Basic Characteristic of Plant Root Distribution in the Hinterland of Takalimakan Desert

对塔克拉玛干沙漠腹地8 种天然生植物（两种灌木，五种多年生草本和一种一年生草本）以及人工控制条件下的三种沙漠公路防护林的主要植物种的根系进行了研究，结果表明：非克隆植物具有明显的垂直根系，且在土壤剖面上的分布有着显著差异。灌木塔克拉玛干柽柳的垂直根系深约140 cm，侧根不断向四周延伸末端产生次级侧根垂直下扎，潜入地下水。最大的根系生物量分布在80~100 cm 深度。多年生草本植物根系垂直分布深度约100 cm，根系生物量集中分布于距地表80cm 的土体中。一年生草本根系垂直分布深度为50 m，根系生物量集中分布于土壤表层3~5 cm 处。不同植物不同深度分布的不同比例的根系生物量，表明沙漠腹地的非克隆植物利用着不同的水分来源。克隆植物根系最大埋深在1 m 左右，侧根主要分布在40～60 cm 深处，沿着一定方向向外延伸，占据较大的空间。克隆植物侧根的构型主要以二分支型为主，分支角度集中分布的范围是50～70°。河西苣的根系具有明显的分层特征，且上下两层都能产生根蘖分株。人工控制条件下，梭梭和多枝柽柳幼苗根系分布在不同水分条件下表现出明显的差异：随着深度的增加，不同水分条件下地下生物量逐渐减少；但随着灌溉量的减少，其深层次地下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；梭梭幼苗根系水平根长为垂直根长的2 倍，不同水分条件下根系水平分布趋势基本一致。吸收根垂直分布趋势与土壤含水量的变化趋势基本一致，都为单峰型曲线，但峰值出现的位置不同，随着灌水定额的减少，吸收根集中分布区有向深层发展的趋势。相同水分条件下根体积、根长、根表面积随土壤垂直深度变化趋势相似；不同水分条件下根体积、根长、根表面积随土壤垂直深度变化趋势有所不同，但都为 单峰型曲线；随灌水定额减少，根体积、根长、根表面积的峰值越位于垂直深层；地下生物量与地上生物量之比差异不大，随着灌溉量的减少，根系深度与植株高度之比和根幅与冠幅之比有增加的趋势。随灌溉量的减少，滴灌条件下多枝柽柳根系消弱系数β 有增加的趋势。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。逐渐旱化的生境中，梭梭和甘蒙柽柳幼苗根系表现出了不同的变化趋势，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。Root systems of 2 shrubs, 1 annual forb species, 5 perennial for species in natural condition and 3 shrubs of Tarim desert highway shelter-forest under control experiment were excavated in the hinterland of Taklamkan Desert. The results show: Non colonal plants take dominant position in the wild plant in the hinterland of Desert. It has clear vertical root, and distribute in the different soil profile. Most root system of annual forb species (Halogeton arachnoideus) distribute in the shallow soil about 3~5 cm,perennial for species distribute in the 80cm of soil profile and vertical root of shrub (Tamarix taklamakanensis) grow under groundwater. All those results show that non clonal plants use the different water resource in the hinterland of desert. Maximum rooting depth of clonal plants is about 1 m, and lateral root systems spread all directions taking rather large space below the soil surface (40～60cm). Main root architecture of clonal plant is dichotomous and branch angle range 50～70°. Root systems of Hexinia prolydichotoma has two layers and both them can produce ramets. Under control experiment, root distribution of Haloxyon ammodendron and Tamarix ramosissima seedling has significant difference in different treatment.In different treatment, root biomass gradual decrease with depth increasing, but at the deep soil profile root biomass has increased along with irrigation amounts decreasing. Root biomass has a significant negative logarithm relation with soil depth in different irrigation amounts. Lateral root of H. ammodendron seedling spread range is twice as rooting depth in all of treatments. Tendency of vertical distribution of absorptive roots is nearly consistent with that of soil moisture, which represented as single-peak curves, but peak values appear in different layers. With irrigation amounts decreased, concentrateddistribution of absorptive roots is deeper. Tendency of root volume、root length and root surface area is similar in the same treatment, which is different among different treatments. Their tendencies are all represented as single-peak curve, but their peak values appear in different layers. The less the irrigation quotas are, the deeper the distributions of peak value of root volume、root length、root surface area are. The difference between the proportion of underground biomasses and upper biomasses is not significant. With irrigation quotas decreased, proportion of roots depth and individual plant height and that of root spread range and crown diameters are increased. With irrigation quotas decreased, Root extinction coefficient of annual T. ramosissima exist an increased trend. With depth increased, root length and root surface area exponential decreased with 35 kg/ individual plant ?every time and 24.5 kg/ individual plant· every time of irrigation quotas, which aresingle-peak curves with 14 kg/ individual plant· every time of irrigation quotas. In the continued arid habitat, the root systems of H ammodendron and Tamarix austromongolica showed different changes. Root system of seedlings has the growth superiority in the space. Maximum growth speed of belowground (vertical root and horizontal root) of seedling is earlier than that of aboveground (height and horizontal of shoot). In the different periods, the vertical growth speed and the horizontal growth speed of belowground is 2~10 times and 3~5 times than the height increase speed and the shoot growth speed, respectively. In the whole season, the growth speed of above/below ground of seedlings show the alternation growth tendency

