【摘 要】
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研究森林生态系统中地下部分的研究,往往是各个层次研究的重点。但对地下部分根系的研究,尤其是细根的研究较地上部分相对薄弱。细根不仅是森林净初级生产力的重要“汇”,也是土壤碳和养分的主要“源”,是研究森林生态系统能量流动和物质循环的关键环节。而对细根动态（包括细根生物量、生产量、分布、周转、呼吸和分解等）的研究中,由于细根分类方法各具优缺点且难以统一,限制了对细根分解规律和机制的阐明;对森林生态系统细
【基金项目】
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国家重点研发计划子课题“马尾松土壤根系与微生物对林分结构与经营措施的效应”（项目编号:2016YFD0600204）； 中央级公益性科研院所专项子课题“‘长江经济带’生态保护技术集成与应用”（项目编号:CAFYBB2017ZA002）；
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研究森林生态系统中地下部分的研究,往往是各个层次研究的重点。但对地下部分根系的研究,尤其是细根的研究较地上部分相对薄弱。细根不仅是森林净初级生产力的重要“汇”,也是土壤碳和养分的主要“源”,是研究森林生态系统能量流动和物质循环的关键环节。而对细根动态（包括细根生物量、生产量、分布、周转、呼吸和分解等）的研究中,由于细根分类方法各具优缺点且难以统一,限制了对细根分解规律和机制的阐明;对森林生态系统细根生物量、产量和周转的研究主要集中在温带和北方森林,而对热带和亚热带森林的研究较少;同时,在森林生态系统中,根系生物量的测定数据较多,但与土壤呼吸同步测定的数据仍较少;且由于分离林木根系呼吸和微生物呼吸方法的限制,减少干扰研究系统的同时,并准确测量和估算土壤呼吸中根系、细根和微生物的呼吸成为研究重点。因此对林木细根动态进行系统性研究,为更好的了解林木细根生物量的空间分布格局以及对土壤养分空间异质性的反应,对营林措施的选择,森林生态系统的能量流动及物质循环提供了科学的参考依据。马尾松作为本土先锋树种,在中国亚热带有着广泛的分布。三峡库区地处长江中游,是我国生态环境保护的重点区域,而马尾松林是三峡库区面积最大的森林植被类型之一。（1）利用根袋法,探讨不同径级和不同序级的细根在360天分解期内细根的分解动态和养分释放率（C和N）,研究分解速率与细根初始碳组分含量及细根初始元素含量的相关性;并对比根径法和根序法,对马尾松细根分解进行研究,探究两种分类方法在细根分解规律和养分释放动态上的异同点。（2）利用根钻法和动态气室法,探讨不同径级和不同土壤层中的细根随季节变化的生长规律,对影响马尾松细根生产和周转的因子加以比较和讨论;并对细根生物量与土壤呼吸的相关性进行研究。（3）利用根系生物量和土壤呼吸的相关性外推出根系呼吸及细根呼吸占土壤总呼吸的比例等结果;进一步确定土壤微生物呼吸与微生物总数、菌群及土壤呼吸与林木参数的关系。主要的研究结果如下:（1）不同径级细根分解速率差异显著;不同径级的细根的分解速率与初始N浓度和酸不溶性物质（AUR）含量呈显著负相关;在分解初期,细根的初始C:N比值在45.47到59.42之间,N元素呈现持续释放的状态,C:N比值逐渐下降,细根的初始C:N比值显著高于59.42时,N元素呈现持续富集的状态,C:N比值逐渐下降;在分解后期,不同径级的细根的C:N比值都逐渐减少并趋于37.37,随后C:N比值呈现上升趋势,初始C:N比值在45.47到59.42之间的细根N元素呈现富集现象,而显著高于59.42的细根N元素呈现释放现象;不同径级细根的周转率随细根直径的增大而减小,0.00～0.45 mm细根的周转率分别是0.45～0.98 mm和0.98～2.00 mm细根周转率的1.35倍和2.16倍。与大径级细根相比,小径级细根的分解速率较慢,细根的年产量和周转率较快,向土壤中释放C、N元素的量较多,有利于土壤有机C循环和养分N循环;不同径级细根分解过程中,N的释放或富集发生在临界C:N比值;与大径级细根相比,小径级细根的初始N浓度较高和C质量较低,抑制细根的分解速率,细根的C质量和N质量共同作用于细根的异速分解。（2）两种分类方法,在细根分解过程中（0到240天）,细根N,P,K,Ca和Mg浓度及C:N比值动态变化相似;而在第240到360天的分解过程中,细根组织营养元素浓度和C:N比值的动态变化相异;然而,不同的分类方法,得出的细根分解规律是一致的。（3）三个不同径级的细根生物量在0～10和10～20cm土层中的季节性变化显著。土壤呼吸主要受土壤温度、湿度和细根生物量季节性变化的影响;其中土壤温度和细根生物量对土壤呼吸具有促进作用,而土壤湿度对土壤呼吸具有抑制作用。根系外推法分离根系呼吸占土壤总呼吸的52.85%,微生物呼吸占土壤总呼吸的11.34%;与同一地区,壕沟法的研究结果略有差异,但基本一致。通过对不同胸径马尾松水平方向和不同方位的根系生物量测定与对应的土壤呼吸建立起相关关系,用根系外推法分离根系呼吸具有可行性。并且,在最大程度上减少对研究系统的干扰的前提下,估算得到土壤异氧呼吸。（4）夏季凋落物呼吸速率占土壤总呼吸的35.81%,细根呼吸占土壤总呼吸的41.2%。马尾松林木胸径平方和离采样点距离的比值能够解释11.6～31.2%的土壤呼吸速率,与细根生物量能够解释15.3%～30.7%的土壤呼吸速率基本一致。土壤呼吸和微生物呼吸昼夜变化都呈单峰型。微生物拷贝数与土壤异养呼吸正相关,菌群变化是异养呼吸的驱动因素之一,物种多样性丰富度与异养呼吸正相关。总之,用调和后的径级法研究马尾松细根分解规律及其背后作用机制具有可行性。且不同径级或序级细根的异速分解,主要归结于细根组织C质量和N质量的共同作用。通过对不同胸径马尾松水平方向和不同方位的根系及细根生物量测定与对应的土壤呼吸建立起相关关系,用根系外推法分离根系及细根呼吸具有可行性。通过林木参数与土壤呼吸建立关系,并分离和估算细根呼吸,还需进一步的研究和考证。
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