安落叶松、糠椴和水曲柳根系统总生物量的差异
• 4.4 讨论
• 4.4.1 林木根系统的形态特征
• 4.4.2 林木根系统的构型特征
• 4.4.3 林木根系统生物量的差异
• 4.5 本章小结
• 5 根系结构特征与其在根系统上位置的关系
• 5.1 引言
• 5.2 研究方法
• 5.2.1 各级别根序的形态数据（直径、单个根长、比根长）
• 5.2.2 各级别根序的构型数据（分枝比、节间长度、分枝密度）
• 5.2.3 数据处理
• 5.3 结果
• 5.3.1 5个树种根系形态特征与根序的关系
• 5.3.2 5个树种根系构型特征与根序的关系
• 5.4 讨论
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