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布根方式及根系径级对根土复合体抗剪性能的影响

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水土保持通报 2012年第1期32卷 42-44页

作者：胡敏李为萍史海滨梁建财内蒙古农业大学职业技术学院内蒙古包头014109 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018

以沙地柏根系及其土壤所构成的根土复合体为研究对象,通过根土复合体的室内直剪试验,研究了沙地柏根的不同径级、不同布置方式对根土复合体抗剪性能的影响。结果表明,在不同法向应力作用下,有根系存在的根土复合体抗剪强度均明显高于无... 详细信息

以沙地柏根系及其土壤所构成的根土复合体为研究对象,通过根土复合体的室内直剪试验,研究了沙地柏根的不同径级、不同布置方式对根土复合体抗剪性能的影响。结果表明,在不同法向应力作用下,有根系存在的根土复合体抗剪强度均明显高于无根扰动土的抗剪强度。在根土复合体中,垂直存在的根系对提高土体抗剪强度的贡献大于水平存在的根系。在所含根数一致的情况下,根土复合体的抗剪强度并不与所含根系径级的大小成正比,而是随着根系径级的增大呈现递增—回落—反弹的趋势。该试验的研究可为今后沙地柏水土保持树种的栽植提供一定的技术参数及理论支撑。

关键词：根土复合体抗剪强度根系径级布根方式沙地柏

粗枝云杉不同径级根系分解过程中4种养分元素的释放特征

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应用与环境生物学报 2021年第1期27卷 8-14页

作者：彭倩任雨之张悦牟凌游成铭徐振锋四川农业大学生态林业研究所长江上游林业生态工程四川省重点实验室长江上游森林资源保育与生态安全国家林业和草原局重点实验室华西雨屏区人工林生态系统研究长期科研基地成都611130

植物根系分解是养分元素进入土壤的重要途径之一.为了解径级对根系分解过程中养分元素释放的潜在影响,以川西亚高山针叶林中的粗枝云杉(Picea asperata)为对象,采用原位分解试验,研究云杉3个径级(0-2 mm,2-5 mm和5-10 mm)根系分解过程中... 详细信息

植物根系分解是养分元素进入土壤的重要途径之一.为了解径级对根系分解过程中养分元素释放的潜在影响,以川西亚高山针叶林中的粗枝云杉(Picea asperata)为对象,采用原位分解试验,研究云杉3个径级(0-2 mm,2-5 mm和5-10 mm)根系分解过程中钾(K)、钠(Na)、钙(Ca)和镁(Mg)元素的浓度、残留率和释放率动态特征.结果表明:4种元素在冬季和生长季节释放模式不同,除Na和Ca外,其他两种元素冬季的释放率大于生长季;径级对根系元素浓度和残留率有显著影响,随着径级的增大,元素浓度通常会降低,元素残留率则有增加的趋势,K和Ca尤为明显;分解两年后,K、Na、Ca和Mg分别释放了84%-87%、62%-70%、2%-26%和34%-56%.综上所述,径级显著影响川西亚高山粗枝云杉根系养分元素的释放特征,径级效应与元素种类和季节动态有关联.(图3表1参51)

关键词：根系径级养分释放冬季生长季

油松、侧柏、白皮松根系径级结构及其与呼吸特性关系的研究

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油松、侧柏、白皮松根系径级结构及其与呼吸特性关系的研究

作者：张晶北京林业大学

学位级别：硕士

为了探索不同径级根系的吸收功能差异,论文以白皮松、油松、侧柏根系为材料,对根系的结构特征、根系呼吸特性、根系呼吸对温度和水分以及养分的短期反映进行了研究。主要研究结果如下: 直径5mm根系有相对较高的Vmax、较低的离子亲和力,... 详细信息

