中国冷杉人工林的根系空间分布与林分结构形成：不同坡位下土壤水分和养分的变化

《European Journal of Forest Research》：Root spatial distribution and architectural formation of Chinese fir plantations: changes in soil water and nutrients based on different slope positions

中国杉人工林根系适应性研究揭示：16年生长杉根系在中坡分布最广（水平2.58±0.18m，垂直1.49±0.15m），表层土壤磷含量随坡位升高而递减（上坡91.30%，中坡100%，下坡107.50%），土壤湿度下坡达25.86%。研究证实富养分环境促进植物整体生长但抑制根生物量占比（下坡仅68.89%）。根-土互作机制对植物适应性和土壤管理策略具有重要指导意义。

　　

摘要

通过有效的造林和管理措施来改善森林土壤质量仍然是全球面临的一个挑战，理解树根与其周围土壤环境之间的相互作用至关重要。然而，森林树根与不断变化的土壤条件之间的动态关系尚未得到充分了解。本研究探讨了中国杉（Cunninghamia lanceolata）的根系在应对土壤水分和养分变化时的适应性特征。我们在不同坡位上建立的16年生中国杉人工林中，研究了根系的分布、结构、生物量分配以及相关的土壤性质。研究结果表明，富含养分的表层土壤（0–20厘米）在不同坡位上的养分含量存在显著差异，其中上坡的养分含量较低。例如，上坡的磷含量仅为中坡和下坡的91.30%和87.50%。此外，随着坡位的降低，土壤含水量增加，在下坡处的土壤含水量达到了15.87–25.86%。根系的分布在中坡最为广泛，水平根系和垂直根系的延伸范围分别为2.58±0.18米和1.49±0.15米。在所有坡位上，中国杉的根系均表现出鱼尾状的分支结构。随着坡位的降低，土壤中的水分和养分资源变得更加丰富，但根系生物量占总植物生物量的比例却有所下降。在下坡处，根系生物量仅占上坡和中坡的68.89%和84.56%。这些结果强调了理解根系-土壤相互作用对于优化根系发育和植物适应性的重要性。根据具体场地条件调整水分和养分管理策略，可以在不同的环境限制下提升中国杉的根系结构和生产力。