骆驼刺幼苗生长特性对不同地下水埋深的响应

在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲,对人工控制地下水埋深条件下的骆驼刺幼苗地上和地下部分的生长特性进行了一个生长季的调查。结果表明：1)幼苗的株高、分枝数、冠幅与不同地下水埋深之间存在较好的相关性,不同地下水埋深下幼苗叶片数的波动较大;2)生长在距地下水埋深为2.5和2.0 m及1.5和1.0 m条件下的骆驼刺幼苗的基径变化没有显著差异(P>0.05);3)地下水埋深对骆驼刺幼苗根系的垂直根长的影响显著(P<0.01）;4)不同土壤深度的根生物量、根质量密度、比根长、根表面积对地下水埋深变化的响应也有显著差异(P<0.05)。     

地下水埋深对辽宁中部地区玉米根系和干物质积累的影响

为探明地下水埋深对玉米干物质积累和根系生长的影响,在辽宁省灌溉试验中心站利用地下水模拟系统设置了1.0 m(D1.0)、1.5 m(D1.5)、2.0 m(D2.0)、2.5 m(D2.5)、3.0m(D3.0)、3.5 m(D3.5)和4.0 m(D4.0) 7个地下水埋深处理,分析了地下水埋深对春玉米干物质积累、根系和产量性状等的影响。结果表明:(1)在不同地下水埋深条件下根长、根表面积、根体积随着生育期推进呈增大趋势,且在各处理之间差异显著(P0.05),而根粗在灌浆成熟期先增大后减小。(2)在拔节期和灌浆成熟期,茎叶干物质积累量随地下水埋深增加先减小后增大,D2.0处理最低,较其他处理减少7.2%～19.5%;在灌浆成熟期,D2.5处理下穗部干物质积累量最低,较其他处理减少9.8%～24.8%;在抽雄吐丝期,D2.0处理下根部干物质最高,比其他处理高出7.2%～54.2%。(3)产量随地下水埋深增加而先减小后增大,D1.0处理产量最大,D3.0处理产量最低,D1.0处理比其他处理高出365～1790 kg·hm~(-2)。(4)将不同处理下干物质和根系各指标与产量进行多元回归和通径分析,结果表明,地下水埋深通过影响根系生长和干物质积累来影响产量,玉米产量与抽雄吐丝期的根长和根粗呈显著正相关,与根表面积、抽雄吐丝期茎叶干物质积累量和灌浆成熟期的根表面积呈显著负相关。研究成果可为辽宁平原及类似地区不同地下水埋深条件下玉米稳产高产提供依据。     

荒漠生境下柠条幼苗存活与生长对水分添加和沙埋的响应

为了解柠条幼苗生长与存活对荒漠生境下沙埋和水分添加的响应,在宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区南部荒漠灌丛群落,通过水分添加和持续沙埋处理,研究了柠条幼苗的存活与生长对水分添加和沙埋的响应。结果表明:水分添加有利于柠条幼苗的存活与生长,幼苗最终留存率显著提高(P0.05),且幼苗株高、单株叶面积和总干质量显著增大(P0.05),侧根数、小叶数、相对生长率和净同化率也均有不同程度增大。沙埋抑制柠条幼苗的存活与生长,试验结束时,沙埋幼苗在水分添加条件下的最终留存率显著低于无沙埋幼苗(P0.05);除株高外,沙埋幼苗的基径、小叶数、单株叶面积、总干质量、相对生长率等均显著减小(P0.05),主根长、侧根数和净同化率也不同程度减小。沙埋幼苗的比叶面积、比根长和比枝长均显著大于无沙埋幼苗(P0.05),但前者的根冠比显著小于后者(P0.05);沙埋幼苗的比根长在水分添加条件下显著减小(P0.05),但不论是否沙埋,幼苗根冠比、比叶面积和比枝长在有无水分添加间均差异不显著。     

沙埋对醉马草种子萌发和幼苗生长的影响

为探讨醉马草(Achnatherum inebrians)种群繁殖和扩散机理,并为其防控和开发利用提供理论基础,研究了不同沙埋深度(0、1、2、3、4和5cm)对醉马草种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:埋深对醉马草幼苗出土率、首次出苗时间、幼苗生长高度以及生物量的分配均有极显著影响(P<0.001);种子萌发和幼苗出土率在2cm沙埋下达到最高(92%),在5cm沙埋下最低(58.7%);幼苗最大高度(10.8cm)出现在3cm的沙埋,最小高度(6.3和7.1cm)出现在0和5cm的埋深;埋深为2cm时,地上和地下生物量最大,埋深5cm时地上和地下生物量均最小;最大根长(约5cm)和最小根长(1cm)分别出现在2～3cm和5cm的埋深。2～3cm的埋深是醉马草种子萌发和幼苗生长的最佳深度。     

