塔克拉玛干沙漠南缘三种防护林植物根系构型及其生态适应策略 植物生态学报    2014, 38 (1): 36-44.   DOI: 10.3724/SP.J.1258.2014.00004

图1 研究区域内样地自然环境特征。A, 多枝柽柳。B, 梭梭。C, 新疆杨。

正文中引用本图/表的段落

塔克拉玛干沙漠南缘防护林树种以新疆杨、柽柳和梭梭较为普遍, 但无法在同一地区寻找到相同林龄的成片防护林, 因此本研究选取了位于和田县(37°27′ N, 79°45′ E, 多枝柽柳)、墨玉县(37°12′ N, 79°59′ E, 梭梭)及策勒县(37°00′ N, 80°43′ E, 新疆杨)的3个样点。3个样点均系塔克拉玛干沙漠南缘绿洲前沿生态工程建设区人工风沙防护林, 生境相似, 区域内土地沙漠化现象严重, 土壤类型均为贫瘠风沙土, 土壤(0-200 cm)基本理化性质见图1, 新疆杨防护林的水分、养分条件比多枝柽柳林和梭梭林略好一些。三种防护林林龄均为3年, 林地面积较大(>1 hm2), 林内植物长势均一, 株行距均为1 m × 2 m。

根系分支率: 根序依据Strahler (1952)和Berntson (1995)的方法确定(最末端的小根为一级根, 两个一级根相遇为二级根, 两个二级根相遇后为三级根, 依此类推)。如果不同根级相遇, 则取相遇后较高的作为根级。计算每个根级(i)的根系数量(N_i), 以根级(i)为横坐标、lgN_i为纵坐标作图, 回归直线斜率绝对值的逆对数作为根系总分支率(Rb); 根系逐步分支率(R_i/R_i+1)为某一级根系分支数与下一级根系分支数的比值, 计算公式为: R_i/R_i+1 = N_i/ N_i+1, 其中N_i表示第i级根系数目。

尽管根系鱼尾分支模式要求植物将更多的碳分配到植物根系中, 但在干旱和养分贫瘠的土壤条件下根系分支结构往往向鱼尾分支模式发展, 表现了植物进行空间探索以获取更好的资源环境的迫切性(Fitter & Sticklabd, 1991; Oppelt et al., 2001; 单立山等, 2012)。多枝柽柳和梭梭根系倾向于鱼尾状分支, 根系空间拓展能力强, 根系延伸(下扎或水平扩张)往往能获得更好、更广阔的水分养分资源。而新疆杨倾向于叉状分支, 次级分支较多, 能够迅速占领大量土壤空间, 保障其在贫瘠土壤中吸收和竞争水分和营养的能力, 而且叉状分支对碳投入的要求相对较少, 更多的碳投入到地上部分的光合代谢中, 使其能够快速生长, 但这也导致新疆杨根系延伸和空间探索能力相对较弱, 对干旱的适应性降低。实际调查中也发现新疆杨在本研究区域极端环境中生长需要较好的水分条件来维持(见图1, 新疆杨样地的土壤水分条件较好)。

本文的其它图/表

• 图2 根系分支示意图。d为分支前的直径, d₁、d₂和d₃分别为分支后的直径(Oppelt et al. 2001)。
  
• 表1 三种防护林植物根系拓扑结构参数(平均值±标准误差)
  
• 图3 三种防护林植物的根系连接长度(平均值±标准误差)。
  
• 表2 三种防护林植物根系总分支率(Rb)和逐级分支率(R_i/R_i+1) (平均值±标准误差)
  
• 图4 三种防护林植物根系分支横截面积比。采用线性方程对根系横截面积与根系直径间的拟合。A, 多枝柽柳。B, 梭梭。C, 新疆杨。