日本扁柏与柳杉细根原形成层解剖特征随土壤深度（100 cm）的变化规律及其功能意义

《Journal of Forest Research》：Identifying anatomical traits of root orders in Chamaecyparis obtusa and Cryptomeria japonica at soil down to a 100?cm depth: exploration of the protoxylem variation within the fine-root system

本研究针对森林深层细根功能性状认知不足的问题，由研究人员开展了关于日本扁柏（Chamaecyparis obtusa）与柳杉（Cryptomeria japonica）不同根序（1-3级）细根在0-100 cm土壤剖面中原形成层组（PGs）变化的解剖学研究。结果表明，C. obtusa深层根中四原型（tetrarch）比例增加，暗示其深根寿命可能更长；而C. japonica的PGs比例不随深度变化，揭示了针叶树深层根解剖性状的种间差异，为理解森林地下碳循环提供了重要依据。

　　

在森林生态系统中，细根的原形成层（protoxylem）主要起源于根尖分生组织。根据原生木质部脊（pole）的数量划分的原形成层组（Protoxylem Groups, PGs），已被证实是衡量根系功能性状（尤其是单根寿命）的有效指标。然而，关于野外森林深层根系行为的研究仍较为缺乏。

本研究旨在探究针叶树日本扁柏（Chamaecyparis obtusa）和柳杉（Cryptomeria japonica）人工林中，根系解剖性状（特别是PGs）是否随土壤深度（深达100 cm）发生变化。研究人员开挖了深达100 cm的土壤剖面，并将其划分为三层：表层（0–20 cm）、中层（20–50 cm）和底层（50–100 cm）。从各层采集了第1至第3级细根（以具根尖的根定义为第1级根），并制作横切面观察计数其原生木质部脊的数量，进而将PGs分为四类：二原型（diarch，例如2个脊）、三原型（triarch）、四原型（tetrarch）和五原型（pentarch）。

通过计算各根序和各土层中不同PGs类型所占的比例，研究发现：对于C. obtusa，四原型（tetrarch）根的比例从表层到底层逐渐增加。这表明C. obtusa的根系在深层土壤中可能演化出了更优化的解剖结构，从而呈现出寿命延长的趋势。相比之下，C. japonica各根序的PGs比例并未随土壤深度发生显著变化。

这项研究揭示了一个重要现象：在针叶林中，深层根的解剖性状并不总是与浅层根表现出相同的特征，这对于深入理解森林地下生态过程具有重要启示。