海南省枫木实验林场树木园树木根系分布特征.pdf

TROPICAL FORESTRYVOL.51 NO.2 Jun.2023海南省枫木实验林场树木园树木根系分布特征田乐宇，韦建杏海南省林业科学研究院（海南省红树林研究院），海南海口57 1 1 0 0摘要：为更加科学地管理海南省枫木实验林场树木园，以海南省枫木实验林场的树木园树木根系为研究对象，采用样方挖掘法，调查不同土层深度的树木园土壤根系生物量密度，通过方差分析和拟合方程分析等方法，探究树木园树木根系分布特征。结果显示：在树木园0 1 0 0 cm深的土层内，直径0 1 0 mm根系的生物量密度为2 50.3 4g/m，且细根是树木园根系的主要组成部分（占比46.1 6%）。树木根系主要分布在0 3 0 cm深的土层中（占比7 3.50%），且随土层加深，各径级根系的生物量密度均显著降低。树木园树木根系生物量密度最适回归方程为：ln（y）=7.1 40.0 4d。结果表明：0 3 0 cm深的土壤表层应是树木园水肥管理和管护的重点区域。关键词：树木园；根系分布；生物量中图分类号：S718.4-339Root Distribution Characteristics of Trees in the Arboretum of HainanHainan Academy of Forestry(Hainan Academy of Mangrove),Haikou Hainan 571100Abstract:In order to manage and protect the arboretum of Hainan FengMu Experimental Forest Farm morescientifically,the arboretum of Hainan FengMu Experimental Forest Farm was taken as the research object,andthe soil root biomass density of arboretum at different soil depths was investigated by quadrat excavationmethod.Useing variance analysis and fitting equation analysis to explore the root distribution characteristics ofarboretum.The results showed that the biomass density of roots with a diameter of 0 10mm was 250.34g/m3in the O0 100cm deep soil layer of the arboretum,and fine roots were the main component of the arboretumroots(accounting for 46.16%).Roots were mainly distributed in 0 30cm deep soil layer(accounting for73.50%).With the deepening of soil layer,the biomass density of roots of each diameter class decreased sig-nificantly.The optimum regression equation of root biomass density was ln(y)=7.14-0.04 d.The resultsshowed that the O 30cm deep soil surface layer should be the key area for water and fertilizer managementand management of arboretum.Key words:Arboretum,Root distribution,Biomass根系是树木的营养器官，负责从土壤中吸收水分和养分供树木生长发育所需，主要由较细根系和基金项目：海南省科研究院所技术创新专项基础性科研工作(jcxk202003)：热带林木种质资源保存基地研建。第一作者：田乐宇（1 9 9 0-），男，硕士研究生，林业助理工程师，从事森林生态研究,E-mail:.。通讯作者：韦建杏（1 9 7 9-），男，本科生，林业工程师，从事热带植物研究，E-mail:.。文献标识码：BFengMu Experimental Forest FarmTian Leyu,Wei Jianxing林业研究doi:10.3969/j.issn.1672-0938.2023.02.004根毛所完成；根系还在物质运输、同化物分配等方面起着重要作用，还能向土壤输送有机物等物质改热带林业2023年6 月第51 卷第2 期善土壤质量 2-4。根系分布是指根在空间梯度上的分布情况，其分布特征决定了植物与土壤环境之间作用面的大小5,直接反映了植物对土壤水分和养分的利用情况 6-7 。森林根系生物量是指森林中某个时间段和特定面积内森林土壤中根系的干物质量；一般而言，根系生物量越大，特别是细根生物量越大，其吸收水分和养分的能力就越强,对植物生长越有利 8-9 。