胡杨幼苗根系生长与构型对土壤水分的响应

胡杨实生幼苗成活率低是制约其更新与人工育苗保存的关键问题,而幼苗根系生长与构型是影响其存活的重要因素。该试验以1年生胡杨幼苗为材料,通过2种给水方式(断续给水和连续给水)下各6个土壤水分梯度处理的控制试验,探究胡杨幼苗根系生长与构型对荒漠地区关键因子水分的响应特征。结果表明:(1)2种给水方式下干旱胁迫均使根冠比增加,且断续给水处理下幼苗根冠比显著大于连续给水。(2)一定程度的干旱处理还可以促进幼苗根系形态发育特征的发展和根系生物量的积累,但过度干旱胁迫或土壤水分含量过多都会抑制根系生长,并以连续给水、土壤含水量15%处理下幼苗根系最为发达。(3)幼苗深扎根能力强,其根宽深比在2种给水方式下均小于1,且断续给水处理显著小于连续给水处理;2种给水方式下根宽深比都与土壤水分含量呈显著正相关。(4)根系拓扑指数在2种给水方式下无显著差异且均接近1,但都与土壤水分含量呈显著负相关。即幼苗根系趋向鱼尾状分支结构,次级分支少,这种根系延伸策略有利于胡杨幼苗在干旱贫瘠的土壤环境中生存。(5)根系构型参数的主成分分析显示,总根长、总根表面积、根宽深比和拓扑指数在2种给水方式下都能很好地表示胡杨幼苗根系构型特征。可见,胡杨幼苗根系通过构筑鱼尾状分支结构、增加垂直根纵向延伸能力和增大根冠比适应干旱环境;水分对于胡杨幼苗根系生长与构型作用显著,根系对水分因子的响应对于胡杨幼苗适应水分异质性环境具有重要意义。     

不同林龄胡杨克隆繁殖根系分布特征及其构型

以中龄林和成熟林胡杨为研究对象,采用挖剖面和根窗的方法,研究胡杨繁殖根系分布、根系构型,以及胡杨根蘖与繁殖根系构型之间的关系。结果表明:(1)细根(d<2 mm)的根长密度、根表面积密度,随深度增加呈现指数函数分布;(2)中龄林细根的根长密度、根表面积密度在0—90 cm各层都是显著大于成熟林的对应指标(P<0.05),成熟林的中等粗根(5 mm0.05),且两种林龄的一级侧根数、分枝角度亦无显著差异(P>0.05);(5)对比两种林龄不同根序上的根蘖芽发现,二级根上不定芽个数均是同组一级根上不定芽个数的3—4倍;基于以上对胡杨根系的功能权衡的分析,得出:细根对胡杨根系构型有重要的影响,在胡杨根系功能权衡中扮演重要角色。     

土壤水肥因子对胡杨幼苗生长权衡和木质化的影响

以当年生胡杨幼苗为材料,通过不同水平的水分和养分单因素控制盆栽试验,探讨土壤水肥因子对当年生胡杨幼苗生长权衡和木质化的影响,以明确胡杨生长过程中以及种子更新困难的原因和机理。结果表明:(1)当年生胡杨幼苗生长权衡主要体现在生物量的分配策略上,而主根长/高度没有显著差异。(2)在连续给水处理下,干旱胁迫使幼苗根冠比显著增加,土壤含水量15%处理的根冠比较含水量20%和30%处理分别显著增加了75%和93%;但干旱胁迫抑制了生物量的积累,含水量10%处理下生物量比15%、20%和30%处理分别显著减小53.4%、89.2%、78.6%;在断续给水处理下,随着干旱程度的增加幼苗根冠比显著增加,土壤含水量15%处理的根冠比较含水量20%和30%处理分别显著增加34%和38%;连续给水和断续给水两类干旱胁迫均能明显增加幼苗根系木质化程度。(3)土壤施加氮磷均显著增加幼苗根冠比和木质化,但过量的氮肥抑制根系生物量的积累。可见,胡杨幼苗对于水肥条件胁迫敏感性与生长权衡能力是胡杨林种子更新与种群维持的关键环节,调整立地土壤水肥环境对当年生胡杨幼苗的生长定居有重要的作用。     

