不同种源和家系红皮云杉细根形态与生物量垂直分布特征

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2024.03.007

植物研究 ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (3): 380-388.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.03.007

不同种源和家系红皮云杉细根形态与生物量垂直分布特征

高艳如¹, 王军辉², 麻文俊², 王福德³, 安三平⁴, 谷加存¹()

^1.东北林业大学林学院，森林生态系统可持续经营教育部重点实验室，哈尔滨 150040
^2.中国林业科学研究院林业研究所，林木遗传育种全国重点实验室，国家林业和草原局林木培育重点实验室，北京 100091
^3.黑龙江省林业科学研究所，哈尔滨 150081
^4.甘肃省小陇山林业科学研究所，甘肃省次生林培育重点实验室，天水 741022

收稿日期:2024-01-31 出版日期:2024-05-20 发布日期:2024-05-14
通讯作者: 谷加存 E-mail:gjcnefu@163.com
作者简介:高艳如（1999—），女，硕士研究生，主要从事森林培育研究。
基金资助:
国家“十四五”重点研发计划课题(2022YFD2200303)

Characteristics of Fine Root Morphology and Biomass Vertical Distribution from Different Provenances and Families of Picea koraiensis

Yanru GAO¹, Junhui WANG², Wenjun MA², Fude WANG³, Sanping AN⁴, Jiacun GU¹()

^1.Key Laboratory of Sustainable Forest Ecosystem Management of Ministry of Education，School of Forestry University，Harbin 150040
^2.Key laboratory of Tree Breeding and Cultivation of the National Forestry and Grassland Administration，State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding，Research Institute of Forestry，Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091
^3.Institute of Forestry Science of Heilongjiang Province，Harbin 150081
^4.Provincial Key Laboratory of Secondary Forest Cultivation，Gansu Xiaolongshan Mountain Research Institute of Forestry，Tianshui 741022

Received:2024-01-31 Online:2024-05-20 Published:2024-05-14
Contact: Jiacun GU E-mail:gjcnefu@163.com

摘要/Abstract

摘要：

为揭示不同种源和家系红皮云杉（Picea koraiensis）细根（直径≤2 mm）形态和生物量垂直分布特征，以黑龙江省林口县青山林场4个种源（纬度从低到高分别为穆棱、林口、金山屯、乌伊岭）30个家系的24年生红皮云杉试验林为研究对象，采用根钻法研究了不同土壤深度（h）（表层：0<h≤10 cm，亚表层：10 cm<h≤20 cm，底层：20 cm<h≤30 cm）细根形态和生物量垂直分布规律。结果表明：不同种源红皮云杉细根形态特征存在显著差异，而同一种源不同家系间比根长和根组织密度存在显著差异。在种源水平，所有土层根平均直径均以穆棱种源最粗，比根长和根组织密度则均是林口种源最大。在家系水平，0<h≤10 cm土层根直径W035最粗、CK-2最细，比根长CK-2最大、W043最小，根组织密度J082最高、M515最低。不同种源和家系红皮云杉根组织密度和比根长均随土层加深而减小，而根直径随土层的加深有增大的趋势。4个种源的细根总生物量平均值为33.56 g·m^-2，其中林口种源细根生物量最大（39.04 g·m^-2），金山屯种源细根生物量最小（32.52 g·m^-2），呈现出非连续的地理变异。细根生物量均随土层的加深而减小，土壤表层根系生物量占总生物量的比例平均为77%。相比较，低纬度的穆棱种源各家系细根生物量在土壤亚表层和底层分布比例较高，高纬度的乌伊岭和金山屯种源各家系细根生物量在土壤表层分布比例较高，表明温度较低地区的红皮云杉倾向于将细根分布在资源丰富的土壤表层。

关键词: 红皮云杉, 种源, 家系, 细根形态, 细根生物量。

Abstract:

In order to reveal the characteristics of fine root（diameter ≤2 mm） morphology and vertical distribution of biomass from different provenances and families of 24-year-old Picea koraiensis， the soil core method was used to determine fine root morphology and biomass at different soil layers（surface layer： 0<h≤ 10 cm， subsurface layer： 10 cm<h≤20 cm， bottom layer： 20 cm<h≤30 cm） in 30 families from four provenances（Muling， Linkou， Jinshantun， and Wuyiling from low to high latitude） in Qingshan Forest Farm， Linkou County， Heilongjiang Province， China. The results showed that there were significant differences in all fine root morphological traits among different provenances， and specific root length and root tissue density exhibited significant differences among families within provenance. At the provenance level， the average root diameter of Wuyiling provenance was the thickest at all soil layers， whereas specific root length and root tissue density of Linkou provenance were the largest. At the family level， in 0<h≤10 cm soil layer， root diameter of W035 was the thickest， that of CK-2 was the thinnest， specific root length of CK-2 was the longest， that of W043 was the shortest， root tissue density of J082 was the highest， that of M515 was the lowest. Root tissue density and specific root length of different provenances and families of P. koraiensis decreased with the increase of soil layer， while root diameter increased. The total fine root biomass（all three soil layers） across the four provenances was 33.56 g·m^-2 on average， with the maximum occurring in Linkou provenance （39.04 g·m^-2） and the minimum in Jinshantun provenance（32.52 g·m^-2）， showing inconsecutive geographical distribution. Fine root biomass decreased with soil layer increasing， and root biomass at the surface soil layer accounted for 77% of the total biomass on average. In comparison， the low-latitude provenance of Muling tended to distribute greater fine root biomass at the subsurface and bottom soil layers， while the high-latitude provenances of Wuyiling and Jinshantun had higher fine root biomass at the surface soil layer， indicating that P. koraiensis originated from cold site tended to allocate more fine roots at the fertile surface soil.