为了探索不同径级根系的吸收功能差异,论文以白皮松、油松、侧柏根系为材料,对根系的结构特征、根系呼吸特性、根系呼吸对温度和水分以及养分的短期反映进行了研究。主要研究结果如下: 直径根系是三树种吸收养分的主体,直径1mm根系为稳定吸收养分的主体。直径根系长度占总量的86.13.7%,根系表面积占总量的42.95.4%,0序级根系连接数和根系表面积占所有序级根系连接数和表面积的70%以上。直径根系连接数量占总量的90%以上,根系数量占总量的78.62.0%,根系累计长度占总量的69.26.7%,表面积占总量的25.40.6%。基于单位体积和干重,根系离子亲合力随着径级的增加显著提高,最大离子吸收速率相反。三个树种中,白皮松径级>5mm根系有相对较高的Vmax、较低的离子亲和力,这与其径级>5mm根系有较高的比表面积有关。各径级间总根系呼吸速率、维持呼吸和生长呼吸速率均有显著差异,白皮松、油松单位体积和干重根系总呼吸以直径>5mm根系最高,而侧柏单位体积和干重根系总呼吸、维持呼吸和生长呼吸随根系径级提高而降低。根系维持呼吸占总呼吸速率的61.09.7%。根系呼吸的Q为1.09.66,且侧柏>油松>白皮松。温度升高、水分胁迫和养分供给量,在短期内对根系呼吸均有极显著影响。其中,侧柏根系呼吸对温度的敏感度高于油松,白皮松最不敏感;侧柏和油松根系呼吸对水分胁迫的敏感程度高于白皮松,油松根系在吸收养分过程中的呼吸速率最高,即碳消耗最大。直径根系呼吸速率变化最敏感;随着NO3-浓度的提高,直径5mm根系的呼吸速率呈负幂指数降低,直径2mm根系则呈二次曲线变化形式。在比较不同树种根系呼吸速率变化中,统一和选择适当的计算基础是十分重要的,以根系表面积、根系体积和根系干重为计算基础得到的呼吸速率规律并不完全一致。

关键词：根系径级根系呼吸温度水分胁迫养分供给

高寒草甸植物群落不同根序根系特征对降雨量变化的响应

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生态学报 2022年第15期42卷 6250-6264页

作者：唐国胡雷宋小艳李香真王长庭西南民族大学青藏高原研究院成都610041 中国科学院成都生物研究所环境与应用微生物重点实验室环境微生物四川省重点实验室成都610041

根系是草原生态系统中最重要的碳库之一,分析高寒草甸植物群落生物量和地下不同径级根系碳分配特征及根系的生长特征对降雨变化的响应,有利于了解全球变化背景下高寒草甸植物根系、土壤碳氮循环及其过程。采用微根管技术原位监测5种降... 详细信息

根系是草原生态系统中最重要的碳库之一,分析高寒草甸植物群落生物量和地下不同径级根系碳分配特征及根系的生长特征对降雨变化的响应,有利于了解全球变化背景下高寒草甸植物根系、土壤碳氮循环及其过程。采用微根管技术原位监测5种降雨处理下(增雨50%:1.5P、自然降雨:1.0P、减雨30%:0.7P、减雨50%:0.5P、减雨90%:0.1P)高寒草甸植物群落和根系属性(现存量、生产量、死亡量、根系寿命和周转速率)的变化特征,结果表明:(1)降雨变化对地上植物群落生物量无显著影响,但0.5P和0.1P显著增加禾本科生物量(P根系现存量在处理间无显著差异,但随着降雨量减少呈先增加后降低的趋势。土层间不同径级根系现存量差异显著,0—10 cm土层1.5P和0.7P1级根现存量显著增加,2级和3级根现存量显著降低;在10—20 cm土层,1.0P2级根系现存量显著高于其余处理(P级根生产量(P级根和总根寿命(P根系周转随降雨量减少呈降低趋势,但无显著差异(P>0.05)。(6)结构方程模型进一步表明:根系现存量和生产量受土层和水分的直接影响,土层和养分对根系周转有负效应。综上所述,降雨量的变化并未显著改变地下总根系生物量,但少量降雨变化(0.7P、1.5P)会降低植物对2、3级根生物量的分配,投入更多资源以促进1级根的生长;而水分下降至轻度水分胁迫(0.1P),植物会减少地下各径级根系生物量的分配,保持低根系生物量消耗和低根系生长来维持其正常的生长状态,完成其正常的生态功能。

关键词：微根管根系径级根系特征高寒草甸

多年冻土区非生长季主要乔木树种根系分解及养分释放特征

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东北林业大学学报 2022年第3期50卷 42-50页

作者：刘思琪满秀玲张頔徐志鹏东北林业大学哈尔滨150040

在寒温带多年冻土区大兴安岭地区的黑龙江省漠河试验地,选择具有代表性的主要森林类型兴安落叶松(Larix gmelinii)林、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)林、白桦(Betula platyphylla)林、山杨(Populus davidiana)林为研究对象;... 详细信息

