亚热带典型针叶和阔叶树种细根动态和周转对大气臭氧胁迫的响应研究

Fine roots play key role in energy and nutrient cycles in forest ecosystem, and its dynamics responds sensitively to environmental change (as higher concentration of CO2 and O3, higher temperature). Fine root turnover is a core part of terrestrial ecosystem carbon allocation pattern and process. In recent years air pollution is increasing in our country, especially the atmospheric O3 concentration , which will not only affect fine root turnover, and also have effects of soil carbon cycle. In China, there are few studies about the effect of O3 on forest species, and no studies about the effect of O3 stree on fine root turn over of forest species. Minirhizotron technique is currently a ideal tool to investigate fine root, which is widely used to observe the growth dynamics and turnover of fine roots without disturbance. In this project, typical subtropical evergreen conifer and broadleaf species are studied, using open top chamber integrated with minirhizotron technique to simulate elevated O3 stress, fine root dynamics and turnover will be researched. The effects of O3 stree on fine root dynamics and turnover and its response diference between conifer and broadleaf species to O3 will be studied.

细根是森林生态系统能量和物质循环的核心组分，细根动态对环境变化（如CO2浓度、O3浓度、温度升高）有着敏感反应，细根周转是陆地生态系统碳分配格局与过程的核心环节。近年来的空气污染加剧，特别是我国将长期面临大气O3浓度持续增加的趋势，将对森林细根动态和周转产生影响，也会影响到土壤碳循环。本研究拟在中国生态系统研究网络千烟州站（江西泰和县），以亚热带典型的常绿针叶树和阔叶树为研究对象，利用整合微根管技术的开顶式气室（OTC），模拟O3胁迫环境，研究O3胁迫下林木细根生长动态和周转变化，初步揭示针叶树和阔叶树细根动态和周转对O3胁迫的响应差异。

细根是森林生态系统能量和物质循环的核心组分，细根动态对环境变化（如CO2浓度、O3浓度、温度升高）有着敏感反应，细根周转是陆地生态系统碳分配格局与过程的核心环节。近年来的空气污染加剧，特别是我国将长期面临大气O3浓度持续增加的趋势，将对森林细根动态和周转产生影响，也会影响到土壤碳循环。本研究拟在中国生态系统研究网络千烟州站（江西泰和县），以亚热带典型的常绿针叶树马尾松和阔叶树闽楠为研究对象，利用整合微根管技术的开顶式气室（OTC），研究自然大气O3水平下林木细根生长动态和周转变化，初步揭示针叶树和阔叶树细根动态和周转对O3胁迫的响应差异。但由于试验执行中遇到的一些问题，微根管安装晚于计划，加上微根管安装后至少需要缓冲4-6个月才能获得稳定的扫描图像，导致2014年未能获得有用的扫描图像，未能获得臭氧胁迫下针叶和阔叶树细根生长动态和周转变化的相关数据。但在原计划基础上，增加了叶片和细根的非结构性碳水化合物以及土壤微生物群落结构的分析。结果表明：1）与过滤处理相比，自然大气处理下，闽楠细根蔗糖、葡萄糖、果糖、淀粉和非结构性碳水化合物总量（TNC)增加，闽楠叶片中的淀粉和TNC减少；2）马尾松在自然大气处理下，针叶中只有TNC总量比过滤处理显著提高，细根中蔗糖含量明显高于过滤处理；3）千烟洲自然大气中的臭氧对碳水化合物含量已经产生影响，且马尾松碳水化合物含量对臭氧的响应没有闽楠敏感，同时臭氧对根系碳水化合物的影响大于叶片；4）土壤微生物基因测序结果表明，虽然处理内部平行性不是很好，但无论是闽楠还是马尾松，自然大气处理和过滤处理下土壤微生物群落结构产生差异。