关键词：
古尔班通古特沙漠
白梭梭
根系活力
土壤水分含量
根系形态特征
摘要：
白梭梭是西北干旱区荒漠优势物种,我国第二大沙漠―古尔班通古特沙漠建群种。具有防风固沙、耐旱、耐盐碱等特点,是固沙造林的优良树种,对维持荒漠生态系统稳定性起至关重要的作用。白梭梭生长于高30 m-50 m远离地下水的流动沙丘或半固定沙丘中上部。因此,它是一个高度依赖降水生存的植物。但古漠中降水是无法预知的不连续降水且年降水量小于200 mm,那么白梭梭是怎样利用极有限的水分,形成怎样的抗旱适应机理极有必要深入研究,具有重要科学意义和广阔应用前景。本文以高大沙丘中上部生境中的白梭梭林为研究对象,通过在干旱时期连续取样观测,研究其根系在形态及生理活性上的适应性变化,及其与土壤水分含量波动状况关系等方面综合分析古尔班通古特沙漠建群种白梭梭根系抗旱适应的原因。结果如下:1)随着土壤水分状况下降,根系总生物量也随之降低。其中粗根(直径>2 mm)变化较小,细根(直径≤2 mm)变化剧烈,细根总生物量呈现先增加后减小的趋势。表明随着干旱程度增加,白梭梭通过减少植株整体消耗,保持粗根稳定性和细根调节性来适应干旱。2)细根表现出非常活跃的应激性,在生物量,根重密度和根长密度上与土壤水分高度相关。同时表现出,越靠近植物基茎细根生物量越大,在垂直方向上细根生物量聚集土层由25 cm向深层100 cm土层迁移,随土壤水分亏缺程度向土壤水分更富集区域分布特征。3)细根通过比根长,比表面积采取有效的形态调节,使白梭梭在水平和垂直方向上获得更大的资源捕获能力。随着干旱的加剧,靠近基茎的土层内细根由于树干集流作用在长期进化过程中形成了较稳定状态。远离基茎的样区细根在没有树冠的遮阴下受环境变化影响剧烈则率先开始向深层发展,始终拥有较高的吸收效率。4)细根通过根重密度和根长密度,在空间上织了一张高效的吸收网络。6月份,细根根重密度和根长密度在水平距离上离植株基茎越近越大。7月份,随着土壤水分含量减少植物开始向远端空间投资,提高自身的资源捕获范围,同时在垂直方向上也向下迁移来获取更充足的水源。8月份,由于光合作用随着夏季酷热到来而受到抑制,植物对地下部分的生物量投入也随之减少,同时向深层含较高土壤水分的土层布局。但在植株三维空间中不同土层内却都有细根分布,这种分布有利于白梭梭根系从空间内任何方向都可以吸收水分,从而给地上部分供给充足的水分以维持植物正常生理生命活动。5)从根系活力上看,直径<1 mm根系活力(主要为白色)小于直径1～2 mm根系活力平均值小于直径>2 mm根系活力(主要为黑色)。白色细根属于先锋根,在诞生之初被用来探索吸收水分资源,随着干旱加剧,土壤水分状况恶化,白色根系活性受到环境影响活力逐渐丧失。而棕色黑色的根系,演化为更加耐旱的根系,在可以抵御干旱的同时还可以在水分条件受降水影响恢复的时候,滋生大量根毛来吸收运输水分,保持较高的根系活力。白梭梭通过这种新根扩展,老根稳定吸水的方式来应对极端干旱的环境,是一种重要的生存对策。因此,我们认为白梭梭的抗旱适应机理是通过稳定的将生物量分配于树冠下,逐步发育形成抗逆性强的粗根系,动态调节细根形态特征及空间分布特征来吸收水分维持功能活性。
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