细根是林木重要的养分和水分吸收器官,具有重要生理生态功能。随着细根的发育和衰老细根的颜色将会发生改变,对细根形态、生理和死亡有重要的影响。因此,研究细根颜色变化对了解细根生活史具有重要理论意义。本研究以水曲柳(Fraxinusmandshurica Rupr.)人工林细根为研究对象,根据分枝等级,主要研究了前3级根不同颜色(白色、黄色、褐色和褐色皱缩)细根数量动态、形态特征、解剖结构和生理功能的变化。主要结果如下:(1)水曲柳林地中,黄色细根数量和生物量最多、白色根次之、褐色和褐色皱缩根最少,这种格局在不同根序和不同土层中均存在。四种颜色细根的数量随土壤深度的加深逐渐减少,但是相对数量比例的变化不大。不同颜色细根数量具有不同的季节性,白色1级根和2级根没有明显季节规律,而黄色和褐色细根数量季节变化较大,1级根和2级根夏季比例较高。各个颜色的3级根具有明显的季节规律,夏季占的比例最高,春季和秋季占比例较低。(2)水曲柳细根直径变化没有明显的规律,但不同根序中,各个颜色细根直径变异系数较大。在前3级根中,白色细根均最长,根长的变异系数随着颜色加深而减小。在1级根中,褐色皱缩细根比根长最高,褐色根次之,白色和黄色根比根长较低。在2和3级根中,白色和黄色细根比根长较低,褐色和褐色皱缩根比根长较高。在各个根序中,白色和黄色细根密度较高、总表面积较大,褐色和褐色皱缩根则均较低。不同颜色细根表面积与根长密度具有相同的分布格局。(3)随着根序升高,具有低原生木质部维管束数类型的细根逐渐减少。在前3级根中,白色和黄色根均具有比较完善的内部结构,1和2级根中的褐色和褐色皱缩根皮层薄壁细胞解体,色素大量沉积,吸收功能消失,细根发生衰老死亡。但是,3级褐色根和褐色皱缩根除具有死亡的皮层外,还有连续的木栓层,是导致细根颜色较深的因素。其中部分根虽然皮层细胞衰老死亡,但其内部韧皮部细胞仍为活细胞,细根仍具有较强的输导功能。表明,深色1-2级根和深色3级根具有不同的生理生态功能。(4)不同颜色水曲柳细根氮含量随根序升高而显著减小,各个根序之间呈现出不同的变化趋势。在各个根序中,白色根质膜透性最低,皱缩根质膜透性最高。在1级根中,细胞呼吸速率不随氮含量增加而增大,而与根活力具有密切关系,根活力高,呼吸速率大,反之,呼吸速率小。