腾格里沙漠地区4种优势一年生草本植物根构型特征

为探究荒漠地区一年生草本植物对生境的适应性,本文以腾格里沙漠东南缘固沙植被区的沙米、百花蒿、虫实、雾冰藜4种常见一年生草本植物为研究对象,采用传统挖掘法收集植物根系,基于量化的根系形态指标,利用几何拓扑学和分形理论分析根构型特征,比较研究区4种一年生草本植物的根构型特征多样性及其适应机制的差异。结果表明:根冠比和根深宽比表现为沙米>百花蒿>虫实>雾冰藜,比根长和比表面积表现为沙米<百花蒿<虫实<雾冰藜;根系拓扑指数TI和修正拓扑指数q_(a)、q_(b)具有相同的趋势,均表现为沙米>百花蒿>虫实>雾冰藜;沙米、百花蒿、虫实、雾冰藜的根系分形维数分别为1.215、1.278、1.387、1.631,根系分形丰度分别为3.528、3.248、2.479、2.451。沙米和百花蒿采取高生长量资源对策,根系结构简单,倾向于鱼尾形分支结构,垂直方向资源获取能力和空间拓展能力较强;而雾冰藜和虫实采取高质量资源对策,根系结构更为复杂,倾向于叉状分支结构,具有更高的资源利用效率。

腾格里沙漠东南缘猪毛菜(Salsola collina)根系构型特征比较

根系构型反映植物对资源的吸收能力和利用情况,可揭示沙地植被更新生长与适应机制。本研究以腾格里沙漠东南缘不同地表条件下[流沙地,藻结皮地(半固定沙地),藓结皮地(固定沙地)]的猪毛菜(Salsola collina)为研究对象,采用传统挖掘法收集植物根系,基于量化的根系形态指标,利用几何拓扑学及分形理论分析了根系构型特征,探讨了地表演变对猪毛菜根系构型特征的影响及其适应机制。结果表明:从流沙地、藻结皮地到藓结皮地,猪毛菜根深宽比、根冠比、比根长和比表面积逐次显著降低,根系水平幅则显著增加;根系拓扑指数TI分别为0.8125(流沙地)、0.7107(藻结皮地)、0.6313(藓结皮地),根系结构趋向于从鱼尾形分支结构转变为叉状分支结构;根系分形维数显著提高,但根系分形丰度显著降低。总之,伴随沙地固定程度的增加以及地表结皮覆盖条件的演变,猪毛菜根系生长投入下降,空间拓展能力退化,同时根系的整体结构进一步复杂化,根系生长对策从数量型向质量型转变,资源利用对策向高竞争力方向转变。本研究可为荒漠地区植被恢复和物种选择、配置提供参考依据。