海南省枫木实验林场树木园创建于2 0 世纪6 0年代初，数十年来共引种栽培1 1 3 科42 3 属1 1 0 0 多个树种，收集了许多具有很高木材使用价值、药用价值和观赏价值等的热带珍稀树种，如坡垒（Hopeahainanensis）、铁凌（Hopea reticulata)、伯乐树(Bretschneidera sinensis）、海南油杉（Keteleeriahainanensis）、蝴蝶树（Heritiera parvifolia)、油楠(Sindora glabra)、青梅(Vatica mangachapoi)等。此前对于树木园的相关调查多限于植物多样性等，对其树木根系状况尚无研究。文章以海南省枫木实验林场近自然经营的树木园为研究对象，对其树木根系分布特征进行探究，为树木园的合理经营和林木种质资源管护提供基础数据。1 材料与方法1.1研究地及样地概况研究区位于海南省枫木实验林场(以下简称林场)(191138N191552N,1095617E109581 5E，地处热带海洋季风气候区，属低山、丘陵地貌，海拔2 50 m40 0 m，土壤类型主要为砖红壤和赤红壤。年平均气温2 4，年降雨量1 50 0 mm2500mm10。在树木园中树木生长健康的地块随机设立3 个调查样地，样地概况见表1。表1 样地概况Tab.1 Plot General Situation样地编号坐标19 1243.32 NS-1109 57 45.22 E19 12 14.43 NS-2109 57 18.31 E191229.37NS-3109 57 22.51 E1.2研究方法在选定的样地内，采用样方挖掘法，在每个样地内随机选择3 个样点（样点位于周围几棵树的几何中心），按照深度（d)将土壤分为5层（0 d10cm、1810cmd20cm、2 0 c m d 3 0 c m、3 0 c m d 50 c m 和50cmd100cm），分别记为S1、S2、S3、S4、S5土层，每层长宽为3 0 cm和40 cm。用剖面法取土样，分层挖掘土壤，并挑出全部根系。根系挑出后取部分土样带回冲洗干净，挑出剩余根系，根据土壤重量计算所遗漏的根系总量，降低实验误差。根样取回后先在清水中浸泡冲洗，并过0.2 mm筛使根与大部分土壤、杂质分离，然后放入清水中利用网勺和镊子根据根的外形、颜色和弹性区分死根和活根，将死根挑除。根系冲洗后，利用游标卡尺将根系按直径分为细根（0 2 mm）、中根（2 mm 粗根 中根，而S4和S5土层的根系生物量TROPICAL FORESTRY密度则表现为粗根 细根 中根。S1和 S2土层中,细2.3根系拟合方程根、中根和粗根的生物量密度均差异显著；S3和S4用二次曲线、指数曲线、对数曲线和复合曲线等土层则是细根和粗根差异不显著，但与中根差异显曲线函数模型对树木园各径级树木根系生物量密度著；S5土层则是细根、中根和粗根之间差异不显著。(y）与土层深度（d)进行拟合，以F值和R评定模由S1至S5土层，细根占各土层生物量的比例型的拟合程度，选出最适合估计各径级根系生物量分别为50.2 2%、48.6 4%、49.2 2%、3 7.8 4%、3 4.57%；中密度垂直分布的回归模型。结果表明，指数曲线模型根为1 8.42%、1 8.0 4%、1 6.0 3%、2 0.1 3%、2 1.1 8%；粗根ln(y)=a+bXd对细根、中根和全根拟合效果最好，为3 1.3 6%、3 3.3 2%、3 4.7 4%、42.0 3%、44.2 2%。说明细对数曲线模型y=a-bXln(d)对粗根拟合效果最好。根在S1、S2 和S3土层中都占主要部分（均在树木园总的根系生物量密度的回归方程为ln（y）=48.64%以上）；粗跟则在S4和S5土层中占主要部7.14-0.04X d。分，均在42.0 3%以上。且随土层加深，细根在各土层中所占比例逐渐减小，粗根逐渐增大。说明树木园树木细根在较浅土层中更占优势。表2 根系生物量密度Tab.2Root Biomass Density生物量密度/(g/m)土层细根(02mm)S1378.69 73.08aAS2331.02 66.13aAS3199.60 64.72aBS497.53 35.34abcS510.22 3.44aD合计115.55注：小写字母不同，表示同一土层中，不同直径根系的生物量密度差异显著；大写字母不同，表示不同土层中，相同直径根系的生物量密度差异显著（=0.05)；S1：土层深度0 d10cm;S2:10cmd20cm；S3：土层深度2 0 cmd30cm；S4：土层深度3 0 cmd50cm；S5：土层深度50 cmd100cm。2.2根系累积百分数由图1 可知，0 2 0 cm土层内各径级根系生物量占总根系生物量的比重均在52.2 7%及以上；0 3 0 c m 土层内各径级根系生物量占总根系生物量的比重均在6 8.1 7%及以上。说明0 2 0 cm深的土壤表层是树木园树木根系的主要分布区，且大部分根系分布于0 3 0 cm深的土壤中。