干旱区不同地下水埋深下胡杨细根空间分布特征

细根空间分布特征能够反映植物对环境的利用程度和适应性,这对评价植物适应逆境至关重要。为了探究胡杨细根空间分布在干旱环境下的适应性特征,以塔里木河下游极端干旱区不同地下水埋深条件下的成年胡杨(Populus euphratica Oliv.)为对象,采用人工挖掘法,对胡杨细根(D≤2 mm)空间分布及其与地下水埋深和土壤水分的关系进行了研究。结果显示:(1)在水平方向上(550 cm范围内),胡杨细根的根长密度(RLD)、表面积密度(SAD)、根质量密度(RMD)随水平距离的增加未发生显著变化;(2)在垂直方向上,土壤表层基本无细根分布,随土壤深度加深,胡杨细根RLD、RMD呈先增加后减少的分布特征,并且在地下水埋深较深处,胡杨细根在较深土壤层(280 cm)仍保持较高的比根长(SRL)和比表面积(SRA);(3)胡杨细根RLD、RMD与上层土壤(0~180 cm)含水量存在较高的正相关关系,而与深层土壤(180 cm以下)含水量存在空间差异。本研究表明生长在上层土壤(0~180 cm)的胡杨细根主要受水分的限制,而生长在土壤深层的细根很可能受地下水埋深的影响,同时为了应对干旱环境,胡杨根系不仅具有较强的水平扩展能力,也会向深层湿润的土壤发展。研究结果可为极端干旱环境下胡杨适应机制的研究提供参考。     

单叶蔷薇幼苗根系对不同潜水埋深的适应机制

地下水是影响西北地区植被分布、生长和群落演替的重要因子,通过人工装置模拟30 cm(D30)、40 cm(D40)、50 cm(D50)、60 cm(D60)、70 cm(D70)5个潜水梯度,从生长发育、根系形态、拓扑结构与分形维数以及表型可塑性四个方面来分析不同潜水埋深对单叶蔷薇幼苗的影响,力求揭示单叶蔷薇幼苗对不同水分环境的适应性策略,这将对今后开展单叶蔷薇植被恢复和保育工作具有重要价值。研究结果表明:(1)单叶蔷薇幼苗可通过增加扎根深度、总根长、根表面积、根体积、根尖数量、分支数量、地上干物质和根系干物质来应对不同潜水埋深带来的干旱胁迫,D50、D60、D70和CK处理下的幼苗还可以通过提高根冠比来适应更长久的干旱环境。(2)不同潜水埋深处理下,单叶蔷薇幼苗根系的拓扑指数基本保持在0.8-0.9之间,说明该根系属于典型的人字形分支模式,受环境影响较小。其中,短而细的密集细根(0-2 mm)构成了单叶蔷薇幼苗根系的主体。从资源分配的角度来看,该种拓扑结构相对简单、内部竞争较小、碳消耗少,有利于根系扩大土壤资源获取效率,从而保障植株生长发育的物质供需平衡,这是单叶蔷薇对环境胁迫的适应性策略。(3)适度的干旱,如50-70 cm的潜水埋深,可以促进单叶蔷薇幼苗扎根深度;而在较浅的潜水埋深(30-40 cm)环境中,单叶蔷薇幼苗能快速解除干旱,转向地上器官的生长发育,同时它通过降低垂直根系长度、增加分支和根尖数量来获取更多氧气和适应水分充足的新环境,到第75天时生长旺盛,在株高、总根长、根表面积、根体积、根尖数量、分支数量、地上干物质、根系干物质、根组织密度和分形维数10个指标上与CK组具有显著差异,说明单叶蔷薇幼苗对水分充足和严重干旱的极端环境均有较好的适应能力,表型可塑性强。     

四种沙埋深度对羊草种子出苗和幼苗生长的影响

模拟羊草种子自然埋藏深度状况,设计了0、1、2和3cm共4种沙埋深度实验,研究了其出苗率及幼苗生长对沙埋深度的响应。结果表明,羊草种子出苗率随埋深的增加呈下降趋势,0cm时出苗率最高为89.3%,1和2cm时分别为81.5%和78.5%,3cm时最低(73.5%),与前三者具有显著差异。埋深对地上株高生长动态的影响主要表现在,播种后25d,0～2cm处理的羊草幼苗地上株高均高于3cm处理;播种后36d,4种处理的地上株高没有显著差异。此外,随着埋深的增加,羊草幼苗的根长、根数、根冠比呈先上升后下降趋势,叶片数呈下降趋势,绝对株高则呈上升趋势。表明1～2cm沙埋深度更适宜于羊草种子出苗及幼苗生长,而0或3cm埋深不利于其出苗和幼苗生长。     

