红松(Pinus koraiensis)是我国东北地区地带性顶级群落阔叶红松林中的主要树种,也是重要的人工林树种之一。因此,明确哪些因子对红松人工林生长和生产力分配有重要的因子是非常必要的。林分结构深刻影响着林木个体的生长发育,以及林分水平的生物量和生产力。然而,以往研究主要关注了红松林分结构、抚育措施与林木地上部分(特别是干材)的联系,而对于树木根系,特别是细根(一般指直径≤2mm)的生物量的影响了解较少。细根(一般指直径≤2mm)是树木吸收养分和水分的重要器官,同时因为不断地进行着出生、生长、衰老和死亡的周转过程,对林分水平的碳分配和养分循环过程产生重要的影响。因此,揭示林分结构与细根生产和生物量之间的关系,对于了解森林生产力形成的机制,科学合理地经营森林,具有重要的意义。为此,本研究针对当前红松人工林细根生理生态学研究领域相对薄弱的问题,通过在小兴安岭伊春市大青川林场,设置了3中不同密度结构的红松人工林(44年生)林分：低密度(简称“低红”),高密度(简称“高红”)和阔叶树占比例较大(简称“高阔”)。于2011年9月末,通过根钻法,研究了不同直径等级(≤0.5mm,0.5-1.0mm,1.0-2.0mm,>2.0mm)红松根系形态结构(直径、比根长和组织密度)、生物量和根长密度,及其在不同土壤深度(土层)的空间分布规律；在2012年5月初,通过在“低红”和“高红”林分中设置施氮(N)肥处理,采用内生长法,研究了生长季内不同林分中红松和阔叶树细根的生产量和垂直分布格局。我们的研究结果表明：1、不同林分结构对红松细根的直径、比根长和组织密度影响程度不同。红松密度较高林分(“高红”)中细根直径相对较粗、比根长较低,但是与其他类型差异不显著。在不同的土层中,表层土壤中的细根直径相对较细、比根长相对较高,而底层土壤中细根直径相对较粗,比根长相对较低。组织密度在阔叶树种比例较高的林分相对较高。双因素方差分析显示,林分结构和土层对各直径等级红松细根直径和比根长没有显著影响,而对组织密度的影响均显著(P<0.05),林分结构的影响主要体现在0.5-1.0mm和1.0-2.0mmm根群,而土层影响主要体现在≤0.5mm和0.5-1mm的根群。此外,在不同林分下,各土层红松根系直径与比根长的数量关系均能够较好地用负指数函数拟合相关,并均达到极显著水平(P<0.01)。2、林分结构对红松人工林细根生物量和根长密度均有显著的影响。直径≤2.0mm根系总的生物量在“低红”、“高红”、“高阔”林分分别为300.9、456.2和221.8g·m-2,根长密度分别为2611.3,4914.5,1965.3m.m-2。对直径≤2.0mm根系而言,各林分内不同径级根系生物量与根长密度随着土壤深度增加而减少；而直径>2.0mm根系在各林分间没有一致的规律性。方差分析显示,林分密度结构、直径等级和土壤深度均是影响根系生物量(Standing Root Biomass, SRB)和根长密度(Root Length Density, RLD)的重要因子,但是密度结构仅对(直径≤0.5mm根群)的吸收根SB和RLD有稳定而显著的影响(P<0.05),“高红”吸收根SRB和RLD均显著高于“低红”和“高阔”；密度结构也显著改变了红松吸收根SRB和RLD的垂直分布比例(P<0.05),这表现为“高阔”中红松吸收根SRB在0-10cm土层分配比例下降,而在20-30cm土层明显增加。3、不同林分结构下红松和阔叶树细根生产量不同,并且对施肥的相应存在差异。施肥条件下,“低红”和“高红”林分红松和阔叶树细根总生产量分别为287.81和352.63g.m-2,对照总生产量分别为126.22和141.39g.m-2。方差分析显示,施肥对于“低红”细根生产量有显著影响,而对“高红”细根生产量影响不显著。总之,林分结构对红松人工林细根的形态、生物量和根长密度,均有不同程度的影响,这将深刻地影响着红松林木个体的养分吸收状况,并影响林分水平上的生物量与材积的生产。施N肥会显著地减少红松人工林细根生物量的生产,从而影响地下C的分配和根系凋落物输入过程,同时也会对阔叶树种的细根生产起到促进作用,这些过程的改变,将对生态系统水平的物质循环过程产生重要的影响。这些研究结果,加深了我们对林分结构与细根生物量和生产之间关系的理解,为进一步科学、合理地经营红松人工林提供了必要的理论依据。