Response of root distribution of speice seedling of Tarim desert highway protection forest to irrigation amount

水分是影响植物生存和生长发育的主要限制因子，其变化对植物水分平衡和地上、地下部分的形态建成具有重要影响。在塔克拉玛干沙漠腹地，通过分层分段挖掘法对不同灌溉量条件下(35kg/株?次、24.5kg/株?次、14kg/株?次)梭梭(Haloxylon ammodendron)和多枝柽柳 (Tamarix ramosissima)幼苗根系分布特征进行了研究。获得以下主要研究结果： ①、 在不同灌溉量条件下，梭梭和多枝柽柳幼苗根系生物量随土壤深度的增加而逐渐减少，但随着灌溉量的减少，最深层次根系生物量有增加的趋势，各灌溉量地下垂直各层生物量与土壤垂直深度呈显著的负对数关系。在滴灌条件下， 0～60cm的土层中两灌木幼苗根系生物量累计百分比达85%以上，根系趋于浅层化。 ②、在滴灌条件下梭梭和多枝柽柳幼苗根系以水平根为主，水平根系发达，最大水平根长为垂直主根长的2倍左右。 ③、相同灌溉量条件下，梭梭幼苗根长、根表面积、根体积垂直分布趋势相似，均为单峰型曲线；但不同灌溉量条件下，其根长、根表面积、根体积的峰值出现在不同深层，灌水量减少其峰值出现的位置越深。多枝柽柳根长和根表面积两参数在垂直方向的变化趋势随灌溉量的不同而有所不同，灌溉量为35kg/株?次、24.5kg/株?次的两处理，根长和根表面积随深度的增加呈指数递减，而灌溉量为14kg/株?次的处理，根长与根表面积为单峰型曲线。 ④、不同灌溉量条件下，梭梭幼苗所在样地的土壤含水量均随土壤深度的增加呈单峰型曲线。各灌溉量梭梭幼苗吸收根生物量的垂直分布与土壤含水量的垂直变化趋势基本一致，但灌溉量不同，吸收根生物量峰值在土壤中出现的深度不同，随着灌溉量的减少，吸收根集中分布层有向深层发展的趋势。 ⑤、梭梭幼苗垂直根深与株高之比随着灌溉量的减少有增加的趋势，表明植物在轻度水分胁迫条件下，只有通过根系下扎或增加分支来扩大自己的资源空间，以满足植物对水分的需求，保持植物体内水分平衡适应干旱环境条件。 ⑥、各月不同灌溉量条件下多枝柽柳、梭梭幼苗根冠比随灌溉量的减少呈增加的趋势，即随灌溉量的减少，其光合产物倾向于向地下部分转移，增强根系竞争能力，最大限度地保持自身的水分平衡。在生长季节，不同灌溉量条件下，两种灌木根冠比最大值均出现在11月，且多枝柽柳幼苗各月不同处理的根冠比均大于1，而梭梭幼苗则均小于1。As a primary limiting factor affecting survival and growth of plants, moisture has important effects on above- and below-ground morphological characteristics. We studied root distribution characteristics in the Tarim Desert Highway Protection Forest to provide suggestions for water management. We excavated soil to study root distribution in Haloxylon ammodendron and Tamarix ramosissima seedlings grown with different amounts of irrigation (35, 24.5 and 14 kg?ind.Plant-1?once-1) in the Taklimakan Desert. Major results as following: ① With the soil depth increased, roots biomasses of T.ramosissima seedling and H.ammodendron seedling gradually decreased in different irrigation amount. But with less irrigation, the distribution of root biomass shifted to greater depth. Underground biomass had a significantly negative logarithmic relationship with soil depth under different irrigation amounts. In the 0～60cm soil layer, the percent of roots biomasses of two shrubs seedling reach to 85% under dropping irrigation in hinterland of Taklimakan desert, the seedling tend to be shallowlly rooted. ② Maximum horizontal spread of T.ramosissima seedling and H.ammodendron seedling roots was twice that of vertical root spread, and horizontal distribution of root biomass was consistent under all irrigation amounts. ③ Root length, root surface area and root volume of H. ammodendron seedling have a similar variety trend under the same irrigation amount. They all revealed a single peak curve, but under different irrigation amount, the peak values of root length, root surface area and root volume appear in the difference of soil layers. The less the irrigation amount was, the deeper the distributions of peak value were. The vertical chang of root length and root surface area of T. ramosissima seedling is different under irrigation with different volume. The root length and root surface are decreased in an exponential way with increasing soil depth under irrigation with volumes of 35.0 kg?ind.Plant-1?once-1 and 24.5 kg?ind.Plant-1?once-1, and the curves of root length and root surface area under irrigation with volume of 14.0 kg?ind.Plant-1?once-1 are unimodal. ④ Under different irrigation amount, the soil moisture of H. ammodendron seedling sample is single peak curve with increasing of soil depth. The tendency of vertical distribution of H. ammodendron seedling absorptive roots biomass was nearly consistent with the vertical changes of soil moisture. But the peak values of absorptive roots biomass in different irrigation amount appeared in different soil layers. With irrigation amount decreased, distribution of absorptive roots concentrated in deeper soil layer. ⑤ Under dripping irrigation in hinterland of Taklimakan desert, the proportion of vertical roots depth and individual plant height of H. ammodendron seedlings were increased with irrigation amount decreased. It indicated under light water stress, the plants enlarge their nutrition space by tracing into the lower layer and increasing their embranchment for satisfying the water demand, keeping interior water balance, thereby adapt drought environment. ⑥ The root-shoot ratio of T.ramosissima seedlings and H.ammodendron seedling in Tarim desert highway protection forest have an increased trend with decreasing irrigation amount under different irrigation amount in each month. In the period of their growth, the maximums of the root-shoot ratio appear in November with different irrigation amount. The root-shoot ratio＞1 of T.ramosissima seedling under different treatment in every month , but the root-shoot ratio＜1 of H.ammodendron seedling

