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疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)和多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)是塔克拉玛干沙漠南缘的优势植物种,在策勒沙漠-绿洲过渡带上有一定面积的分布,其具有耐干旱、抗盐碱的生理生态适应特性,成为当地防风固沙的重要植物。近年来,随着绿洲面积的扩大和过渡带面积缩减的同时,地下水位逐年下降,导致绿洲内部及外围的多年生植被群落退化。因此了解不同潜水埋深条件下植物的生长特性和根系分布特征成为塔克拉玛干沙漠南缘植被恢复过程中重要的科学问题。本研究依托策勒国家站,以一年生幼苗疏叶骆驼刺和多枝柽柳幼苗为实验对象,以幼苗根系生长和分布对不同潜水埋深响应特征为主要研究内容,通过建立半地下室实验池和人工控制地下潜水埋深的方法,研究植物生长特性和根系分布特征对潜水埋深变化的响应,在2012年植物生长季内(7-10月)进行实验。研究结果对于揭示干旱区多年生植物对干旱环境的适应有重要生态学意义,同时为研究区退化植被修复提供理论参考。研究结果包括以下几个方面:
(1)植物生长方面:株高和冠幅的生长速率随着潜水埋深的增加而先增加后减小,且均在120cm潜水埋深条件下生长最快,220cm潜水埋深条件下生长最慢;但地上生长策略不同,骆驼刺冠幅生长先于株高生长,属于横向生长类型;而柽柳则表现为株高生长先于冠幅生长,属于纵向生长类型。
(2)根系生长方面:根系生长速率随潜水埋深和时间的变化有所差异,生长后期(8-9月)根系生长速率高于生长前期(7-8月),生长前期骆驼刺和柽柳根系生长速率在220cm潜水埋深条件下最大,而生长后期在180cm潜水埋深条件下幼苗根系生长速率最大。整个生长季内骆驼刺和柽柳的最大根系生长速率分别为2.52cm·d-1、3.39cm·d-1,其根系到达220cm潜水埋深所需的时间分别为123d、118d。
(3)生物量分配方面:植株生物量随潜水埋深的增加而先增加后减小,根冠比随潜水埋深的增加而增加。潜水埋深较小条件下,柽柳生物量积累远大于骆驼刺;当潜水埋深增加到220cm时,骆驼刺生物量与柽柳相差不大。骆驼刺根冠比大于柽柳,且随着潜水埋深的增加,根冠比快速增加,表明骆驼刺对环境的变化,特别是土壤水分条件变化的响应较为敏感。随着潜水埋深的增加,根系直径小于3mm的根系生物量及比重增加,直径大于3mm的根系生物量及比重减小;柽柳不同直径级别的根系生物量均大于骆驼刺。
(4)根系垂直分布方面:骆驼刺和柽柳根系生物量和表面积均随土壤深度的增加而减小,在垂直剖面上呈倒金字塔状分布;不同直径根系在土壤中的垂直分布有所差异,随着潜水埋深的增加,直径在3-5mm根系集中分布在表层,在深层土壤中多为根系直径小于3mm的根系。直径小于1mm的根系在土壤中的分布均匀,并呈现缓慢增加后再减小的趋势。