在寒温带多年冻土区大兴安岭地区的黑龙江省漠河试验地,选择具有代表性的主要森林类型兴安落叶松(Larix gmelinii)林、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)林、白桦(Betula platyphylla)林、山杨(Populus davidiana)林为研究对象;采用野外埋袋法,将4种树木3个径级(d)的根系(细根(d≤2 mm)、中根(2 mm根系质量保持率、养分元素释放率;采用三因素方差分析法,分析树种、分解时间、根系径级及各因子交互作用对根系质量保持率及碳、氮、磷元素释放率的影响;采用Pearson相关分析法,分析不同径级根系质量保持率与根系初始化学成分的相关性;探讨不同树种不同径级根系在非生长季的分解及养分释放特征。结果表明:①不同土壤深度根系质量保持率均随根系直径增大而增大,在非生长季,4个树种根系质量保持率在68.38%~92.03%之间;白桦和山杨根系分解速率高于兴安落叶松和樟子松,封冻期根系分解速率显著高于冻结期、冻融期。②非生长季4个树种根系分解N释放率在8.78%~44.03%之间,且白桦和山杨根系N释放率大于兴安落叶松和樟子松;3个土层各径级根系N释放率总体表现为中根较高。4树种根系P释放率在-16.86%~69.26%之间,且山杨根系P释放率高于兴安落叶松和樟子松;不同土层中各径级根系之间P释放规律不明显,但不同季节P释放率差异较大,在封冻期除樟子松根系出现富集以外,其它3个树种各径级根系均表现为P释放;冻结期4树种根系总体表现为P富集,冻融期除10 cm土层白桦细根出现P富集以外,其它树种各径级根系均表现为P释放。③各树种根系质量保持率,与初始C、N、P质量分数(w),以及与w(C)∶w(N)、w(C)∶w(P)均显著相关。由此可见,非生长季根系分解和N养分释放主要集中在封冻期,分别占非生长季总量的62.22%、40.65%;P释放主要集中在封冻期、冻融期,冻结期表现为P富集。

关键词：树木根系根系径级根系分解根系养分释放非生长季大兴安岭地区

两种草本植物根系对土壤力学性能及抗侵蚀能力影响规律研究

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两种草本植物根系对土壤力学性能及抗侵蚀能力影响规律研究

作者：康子健石家庄铁道大学

学位级别：硕士

高速公路建设遗留的工程问题严重制约着区域环境的发展与稳定,其中裸露边坡的退化问题尤为突出,亟需解决。水土流失防治是裸露边坡土壤防护与恢复的重要内容,而林草防护措施可以增大坡面植被覆盖,降低外界环境侵蚀力,提高土壤的抗侵蚀能... 详细信息