甘蒙柽柳幼苗生长动态及其对沙漠腹地生境条件的适应策略

沙漠腹地水是限制植物生长发育的主要因子。而植物改变其根系的生长速度,利用深层土壤水是抗旱的重要机制。试验中采用一次性灌溉的方法探讨防护林主要物种之一甘蒙柽柳(Tamarix austrom ongolica)幼苗在土壤水分逐渐旱化条件下的生长发育状况。分别在五月,七月,九月和十月采用水冲法和壕沟法将幼苗根系全部冲出,并测量各项生长指标。结果显示在逐渐旱化的生境中,柽柳幼苗生长在时间和空间上表现出不同的适应特征。柽柳幼苗垂直根和水平根的最大生长速率出现时间均早于地上株高和冠幅的最大生长速率所出现的时间。垂直根的生长速率分别为:1.178,0.150,0.089和0.133 cm/d;株高的生长速率分别为:0.127,0.107,0.070和0.053 cm/d。说明柽柳幼苗根系在空间上具有生长速度的优势。整个生长季中幼苗地上、地下生物指标的生长速率在垂直方向呈现"逐渐递减"趋势,水平方向则呈现出此消彼长相互交替的生长趋势,同时柽柳幼苗根冠比在不同时期分别为:0.602,0.589,0.636和0.634 cm/d。这些特性是柽柳幼苗适应逐渐旱化生境生长策略选择的综合表现

塔里木沙漠公路防护林植物水分状况

塔里木沙漠公路防护林生长于极端干旱的塔克拉玛干沙漠中,防护林植物的蒸腾耗水和灌溉管理是防护林可持续的核心问题.利用茎流计测定了塔里木沙漠公路塔中段3种防护林植物的茎干液流,研究了防护林植物茎干液流规律、水分状况和现行灌溉模式下植物的耗水量,探讨了防护林灌溉管理中的节水问题.对茎干液流测定结果表明,防护林植物茎干液流具有明显昼夜节律性,液流的高峰值出现在白天10:00~15:00,最小值出现在00:00~03:00,夜间也保持较小的液流.3株直径1.9~2.0cm乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、梭梭(Haloxylon ammodendron)在生长季的日平均茎干液流速率分别为67.2,77.05和61.54g·h-1;茎干液流受环境因子影响而波动,太阳辐射、风速、气温、相对湿度和植物茎干液流有显著相关性.8年生沙拐枣、柽柳、梭梭植株年耗水量分别为1937.80,1253.39和1026.96kg,日平均耗水量分别为9.69,6.27和5.13kg.滴灌条件下,防护林带内土壤含水量在各个月份变化不大,土壤含水量充足,防护林植物清晨和午后水势变化反映出其水分状况良好.如对现行灌溉管理模式进行优化,实现防护性能与水资源节约的有机结合,防护林还存在一定的节水空间

梭梭幼苗生长动态及其对沙漠腹地生境条件的适应策略

通过对塔克拉玛干沙漠腹地梭梭幼苗不同生长阶段地上/地下生长指标的测定,结果显示在生长季持续旱化的生境中,幼苗的生长在时间和空间上表现出不同的适应特点.5月、7月、9月和10月,垂直根的生长速率分别为:0.607cm/d,0.809cm/d,0.155cm/d和0.394cm/d;株高的生长速率分别为:0.093cm/d,0.076cm/d,0.408cm/d和0.136cm/d,说明幼苗根系在空间上具有生长速度的优势.幼苗垂直根和水平根的最大生长速率出现时间均早于地上株高和新枝的最大生长速率所出现的时间.不同时期垂直根增长速率和水平根增长速率分别是株高增长速率和新枝增长速率的2～10倍和3～5倍.整个生长季中幼苗地上/地下生物指标的生长速率呈现出此消彼长相互交替的生长趋势,同时幼苗根冠比在不同时期分别为:0.41,0.3,0.39和0.88.这些特性是梭梭幼苗适应持续旱化生境生长策略选择的综合表现

