华南海岸典型沙生植物根系构型特征 植物生态学报    2014, 38 (8): 888-895.   DOI: 10.3724/SP.J.1258.2014.00083

表3 不同沙生植物根系构型特征(平均值±标准误差)

正文中引用本图/表的段落

从海岸沙生植物根系分支来看, 根系总分支率表现为: 狗牙根>老鼠艻>木麻黄>厚藤。从不同分级来看, 狗牙根和老鼠艻主要通过增加1级分支率来提高物质传输效率, 此外, 狗牙根、老鼠艻和厚藤枝系平卧伸展, 易于受到沙埋, 沙埋后, 其枝上均会生出不定根, 进一步增加了根系的物质传输效率, 从而在生境中占据优势, 有利于其成为该地区的建群种。对华南海岸滨海沙地天然植被的组成调查也发现, 60%以上的物种以草本植物为主, 其次为灌木, 而藤本和乔木所占的比例相对较小, 而从科属来看, 也基本以禾本科、豆科和旋花科等大科为主(胡慧娟等, 2001; 李信贤, 2005; 单家林和余琳, 2008)。海岸沙生植被根系分级数均达到5级以上, 而内陆天然植被基本在3-4级左右, 尚未见5级分支, 且总分支率和逐级分支率均总体上小于海岸沙生植物(表3)(单立山等, 2012, 2013), 但内陆农田防护林周围的沙生植物根系分支与海岸地区相差不大, 分级也可达到5级(郭京衡等, 2014)。与内陆天然沙生植被相比, 海岸地区降雨量大且频率高, 而农田防护林周围由于人为灌溉和施肥, 使得该区域沙生植物受到的环境胁迫减小, 有利于增加其分支率, 以充分利用土壤资源。对不同生境红砂根系分支率的研究也表明, 黄土地和平沙地生长的红砂, 其分级数、总分支率和1级分支数均大于戈壁区(单立山等, 2012), 这主要是因为前者土壤水分更高, 容重更低, 对植物根系生长胁迫更小。由此可知, 当土壤资源胁迫减小时, 植物根系倾向于增加1级分支和级数, 提高单位体积土壤中的根系密度, 增加物质传输效率, 从而在生境竞争中占据优势。

海岸沙生植物的根系连接长度具体表现为木麻黄最大, 厚藤次之, 而狗牙根和老鼠艻均较小。说明木麻黄在高位海滩受到的环境胁迫比其他物种大, 其通过增加连接长度来拓展根系在土壤中的分布范围, 从而有效地利用空间资源。杨小林等(2008)对塔克拉玛干沙漠腹地3种沙生植物根系的研究也表明, 增加连接长度是根系对沙漠腹地土壤贫瘠环境的一种适应策略。郭京衡等(2014)的研究表明, 3种防护林植物根系平均连接长度均在33.67 cm以上。单立山等(2013)对河西走廊两种沙生植物的研究表明, 红砂的平均连接长度为29.8 cm, 而白刺的平均连接长度为49 cm, 均高于海岸地区沙生植物的平均连接长度, 说明海岸地区土壤水分和养分相对于内陆更为充足, 植物受到的环境胁迫相对减弱, 不需要拓展很大的空间即可满足自身生长。此外, 对根系直径的研究也表明: 狗牙根和老鼠艻主要通过增加单位体积土壤中的吸收根密度, 充分吸收土壤水分及养分, 促使地上部分快速生长; 厚藤吸收根所占比例虽小, 但其可通过枝上不定根的生长来弥补直根系资源吸收效率的不足。木麻黄吸收根所占比例相对较小, 可以有效地减少根系重叠和对土壤资源的竞争, 同时提高传导根所占的比例, 能有效地弥补其传导效率的降低, 从而维持胁迫环境下植株的正常生长。

综上所述, 植物的根系构型特征主要受生活型、气候和土壤资源的影响, 但不同沙生植物对生境的适应策略不同, 导致其根系构型存在很大的差异.沙质海滩前缘的植被恢复应该以草本植物为主, 尤其是具有不定根的物种, 尽量少用乔木.在海岸地区, 草本植物作为先锋物种, 通过增加直根系总体分支率和(或)枝系平卧被沙埋后生长不定根, 增加吸收根所占的比例, 减少平均连接长度, 有效地提高物质输送效率, 促使其快速定居, 相对于乔木更能适应海岸沙地前缘的生境.此外, 部分草本植物如老鼠艻、狗牙根和厚藤等都具有不定根, 适度的沙埋会促使其地上部分生长, 有利于海滩沙粒在植物周围不断沉积, 形成雏形海岸沙丘.因此, 对海岸沙地典型沙生植物根系构型的研究, 有助于探讨不同生活型物种对环境胁迫的适应策略, 筛选合 适的物种, 为未来海岸地区植被和沙丘恢复提供依据. ...