中国黑戈壁地区植物区系及其物种多样性研究

黑戈壁是戈壁中最为干旱的区域,为了系统的研究其植被及物种多样性,该研究采用无人机航拍和实地调查的方法,对中国西北内陆的黑戈壁进行了分析研究。结果表明:(1)中国西北内陆的黑戈壁地区共记录植物154种,分属28科,85属;植物生活型组成简单,主要以灌木、半灌木及多年生草本植物为主,占植物物种比例的70%以上。(2)在植物物种组成方面,与整个荒漠区比较,黑戈壁地区物种数量少,但灌木所占比例远高于荒漠区。(3)黑戈壁地区植物科、属内物种组成贫乏,科内属、种数量比较多的为藜科、菊科、豆科等。(4)黑戈壁地区优势群落的建群种为红砂、盐生草、膜果麻黄等,中国特有植物为新疆沙拐枣、哈密黄蓍、胀果甘草等,主要国家保护植物有胡杨、裸果木、胀果干草等。(5)黑戈壁地区植物区系表征科主要为蒺藜科、蓼科、麻黄科等,而属的分布型以地中海区、西亚至中亚分布及北温带分布为主,占黑戈壁地区总属的47%以上,是群落组成的优势种和建群种。(6)与其他荒漠地区植物区系相比,黑戈壁地区植物旱生种比例增加,适应类型更为贫乏,缺乏特有成分,具有明显残遗性;由于特殊极端干旱环境,形成黑戈壁地区特殊植物类群和区系特征;黑戈壁地区是荒漠地区的区域特色植物物种资源和基因资源的重要区域和保存地,而黑戈壁生态系统非常脆弱,一旦破坏,将很难恢复。     

库姆塔格沙漠不同区域种子植物物种组成与区系特征研究

库姆塔格沙漠是我国西北荒漠地区较典型的沙漠之一,本文基于实地调查并结合遥感资料,对该地区植被的物种组成及种子植物区系特征进行了研究。结果表明:(1)库姆塔格沙漠地区共有种子植物29科91属143种;该地区植物物种贫乏、生活型简单,主要以灌木、一年生及多年生草本植物为主。(2)库姆塔格沙漠地区的植物组成受水分、高温以及土壤盐分等因子影响,形成了3个主要的种子植物分布区(阿奇克谷地、阿尔金山山前洪积扇戈壁、西湖湿地),且各区的物种组成差异显著。(3)从3个主要植物分布区的物种组成与生活型组成来看,阿尔金山山前洪积扇戈壁区域植物生活型比阿奇克谷地和西湖湿地丰富;因阿尔金山山前洪积扇戈壁环境复杂,在3个区域中其物种相对丰富,科、属、种的种类较多;阿奇克谷地和西湖湿地植物的属、种相似度较高;3个区域的植物属、种总体上相似度较低。(4)库姆塔格沙漠地区种子植物区系表征科主要为藜科(Chenopodiaceae)、菊科(Compositae)、麻黄科(Ephedraceae)等;3个主要植物分布区科的分布型均以世界分布为主,属的分布型以北温带分布和地中海区、西亚至中亚分布为主,具体表现为:阿奇克谷地和西湖湿地植物属的分布型以地中海区、西亚至中亚分布为主,阿尔金山山前洪积扇戈壁植物属的分布型以北温带分布为主。(5)库姆塔格沙漠地区种子植物以旱生种所占比例较高,物种类型具有明显的残遗性;由于环境条件特殊,形成了库姆塔格沙漠地区特有的植物类群和区系特征。本研究结果为库姆塔格沙漠地区植物组成及区系研究提供了基础资料。     

库姆塔格沙漠南缘植物物种丰富度格局及主要影响因素

通过对库姆塔格沙漠南缘植被进行实地调查,对该地区植物物种丰富度及其群落组成进行研究,并选取11个影响物种丰富度的气候因子和地形因子,利用PCA分析、方差分解等方法探讨气候、地形因子对物种丰富度的影响。结果显示：该区共有植物15科32属38种,植物群落种类匮乏,物种组成单一,植物生活型主要以灌木、多年生草本为主,占所有物种的80%以上;植物物种丰富度与植物群落组成明显受到水热条件的制约。回归分析结果表明,该区物种丰富度与能量因子呈显著负相关（P<0.05）,而与水分因子呈显著正相关（P<0.05）。方差分解结果表明,水分、能量共同制约了该地区的物种丰富度,二者的共同解释率为44.3%。此外,地形因子对研究区物种丰富度也存在一定影响,能进一步提高环境因子对物种丰富度的解释率。总之,库姆塔格南缘物种组成单一、物种丰富度格局受到水热条件的共同制约,同时地形的变化也有重要影响。