塔克拉玛干沙漠腹地梭梭(Haloxylon ammodendron)蒸腾耗水规律

塔里木沙漠公路防护林生长于极端干旱的塔克拉玛干沙漠中,防护林植物的蒸腾耗水和灌溉管理是防护林可持续的核心问题。利用植物茎流计连续测定了塔里木沙漠公路塔中段防护林植物梭梭的茎干液流、蒸腾耗水量。结果表明:梭梭茎干液流具有明显昼夜节律性,液流的高峰值出现在白天10:00~15:00,最小值出现在0:00~03:00,夜间也保持较小的液流;茎干液流受环境因子影响而波动,太阳辐射、气温和风速与茎干液流有较明显的正相关关系,相对湿度和茎干液流呈负相关关系;滴灌条件下,防护林带内土壤含水量充足且在各个月份变化不大,土壤含水量对茎干液流影响不大;依据清晨和午后水势变化,梭梭体内水分在夜间得到了较好的恢复;在一个生长季内,3株直径为2.0、2.8、3.4 cm的梭梭总的耗水量分别为295、436、616kg,日平均耗水量分别为1.48、2.18、3.08kg;现行灌溉模式提供了充足的水分供应,梭梭的水分状况良好;在充足水分条件下,梭梭有较大的蒸腾耗水量,干旱的环境条件和较为充足的水分供应是梭梭耗水量大的主要原因;依据梭梭的水分状况,当前水分管理为防护林提供了较充足的水分

塔克拉玛干柽柳的根对多风环境的适应

采用全根挖掘的方法对塔克拉玛干沙漠腹地的成年塔克拉玛干柽柳根系分布的范围、垂直深度和特征分别进行了测量和研究.塔克拉玛干柽柳浅层侧根根系的形态分布与沙漠腹地的主导风向有着密切的关系;同时,垂直根分布深度受地下水水位的抑制.植株迎风面根系重量和长度的分布远远小于背风面.与此同时,柽柳背风面根径厚度相对于迎风面有明显增加.因此,塔克拉玛干柽柳对沙漠腹地多风生境的适应性响应是通过增加其背风面根系的分布和根径的厚度来实现的

灌溉量对多枝柽柳水分生理及生长的影响

运用热平衡式茎流计和压力室,对塔克拉玛干沙漠腹地不同水分管理条件下多枝柽柳(Tamarix ramosis-sima)的水分生理及生长特征进行了测定与分析。结果表明:在不同灌溉量条件下,多枝柽柳茎干液流速率的日变化不同,在灌溉量为35 kg/(株.次)和28 kg/(株.次)条件下,茎干液流的日变化曲线呈单峰型,且液流速率较高,变幅较大;但在灌溉量为17.5 kg/(株.次)条件下,其日变化曲线为双峰型,液流速率较低,变幅也较大。随着灌溉量的减少,日平均液流速率逐渐降低,日液流累积量也随之降低,日累积液流量分别为6 643.04 g,5 665.88 g,2 827.81 g。不同灌溉量条件下,多枝柽柳的清晨和午后水势都随着灌溉量的减少而降低,其中灌溉量对清晨水势的影响较大。不同灌溉量条件下,多枝柽柳的基径、新枝长度以及新枝直径都随着灌溉量的减少而减小,其平均生长速率也随着灌溉量的减少而降低

多枝柽柳幼苗根系分布对灌溉量的响应

通过分层分段挖掘法,对塔克拉玛干沙漠腹地不同灌溉量条件下(35,24.5,14 kg/株.次)多枝柽柳(Tamarix ramosissima)幼苗根系分布特征进行了研究。结果表明:随着深度的增加,各灌溉量根系生物量逐渐减少;但随着灌溉量的减少,其深层次根系生物量有增加的趋势。各灌溉量地下生物量的分布与深度呈显著的负对数关系。采用数值拟合方法,对不同灌溉量条件下多枝柽柳根系消弱系数(root extinction coefficient)进行了求解,结果表明:随灌溉量的减少,滴灌条件下多枝柽柳根系消弱系数有增加的趋势。根长和根表面积在垂直方向的变化趋势,随灌溉量的不同而有所不同。灌溉量为35,24.5 kg/株.次的2个处理,根长和根表面积随深度的增加呈指数递减;而灌溉量为14 kg/株.次的处理,根长与根表面积为“单峰型”曲线

塔克拉玛干沙漠腹地两种灌木有效根系密度分布规律的研究

在塔克拉玛干沙漠腹地通过分层分段挖掘法对滴灌条件下多枝柽柳(Tamarix ramosis-sima)和梭梭(Haloxylon ammodendron)幼苗根区有效根长密度和有效根重密度空间分布进行了研究。结果表明:梭梭幼苗平均有效根系密度为多枝柽柳幼苗的3倍左右。在垂直方向上,两种灌木的有效根系密度的变化因树种而异,多枝柽柳幼苗随土层深度的增加呈指数递减,而梭梭幼苗随土层深度的增加呈单峰型曲线。在水平方向上,两种灌木幼苗有效根系密度均随距离植株基径距离的增加呈指数递减。非线性参数拟合分析表明:采用RD=eA+BX+CZ函数模型能较好地反映滴灌条件下多枝柽柳幼苗的有效根系密度的空间分布