100.0010092.62%8060F40F20F26.68010Fig.1Root CumulativePercentVOL.51NO.2 Jun.2023表3 根系拟合方程Tab.3RootFittingEquation根系曲线类型细根指数曲线中根指数曲线粗根指数曲线全根指数曲线中根粗根(2mm5mm)(5mm10mm)138.87 23.12cA236.43 49.41bA122.77 26.52cA226.73 67.30bAB65.02 20.64bB140.87 34.09aBC51.90 19.65bB108.3433.88aC6.264.8aC13.07 10.63aD46.1888.6168.1752.2720图1 根系累积百分数回归方程1n(y)=6.500.05Xd1n(y)=5.38-0.04Xd1n(y)=5.98-0.04Xd1n(y)=7.14-0.04 Xd 合计3 结论与讨论(010mm)754.00 92.10A680.53 124.04A405.49 84.94B257.77 60.65C29.56 16.03D250.34细根中根一粗根一全根3050土层深度/cm林业研究R20.9780.9630.9450.9683.1结论树木园树木根系主要分布在0 3 0 cm深的土层中（占比7 3.50%），且随土层加深，各径级根系的生物量密度均显著降低。因此，在对林场树木园的树木进行管护时，根据其根系分布特征，0 3 0 cm深的土壤是进行水肥管理和管护的重点区域。3.2讨论众多研究表明，森林植物根系密度往往随着土层深度的增加而递减1-1 2 。该研究中，树木园的树木根系生物量密度随着土层加深而显著下降，这与前人的研究一致。该研究中0 2 0 cm和0 3 0 cm土层深度的根系分别占总根系的57.3 0%和7 3.50%，说明树木园的树木根系主要分布在0 3 0 cm深度的土层。此外，细根生物量占根系总生物量的比重为46.16%，说明细根是树木园树木根系的主要组成部分。研究表明，森林土壤根系的分布与土壤水分、养分等理化性质显著相关 1 3-1 4,大部分根系分布于土壤表层是因为土壤养分在表层聚集，树木根系为获得更多养分，分布趋于土壤表层 1 5。所以林场树木园的大部分树木根系分布于0 3 0 cm深的土层，可100能是因为地处热带海洋季风气候区，气候温暖湿润，且树木园枯枝落叶较多、地表的腐殖质等养分较土19P0.001*0.003*0.006*0.002*热带林业2023 年 6 月第 51 卷第 2 期层深处充足，树木根系在较浅土壤中能获得充足的水分与养分，故而分布较浅。参考文献1北京林学院.土壤学 M.北京：中国林业出版社,1 9 9 2.2李相君.目标树经营对马尾松人工林细根形态、生物量及碳氮分布格局的影响 D.成都：四川农业大学,2 0 1 9.3 JIANG Y F,YIN X Q,WANG F B.The influence of littermixing on decomposition and soil fauna assemblages in a Pinuskoraiensis mixed broad-leaved forest of the ChangbaiMountains,China J.European Journal of Soil Biology,2013,55(1):28-39.4荐圣淇,赵传燕，方书敏,等.陇中黄土高原主要造林树种细根生物量分布.应用生态学报，2 0 1 4,2 5(0 7)：1 9 0 5-1 9 1 1.5肖义发,欧光龙,辉.林木细根生物量分布及其动态研究综述.林业调查规划，2 0 1 3,3 8（1)：3 4-3 8,57.6FITTER A.Characteristics and function of root systems C./Waisel Y,Eshel A,Kafkafi U.Plant Roots:The Hidden Half.2nd ed.New York:Marcel Dekker,Inc.,1996:1-20.7王俊明，张兴昌.退耕草地演替过程中植被根系的动态变化及其垂直分布.中国水土保持科学，2 0 1 0,8(4)：6 7-7 2,8 5.8YADVINDER M,CHRISTOPHER D,DAVID G.Theallocation of ecosystem net primary productivity in tropicalforestsJ.Philosophical Transactions of the Royal Society B,2011,366(1582):3225-3245.9WANG R L,CHENG R M,XIAO W F,et al.InfluencingFactors of Fine Root Production and Turnover in ForestEcosystemJ.Chinese Forestry Science and Technology,2012,11(3):43-44.10王牌，苟志辉,农寿千,等.海南中部丘陵区热带次生林物种多样性及区系分析.热带作物学报,2 0 1 8,3 9(4):8 0 2-808.11 JACKSON R B,CANADELL J R,EHLORINGER J R,etal.A global analysis of root distributions for terrestrial biomesDJ.Oecologia,1996,108(3):389-411.12CLAUS A,GEORGE E.Effect of stand age on 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