塔里木沙漠公路防护林乔木状沙拐枣耗水特性

利用植物茎流计,测定了塔里木沙漠公路塔中段乔木状沙拐枣茎干液流变化及耗水特性。结果表明3株乔木状沙拐枣在一个生长季内的日平均耗水量为4 183.4 g;在现行的灌溉管理条件下,4~10月3株基径为3.6,3.1,1.9 cm的乔木状沙拐枣日平均耗水量分别为6 203.5,4 829.1,1 517.5 g;7月份是耗水量最大的季节。乔木状沙拐枣液流日变化呈单峰曲线型,并随环境因子的变化有所波动;液流高峰值出现在12:00~15:00,最小值出现在0:00~3:00,夜间仍保持较高的液流速率。乔木状沙拐枣液流速率与基径呈正相关关系,在6月底,3株基径为3.6,3.1,2.1 cm的乔木状沙拐枣日耗水量分别为9 521.2,5 803.1 g/d和1 818.8 g/d。不同天气条件下沙拐枣日平均率日耗水量的排列顺序为:小雨<阴天<浮尘<沙尘暴<多云<晴天。干旱的环境条件和较为充足的水分供应是耗水量大的一个重要原因

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

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

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梭梭幼苗根系分布特征对不同灌溉量的响应

在塔克拉玛干沙漠腹地,采用分层分段挖掘法对不同灌溉量条件下(每株每次灌水35、24.5和14 kg)梭梭(Haloxylon ammodendron)幼苗根系的分布特征进行了研究。结果表明:1)随着灌溉量的减少,梭梭幼苗根系生物量的分布格局有向深层发展的趋势,在不同灌溉量条件下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;2)各灌溉量梭梭幼苗的最大水平根长为垂直根长的2倍,但不同灌溉量根系生物量的水平分布趋势一致;3)吸收根生物量的垂直分布与土壤含水量的垂直变化基本一致,均呈"单峰型"曲线,但灌溉量不同,吸收根生物量峰值在土壤中出现的位置也不同,随着灌溉量的减少,吸收根集中分布区有向深层发展的趋势;4)根长、根表面积和根体积随着土壤深度的增加均呈"单峰型"曲线,灌溉量愈小,根长、根表面积和根体积的峰值愈位于土壤的深层;5)根冠比和垂直根深与株高之比随着灌溉量的减少而呈增加的趋势

输水堤坝对塔里木河中游胡杨群落及种群的影响

以分布于塔里木河中游输水护堤内侧和外侧各3个天然胡杨林样地为研究对象,其中卡哈、沙子河、恰拉样地位于护堤内侧,乌斯满、阿其河、铁依孜断面样地位于护堤外侧。采用样方调查法获取各断面胡杨群落特征、胡杨种群结构,并利用胡杨侧枝生长量获取胡杨生长信息,分析塔里木河中游输水护堤对胡杨群落及种群的影响,为客观评价塔里木河中游输水护堤对胡杨的影响及加强胡杨林保护提供科学依据。结果表明:(1)塔里木河中游各断面胡杨群落结构差异较大,防护堤内侧胡杨群落物种数、多样性指数高于护堤外侧群落,各断面共有种为胡杨、多枝柽柳、芦苇和甘草。(2)护堤内侧胡杨种群DBH≤2.5cm的幼树较多,中老龄个体较少,为增长型种群;外侧胡杨种群更新能力弱,缺乏幼龄个体,但中老龄个体较多,为衰退型种群。(3)除恰拉断面外,中游各断面胡杨侧枝生长量自1998-2003年呈上升趋势,2004-2007年呈下降趋势,护堤内外侧胡杨生长量表现出明显差异

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

塔克拉玛干沙漠腹地塔克拉玛干柽柳根系构筑型研究

在塔克拉玛干沙漠腹地,采用根系跟踪法挖取成年塔克拉玛干柽柳(Tam arix taklam akanensis)根系,对其构筑型进行了研究。结果显示:①在塔克拉玛干沙漠腹地,塔克拉玛干柽柳水平根系占绝对优势,其根幅与冠幅之比近361∶,根系最大水平半径为27 m,主根的垂直分布深度在100 cm左右,侧根主要集中在50~150 cm的土层,植株主要通过下扎到地下水位的细根(直径小于2~3 mm)吸收水分。②根系拓扑结构复杂,拓扑指数TI=0.58,接近于叉状分支结构。③根系具有很好的分形特征,整体分形维数为1.5903(R2=0.9988),且不同方向根系分形维数与根系的长度、分根数之间存在很好的相关关系。研究发现,塔克拉玛干柽柳根系发达,主要通过增加次级根系的分支来扩大其分布范围,从而保证植株在环境中获取更多的水分和营养物质。通过根系构筑型的研究表明,塔克拉玛干柽柳具有很好的根系适应性,从而创造了良好的水分营养环境,以保证其正常生存