论文摘要
根系，尤其是细根（fine root），作为联系陆地生态系统地上与地下过程的的纽带，已成为生态学研究中最受关注的热点之一。细根的生产和周转在生态系统中的C分配和养分循环中具有重要作用。但是，准确量化地下C通量以及估计细根寿命仍然是目前研究中的难点，其原因之一是因为我们无法确定不同寿命细根间的数量比例关系，抑或说不清楚细根寿命符合何种统计分布。为此，本研究以东北地区相同立地条件上的水曲柳（Fraxinus mandshurica）和落叶松（Larix gmelinii）人工纯林为研究对象，运用微根管技术对两树种细根的生长和死亡进行了两年的观测，研究了不同树种、直径和根序细根寿命的统计分布类型，以及施肥对细根寿命统计分布的影响。主要研究结果如下：（1）细根总体寿命分布为双峰非对称分布，由两个分布特征不同的组分组成。第一组分的分布峰度较高，寿命较小，且细根均在一个生长季死亡，是细根的主要组成部分；第二个组分的峰度较低，分布平缓，寿命分布范围较大，且细根在两个生长季死亡。在按生长季划分区组的前提下，用四种分布对同一细根样本进行拟合时，威布尔（Weibull）、正态（Normal）和对数正态（Log-normal）三种分布的适合性较好，且拟合优度相近，而指数（Exponential）分布则适合性较差。当以拟合函数与实际数据最小残差平方和为最大条件，用两个相同分布的和函数对细根总体寿命分布进行拟合时，水曲柳在威布尔分布拟合下具有最小的残差平方和，而落叶松则为对数正态。（2）本研究中绝大部分水曲柳和落叶松细根直径都小于0.5 mm。因此，我们所研究的水曲柳和落叶松细根直径分布相对于传统的“细根”分类来说，呈现正偏态分布。对一个生长季各直径分组细根寿命统计分布检验表明：威布尔分布具有最好的拟合度；两个生长季各直径分组细根寿命统计分布检验表明总体上对数正态分布具有最好的适合性，威布尔分布和对数正态分布次之，但各分布卡平方检验值差别不大。（3）虽然在细根总体数量和死亡总数上水曲柳均明显多于落叶松，但观察到的明确死亡一级根和二级根水曲柳却少于落叶松。水曲柳和落叶松一级根寿命和直径均显著小于二级根（P＜0.01）。在卡平方拟合优度检验下，仅对不同生长季水曲柳一级根和落叶松前两级根寿命进行了拟合。总体而言，威布尔分布、正态分布及对数正态分布依次具有较高的拟合度，而指数分布则具有较低的适合性。（4）施肥明显减少水曲柳和落叶松总体细根数量，但显著增加了两树种总体和亡细根直径（P＜0.01）。施肥后观察到的准确水曲柳前两级根数量明显多于对照，而落叶松表现为相反趋势。对各生长季细根寿命的统计分布拟合检验的结果与对照相似，施肥仅仅提高了总体分布对细根寿命的拟合优度，但威布尔、正态以及对数正态分布仍然拟合最好，这说明施肥可能仅改变了不同细根寿命频数的绝对值，但各寿命频数间相对比例并未发生明显变化，寿命理论分布的类型保持不变。（5）对不同死亡率、直径、季节以及土层分类下的细根寿命进行生存分析时，除了在较低死亡率情况下外，中位值寿命均不能对平均寿命进行准确估计，这说明在以往研究中，细根种群寿命服从正态分布的假设可是不成立的，这时如果仍用中位值寿命作为平均寿命的估计值来计算细根周转率，必将产生较大误差。根据统计学中的经验公式，即M=（4Me-Mo）／3，用中位数和众数计算理论平均数，用该值来估计真实平均寿命。通过对不同树种、直径、季节、土层细根寿命研究发现，该方法并未明显提高对真实平均寿命估计的准确率，理论值和真实值间仍存在较大偏差。