Key words: Picea koraiensis, provenance, family, fine root morphology, fine root biomass

中图分类号:

S792.41

高艳如, 王军辉, 麻文俊, 王福德, 安三平, 谷加存. 不同种源和家系红皮云杉细根形态与生物量垂直分布特征[J]. 植物研究, 2024, 44(3): 380-388.

Yanru GAO, Junhui WANG, Wenjun MA, Fude WANG, Sanping AN, Jiacun GU. Characteristics of Fine Root Morphology and Biomass Vertical Distribution from Different Provenances and Families of Picea koraiensis[J]. Bulletin of Botanical Research, 2024, 44(3): 380-388.

图/表 5

表1

表2

图1

表3

图2

参考文献 37

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种源 Provenance	北纬度 Latitude/ （°）	东经度 Longitude/ （°）	年均温 Mean annual temperature/ ℃	年降水量 Mean annual precipitation/ mm	树高 Height/m	胸径 Diameter at the breast height/ cm	土壤pH Soil pH	土壤全氮 Soil total nitrogen/ （g·kg^-1）	土壤全磷 Soil total phosphorus/ （g·kg^-1）	家系号 Family number
穆棱 Muling（M）	44.83	130.53	3.6	557	6.7±0.1	9.3±1.3	5.5±0.3	8.5±0.2	0.9±0.1	M516、M543、M028、M95002、M523、M505、M515、M030、M530
林口 Linkou（CK）	45.46	130.56	3.2	650	6.2±0.1	7.6±0.1	5.7±0.3	8.4±0.2	0.8±0.2	CK-1、CK-2、CK-3
金山屯 Jingshantun（J）	47.60	129.82	0.4	630	6.7±0.4	9.5±0.2	5.5±0.2	8.7±0.3	0.9±0.2	J082、J076、J079、J059、J066、J075、J080、J083、J074
乌伊岭 Wuyiling（W）	48.59	129.44	-1.1	586	6.7±0.1	9.8±0.2	5.6±0.2	8.4±0.2	0.9±0.3	W043、W010、W030、W029、W039、W045、W005、W015、W035

项目 Item	穆棱（M） Muling			林口（CK） Linkou			金山屯（J） Jinshantun			乌伊岭（W） Wuyiling
项目 Item	直径 D_R/mm	比根长 S_RL/（m·g^-1）	根组织密度 R_TD/（g·cm^-3）	直径 D_R/mm	比根长 S_RL/（m·g^-1）	根组织密度 R_TD/（g·cm^-3）	直径 D_R/mm	比根长 S_RL/（m·g^-1）	根组织密度 R_TD/（g·cm^-3）	直径 D_R/mm	比根长 S_RL/（m·g^-1）	根组织密度 R_TD/（g·cm^-3）
平均值Mean	0.35a	22.67c	0.33b	0.31b	25.57a	0.31c	0.34a	22.14c	0.35a	0.34a	23.22b	0.36a
标准误Standard error	0.00	4.36	0.02	0.11	1.69	0.02	0.01	0.75	0.01	0.01	2.42	0.02
最大值Maximum	0.37	28.46	0.35	0.32	29.35	0.38	0.37	25.18	0.44	0.38	28.87	0.39
最大值对应家系 The family of the maximum	M543	M543	M543	CK-2	CK-2	CK-3	J082	J083	J082	W035	W039	W045
最小值Minimum	0.33	18.37	0.30	0.29	25.43	0.33	0.32	20.28	0.34	0.31	17.20	0.31
最小值对应家系 The family of the minimum	M515	M030	M515	CK-3	CK-3	CK-2	J066	J082	J080	W030	W043	W005
同一种源不同家系间的差异显著性 P values of ANOVA for the effect of family within provenance	0.159	0.036	0.042	0.162	0.025	0.019	0.187	0.037	0.021	0.179	0.029	0.041
变异系数C_V/%	10.0	19.0	6.0	4.0	6.0	6.0	5.0	3.0	4.0	5.0	10.0	7.0

种源 Provenance	平均值 Mean	标准误 Standard error	最大值 Maximum	最大值对应家系 The family of the maximum	最小值 Minimum	最小值对应家系 The family of the minimum	同一种源不同家系间的差异显著性 P values of ANOVA for the effect of family within provenance	变异系数 C_V/%
穆棱 Muling（M）	34.63b	8.32	48.46	M515	28.48	M530	0.026	24.0
林口 Linkou（CK）	39.04a	3.95	41.47	CK-2	27.45	CK-3	0.044	10.0
金山屯 Jingshantun（J）	32.52b	6.26	46.65	J079	22.67	J080	0.030	19.0
乌伊岭 Wuyiling（W）	38.64a	9.17	52.22	W035	23.03	W039	0.035	30.0

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不同种源和家系红皮云杉细根形态与生物量垂直分布特征

Characteristics of Fine Root Morphology and Biomass Vertical Distribution from Different Provenances and Families of Picea koraiensis

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图/表 5

参考文献 37

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