高速公路建设遗留的工程问题严重制约着区域环境的发展与稳定,其中裸露边坡的退化问题尤为突出,亟需解决。水土流失防治是裸露边坡土壤防护与恢复的重要内容,而林草防护措施可以增大坡面植被覆盖,降低外界环境侵蚀力,提高土壤的抗侵蚀能力,延缓边坡土壤流失,因此广泛运用在裸露边坡土壤的恢复工程中。草本植物凭借其快速生长能力及广泛适应能力,成为裸露边坡恢复的重要和首要对象。植物的地上部分能够有效抵御外界侵蚀力,而作为植物地下主体的根系在改善土壤结构、理化性质和各项性能方面更为重要。植物根系对土壤结构稳定、抗水蚀性能的作用是目前水土保持研究的一个热点问题,但研究多采用野外定位观测的方法,针对不同类型、不同径级的根系对土壤团聚体稳定和抗侵蚀能力影响的研究尚少。本研究在深入分析国内外研究成果并结合野外高速公路边坡实地调查的基础上,选取了华北地区公路边坡土壤恢复常用的2种不同根型草本植物紫花苜蓿(Medicago sativa、直根)和高羊茅(Festuca arundinacea、须根)进行不同时间(30D、60D、120D和180D)的室内培养,通过研究两种植物单种和混种条件下形成的根土复合体,分析草本植物根系的生长发育特点和垂直分布特征及其对土壤团聚体结构、理化性质、抗剪强度、抗崩解能力和抗冲刷性能的影响,揭示草本植物根系改良土壤及固土作用机制,为高速公路裸露边坡的恢复与后期监测提供科学理论依据和实践指导。研究结果如下:(1)两种根系的抗拉强度随根径的变化遵循幂函数关系,紫花苜蓿的根系抗拉强度范围为:6.81-72.61MPa,高羊茅的根系抗拉强度范围为:13.11-104.41MPa,当根径小于0.5mm时,紫花苜蓿根系的抗拉强度更高,而当根径大于0.5mm时,两种植物根系的抗拉强度无明显差异。(2)随着生长时间的增加,植物处理土壤中的RLD、RSAD、RVD和RMD均不断增大,其中径级的根系密度占比较高。与紫花苜蓿相比,高羊茅根系有着更高的细根(1mm)的密度较低。紫花苜蓿根系早期生长发育较快,在生长30天时有着较高的密度,而高羊茅根系在生长后期(120D、180D)的根系密度更高。随着土壤深度的增大,单种高羊茅处理的RLD不断增长,而单种紫花苜蓿和混种处理的RLD先增大后减小,在10-15cm深度范围内RLD达到最大。各处理径级根系密度随深度呈增长趋势,而其余径级的根系密度随深度呈降低趋势。(3)两种草本植物根系的生长发育提高了各深度范围内土壤的含水率、孔隙度和有机质含量,降低了土壤容重。各植物处理土壤有机质含量随根系生长时间先增大后降低,同时表层土壤(0-5cm)的有机质含量明显高于其余深度土壤。各植物处理土壤的理化性质无明显差异,根系参数与土壤密度和含水率显著正相关,与土壤孔隙度显著负相关,而>0.5mm的根系参数与土壤孔隙度显著正相关,与土壤密度和含水率显著负相关,此外,土壤有机质含量与各径级根系密度均呈正相关,但仅与RLD显著正相关。(4)两种草本植物根系的生长发育提高了土壤团聚体的机械和水稳定性,同时随着培养时间和土壤深度的增加,含根处理土壤的团聚体水稳定性均不断增加。植物生长30天时,单种高羊茅处理土壤的各项团聚体稳定性指标均低于单种紫花苜蓿和混种处理,其余生长时期单种高羊茅土壤的团聚体稳定性均维持在较高水平。RLD和RSAD是反映土壤团聚体稳定性变化的良好指标,其中径级的根系对于提高团聚体稳定性的贡献最大。各径级根系参数与团聚体水稳定性指标均为正相关,同时相关性随着根系直径的增大而减小。团聚体的机械稳定性对细根有更大的需求,只有根系参数才与团聚体机械稳定性指标正相关,而粗根(>1mm)密度的增加不利于团聚体的机械稳定性。(5)两种草本植物的根系能提高各深度范围土壤的抗剪强度,不同深度,三种处理(ST、SA和M)的粘聚力增量(8的范围为:0.620-8.138KPa,内摩擦角增量的范围为:2.124-4.162。混种处理对土壤抗剪强度的提升介于两个单种处理之间,但整体更接近单种紫花苜蓿处理。高羊茅根系(须根)对于土壤黏聚力的提升幅度高于紫花苜蓿根系(直根),而对于内摩擦角的提升幅度低于紫花苜蓿根系。相关性分析结果表明,土壤中径级的根系密度增加能够有效提高土壤粘聚力,而>0.5mm的根系密度增加能够有效提高土壤内摩擦角。(6)两种草本植物的根系生长显著提高了各深度范围土壤的抗崩解和抗冲刷能力,尤其是高羊茅根系。单种高羊茅处理土壤崩解量在不同时刻均低于单种紫花苜蓿和混种处理,而单种紫花苜蓿和混种处理的崩解剩余质量随时间的变化曲线整体趋势一致。不同深度,单种高羊茅处理对土壤总崩解量的降低比率在55.8-63.2%的范围内,单种紫花苜蓿处理的降低比率在39.8-48.8%范围内,而混种处理的降低比

关键词：草本植物根系径级根系构型土壤团聚体抗剪强度土壤崩解水流冲刷

黄河河岸带5种植物类型根系结构特征对土壤渗透性的影响

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中国水土保持科学 2020年第5期18卷 1-8页

作者：桑凯新胡淦林黄超杨喜田郭二辉河南农业大学林学院郑州450002

河岸植被缓冲带在涵养水源和保持水土方面具有重要的生态服务功能。为探讨河岸带不同植物类型根系结构特征与土壤渗透性之间的关系,在黄河下游河岸带郑州段选取5种单一植物的土壤和根系(0~10、10~20和20~30 cm)进行研究。结果表明:1)0~1... 详细信息

河岸植被缓冲带在涵养水源和保持水土方面具有重要的生态服务功能。为探讨河岸带不同植物类型根系结构特征与土壤渗透性之间的关系,在黄河下游河岸带郑州段选取5种单一植物的土壤和根系(0~10、10~20和20~30 cm)进行研究。结果表明:1)0~10 cm土层土壤渗透性为狗牙根>白茅>芦苇>艾蒿>水莎草;10~20和20~30 cm土层土壤渗透性为白茅>芦苇>艾蒿>狗牙根>水莎草。2)随着土层深度增加,狗牙根和水莎草根系结构特征参数和土壤渗透性逐渐降低,艾蒿则相反,而芦苇和白茅呈先增高后降低的趋势。3)根系直径在0.5~2 mm范围内的根系特征参数与土壤入渗特征指标之间存在显著线性相关性(P径介于0.5~2 mm的根系对土壤渗透性的改善作用最好。

