桢楠幼苗适应喀斯特岩溶裂隙生境及降雨时间格局变化的方式

喀斯特生态系统是全球陆地生态系统的重要组成部分,生态环境极为脆弱。由于碳酸盐岩长期强烈的化学溶蚀作用,其基本特征体现为地表土壤和地下岩溶裂隙及洞穴的二元结构。近年来,在全球气候变化下,我国西南地区降雨格局呈现降雨频次减少且单次降雨量增加的趋势。因此,岩溶裂隙和区域降雨时间格局改变将对喀斯特地区的植物生长产生重要影响。通过模拟不同岩溶裂隙生境(S_(0):24 cm土壤;S_(1/2):12 cm土壤层+12 cm裂隙层;S_(3/4):6 cm土壤层+18 cm裂隙层)和不同降雨时间格局(I_(2d):2 d降雨间隔;I_(19d):19 d降雨间隔),探究二年生桢楠(Phoebe zhennan S.Lee)幼苗是否通过生物量分配及根系分布的调整来适应变化环境。结果显示:(1)短时间降雨格局下,相比全土生境,少量岩溶裂隙存在并不影响桢楠幼苗生物量的积累,然而随着岩溶裂隙层进一步增厚和降雨时间间隔延长,桢楠降低了总生物量,减少了茎且增大了根和叶的生物量分配。(2)桢楠幼苗的根系垂直分布随着深度增加而下降,且无论在何种降雨时间格局下,两种岩溶裂隙生境下桢楠均增加了岩溶裂隙之上土壤层的根系生物量分配比例。研究表明:赋存有土壤的岩溶裂隙能成为植物幼苗赖以生存的生境,但这种提供生境的能力随岩溶裂隙层增厚以及降雨时间间隔延长而减弱。桢楠幼苗以牺牲对茎生物量的分配投资为代价,提高对根系或者叶片的生物量投资,同时增大界面土层中的根系分布,来保证最大化地利用有限的土壤资源,从而适应喀斯特的岩溶裂隙(及干旱)生境。

模拟喀斯特异质性小生境下三叶鬼针草地上地下协同生长对策

模拟在喀斯特异质生境下,通过随机区组实验,研究三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)在两种土壤生境(浅而宽、深而窄)和3种水分处理(对照、减水50%、减水70%)下植物的地上和地下生长关系及生物量分配格局。结果显示:(1)两种生境中三叶鬼针草的地上生长(株高、地径、叶面积、叶生物量)与地下根系生长(根长、根表面积、根体积、根生物量)均随着施水量的减少而降低;叶面积比率随着施水量的减少而增加;根质量比在浅而宽土壤生境中呈先增后减的趋势,而在深而窄土壤生境中呈增加趋势。(2)两种生境中三叶鬼针草的地上生物量与地下根系生物量、叶面积与根长、叶面积与各层根系生长均呈显著正相关关系。但在浅而宽土壤生境中,三叶鬼针草的地上生物量与各土层根系生物量均呈显著正相关,而在深而窄土壤生境中,地上生物量仅与中上土层根系生物量呈显著正相关。研究表明三叶鬼针草在不同生境中均具有较好的地上地下协同生长对策,在增强对地下资源获取的同时也增强了对地上资源的获取。在浅而宽土壤生境中,三叶鬼针草通过协调根系的横向拓展能力与植物叶片的生长来应对快速的干旱缺水;在深而窄土壤生境中,植株能较好地协调根系向下拓展能力与地上叶面积的生长,更好地利用土壤深层的水分资源。