沙埋对花棒种子萌发和幼苗生长的影响

为探讨花棒(Hedysarum scopariium)种子萌发和幼苗生长对沙埋的响应,并为固沙造林、水土保持提供理论基础,研究了6种沙埋深度(0、1、2、3、4和5cm)对花棒种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明,埋深对花棒幼苗出土率、首次出苗时间、单株叶片数、幼苗生长高度以及生物量的分配均有极显著影响(P<0.001).种子出苗率在2 cm沙埋下达到最高(95.6%),在5cm沙埋下最低(43.4%);幼苗最大高度(11.6cm)、绝对株高(13.9cm)和最大地上生物量(26.7mg)均出现在2cm的埋深,幼苗最小高度(3.3cm)、最小根长(4.3cm)和最小地上生物量(5.3mg)出现在5cm的埋深;生物量分配随沙埋深度增大而更多地分配给地下部分.2cm的沙埋是花棒种子萌发和幼苗生长的最佳深度.     

模拟增雨对荒漠植物幼苗生长和根系形态的影响

降雨是荒漠生态系统过程和功能的最重要限制因子,荒漠植物幼苗对生长季降雨的变化极端敏感。为探讨荒漠植物对未来降雨格局变化的响应,选取乌兰布和沙漠两种典型荒漠植物幼苗(白刺和油蒿)为研究对象,根据生长季内(6—9月)每次降雨量,进行不同梯度的人工模拟增雨试验(CK:自然降雨、A:增雨25%、B:增雨50%、C:增雨75%、D:增雨100%),研究两种植物幼苗生长和根系形态特征对降雨量变化的响应。结果表明:(1)不同增雨处理对白刺和油蒿幼苗的地上部生长有显著影响(P0.05),增雨处理的白刺和油蒿幼苗的株高、平均冠幅和基径显著高于CK,并随着增雨量的增大而增大(白刺基径除外);(2)增雨处理之间、白刺和油蒿之间在总根长、总表面积、平均直径、总体积、根尖数和分叉数均有显著差异(P0.05)。对白刺幼苗而言,B处理和C处理的根系参数均显著大于CK、A和D处理,且B和C处理之间没有显著差异(平均直径除外);对油蒿幼苗而言,随着增雨量的增加,油蒿总根长、总表面积、总体积、根尖数和分叉数呈现逐渐增加的趋势,而平均直径呈现先增加后降低的趋势,且在B处理下达到最大值。(3)增雨处理显著降低了白刺幼苗的根冠比,而对油蒿幼苗的根冠比没有显著影响,并且白刺幼苗根冠比显著大于油蒿幼苗。(4)白刺和油蒿幼苗的根系主要分布在0—0.5 mm和0.5—1 mm内,2 mm的细根比例分别在B和D处理下达到最大值。这表明白刺和油蒿幼苗能够通过调整地上部生长和根系形态来适应降雨的变化。     

土壤湿度对香樟幼苗根系生长和构型的影响

以1年生香樟(Cinnamomum camphora)幼苗为试材,设置对照组(CK)、中度干旱处理(M)、重度干旱处理(S)三个处理,比较不同土壤湿度下香樟幼苗不同时期地上部分生长和根系构型,探究香樟幼苗根系对不同土壤湿度的适应性及其耐旱机制。结果表明,中度和重度干旱处理组的香樟根系及地上部分干物质积累、根系长度、根系表面积、根系直径和根尖数均显著小于对照组(P<0.05)。同时干旱显著增加香樟幼苗的根系拓扑指数,降低香樟根的分形维数和平均分枝角度(P<0.05)。可见土壤湿度程度及处理时间显著影响香樟根系的生长及在土壤中的布局。较低土壤湿度可显著抑制根长的延长、根表面积扩大和根的增殖,且随着土壤湿度的继续降低以及处理时间延长,香樟幼苗根系的生长受到水分亏缺的抑制作用加重,根系建成成本增高的同时,根系分枝的复杂性降低,根系必须通过朝着更陡、更深的方向生长伸长来提高水分吸收效率。建议在园林绿化工程养护过程中制定科学的水分管理策略,以满足香樟生长过程中对土壤水分的需要。