关键词：土壤入渗根系特征根系径级水土保持黄河河岸带

丹江口库区不同植被类型地表根系对土壤渗透性的影响

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中国水土保持科学 2016年第3期14卷 35-44页

作者：闫东锋王德彩杨喜田河南农业大学林学院郑州450002

为研究地表根系结构特征及其对土壤渗透性的影响,通过对丹江口库区针阔混交林、灌木林、针叶林和阔叶林35块样地进行地表土壤（0～10和10～20 cm土层）和根系采集和室内实验,分析4种植被类型根系结构特征、土壤渗透特性及其相互作用关系... 详细信息

为研究地表根系结构特征及其对土壤渗透性的影响,通过对丹江口库区针阔混交林、灌木林、针叶林和阔叶林35块样地进行地表土壤（0～10和10～20 cm土层）和根系采集和室内实验,分析4种植被类型根系结构特征、土壤渗透特性及其相互作用关系,并建立回归方程。结果表明：4种植被类型土壤0～10土层的土壤初渗率和稳渗率均高于10～20 cm土层;土壤0～10和10～20 cm土层土壤初渗率和稳渗率在不同植被类型间均表现相同趋势,即阔叶林〉针阔混交林〉灌木林〉针叶林;不同植被类型土壤初渗率、稳渗率等指标均与根长密度和根表面积密度存在显著的线性相关性（P〈0.05）;根系直径在0.5～5 mm范围内的根系结构特征参数与土壤入渗特征指标之间存在显著的线性相关性（P〈0.05）;在Kostiakov入渗模型中,直径介于0.5～5 mm不同径级的根长密度和根表面积密度与b值正相关,与a值负相关。丹江口库区阔叶林和针阔混交林土壤渗透性能优于灌木林和针叶林,4种不同的植被类型土壤入渗特征值均随根系结构参数值增大而增大,且直径在0.5～5 mm径级范围内的根系对土壤渗透能力的增强作用最明显。

关键词：植被类型土壤入渗根系特征入渗模型根系径级丹江口水库河南

不同分类系统下油松幼苗根系特征的差异与联系

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植物生态学报 2010年第12期34卷 1386-1393页

作者：刘莹王国梁刘国彬曲秋玲袁子成西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

植物根序和径级不仅反映细根的形态结构,而且能反映根系的一些生理特征,如细根寿命和周转等。该文以二年生油松(Pinus tabulaeformis)幼苗根系为研究对象,系统比较了根序分类方法和径级分类方法在描述根系特征上的优缺点,探索了两者之... 详细信息

植物根序和径级不仅反映细根的形态结构,而且能反映根系的一些生理特征,如细根寿命和周转等。该文以二年生油松(Pinus tabulaeformis)幼苗根系为研究对象,系统比较了根序分类方法和径级分类方法在描述根系特征上的优缺点,探索了两者之间的内在联系。结果表明:二年生油松幼苗最多可包括6级根序,直径的变化范围为0.169–3.877mm。按根序划分,I–VI级根序的总根长和总根表面积主要集中在前3级根序,这3级根序的根占总根长的78.77%和总根表面积的62.72%。前3级根序的比根长是后3级根序比根长的1.3–3.0倍,比根面积是后3级比根面积的1.0–1.5倍。按常用的径级(以0.5、1.0、1.5和2.0mm为阈值)划分方法,油松幼苗大部分根系直径≤1.5mm,此区间细根的根长和根表面积占总根长的93.76%和总根表面积的84.35%。直径≤1.5mm的细根平均比根长是>1.5mm细根比根长的3–7倍,比根面积的1.5–3.0倍。由于油松根序和径级之间有显著的指数关系,依据径级最大程度反映根序的原则,提出了新的径级划分方法,即以0.4、0.8、1.3和2.0mm为阈值对油松幼苗根系径级重新进行划分。此时,上述区间可分别包括I级、II级、III级、IV级、V级根序中根尖数的93.22%、86.37%、75.96%、70.47%和76.67%。同时也可分别涵盖各径级根长的89.34%–70.83%、根面积的86.01%–76.12%以及体积的87.73%–76.12%。此时,根系不同径级与根序之间可以建立起良好的对应关系。这些结果表明,通过合理划分径级区间可以较好地反映根序特征。

关键词：油松根系特征根系径级根系生态学根序