毛乌素沙地沙丘活化过程中油蒿(Artemisia ordosica)根系特征

根系是植物的重要营养器官,轻微的环境变化也会引起根系的变化。采用时空代替法,在毛乌素沙地选取固定沙丘、轻度活化沙丘、中度活化沙丘、重度活化沙丘上的油蒿(Artemisia ordosica)植株,采用全根分层挖掘的方法调查根系生态特征。结果表明:油蒿表现出深根性轴根植物的特点,不同活化程度沙丘油蒿根系生物量均以粗根最大\,中粗根次之\,细根最小,但沙丘的活化显著弱化了油蒿的轴根特征;在沙丘活化的初期(固定沙丘、轻度活化沙丘)油蒿根系垂直方向分布较深(平均200 cm),水平方向分布范围较小,侧根数量较多,随着沙丘活化程度的增加,油蒿根系分布浅层化,侧根数量减少但水平方向分布范围增加,根幅增大,油蒿有向须根植物演变的趋势;从固定沙丘到重度活化沙丘,由于植被盖度的降低,风沙活动的加剧,沙埋的发生导致油蒿地下总生物量不断增加,根冠比也呈增加趋势。生境的改变,导致油蒿根系的分配格局发生改变,最终适应沙丘活化后的土壤水分条件以及相应的生态环境的改变。     

塔里木河下游生态输水后衰败胡杨林更新能力与条件分析

对塔里木河下游3个样区生态输水后不同样地0—100 cm深土层中胡杨水平根系分布、繁殖更新能力、地下水位变化及成片胡杨林更新所具备的条件调查分析,结果表明：长期断流后,在低地下水位胁迫下胡杨0—100 cm的浅层水平根系发育严重受阻或萎缩消失,萌蘖能力微弱或消失。在距河道边50 m区域内,土层50—100 cm以下有较多的水平根系分布,生态输水后浅层根系具备萌蘖能力;距河道边50～150 m的范围胡杨浅层根系数量减少,分布深度下移,活力降低,实施萌蘖更新有一定的风险,而且随着与断流源区（大西海子水库）距离的增加,风险增大;距河道边250 m以上的区域胡杨水平根系很少,现阶段已基本上失去萌蘖更新的基础条件。胡杨集中分布区地表微地形复杂,大面积地表引流灌溉难度大,使得依靠种子和断根萌蘖实现更新十分困难。     

乔木侧根对土体的斜向牵引效应Ⅰ原理和数学模型

为证实植物侧根对周围土壤的斜向牵引效应是乔木根系抗系抗蚀护坡机械效应的重要内容,以云南松林为例对这种效应及其量值进行了野外观测和模型计算,并对其在克服林地浅层坡面的不稳定性以及控制侵蚀保护坡面的作用进行了讨论。     

干旱胁迫下钠复合肥对霸王(Zygophyllum xanthoxylum)根系生长的促进作用

霸王(Zygophyllum xanthoxylum)是荒漠区广为分布的一种多浆旱生植物。采用盆栽育苗的方法,初步评价了干旱胁迫下Na+对霸王根系生长的贡献,探讨了一种新型钠复合肥对霸王根系形态、生理学指标的影响。结果显示,钠复合肥能显著促进霸王根系的生长并提高其抗旱性:(1)正常浇水时,钠复合肥对霸王的促进作用主要体现在株高的增加和侧根的增长上,根系活力显著增强;(2)自然干旱15d后,钠复合肥使得霸王根系活跃吸收面积显著提高24%,促进主根的加粗和伸长以吸收更多的水分和矿质养分;(3)干旱胁迫下,钠复合肥处理使霸王根部Na+浓度保持较高水平,K+浓度下降42%。因此认为,干旱前钠复合肥显著促进了霸王侧根的生长和根系活力的提高,干旱后钠复合肥通过促进根系活跃吸收面积的扩大和主根的生长以提高霸王的抗旱性,其主要原因是根和叶中积累了较多的Na+、而非K+。     

泥石流源区典型草本植物根系抗拉试验

植被对于泥石流源区的生态修复和物源稳定具有重要意义,其中植物根系的抗拉力学特性是影响植物护坡的主要因素之一。为了探究泥石流源区植物根系的抗拉特性,以都江堰市锅圈岩泥石流源区为研究区,在野外调查的基础上,通过重要值计算确定了源区典型草本植物并进行抗拉强度试验。研究表明,锅圈岩泥石流源区主要分布有寒芒、节节草等对恶劣环境适应性强的乡土植物,它们的根系平均分布深度在30 cm以内;根系抗拉力与根径呈幂函数正相关关系,抗拉力随根径的增大而增大。当根径0.50 mm时,抗拉强度与根径也表现出幂函数关系;当根径0.50 mm时,部分植物根系的抗拉强度值波动较大。不同植物根系的平均抗拉强度从大到小依次为铁杆蒿(106.24 MPa)、节节草(非节点处,30.79 MPa)、草地早熟禾(28.69 MPa)、小飞蓬(20.20 MPa)、多头苦荬(18.77 MPa)、寒芒(老根,14.87 MPa)、节节草(节点处,12.67 MPa)、寒芒(新根,8.29 MPa)。泥石流源区草本植物的根系抗拉力学特性良好,对稳固浅层土体和泥石流物源有积极作用。     

马蔺根系固土护坡效应研究

研究以青藏高原东北部观赏地被植物马蔺为研究对象,通过野外调查和材料力学、土力学试验,定量评价了野生马蔺植株和根系生长特征、单根抗拉特性以及根系对土体抗剪强度的增强效应。结果表明,马蔺平均株高、冠幅和植株密度分别为(75.22±11.40)cm、(106.09±25.62)cm和(1.51±0.55)株/m²;马蔺标准株根系分布深度可达50 cm,主要分布在0~30 cm深度范围内,根幅约40~50 cm。马蔺根径为0.20～0.70 mm,单根抗拉力、抗拉强度和延伸率平均值分别为(7.94±2.91)N,(46.30±11.06)MPa和54.17%±17.08%。随着根径的增大,单根抗拉力和单根抗拉强度分别呈幂函数增大和幂函数降低趋势,单根极限延伸率随着根径的增大呈逐渐增大变化趋势,但二者之间未表现出相对显著性的关系。马蔺根系对土体黏聚力和内摩擦角均有增强作用,可分别显著增强0~30 cm和0~10 cm深度范围内土体黏聚力和内摩擦角,增长率分别为9.48%~17.40%和7.62%。本文研究成果对马蔺用于坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害现象的生态防护工作,具有实际指导意义。     

半干旱区沙地沙蒿生物量及根系分布特征研究

沙蒿是中国西北半干旱地区主要的固沙植物,其根系分布影响包气带水分运移过程,准确的植被特征和根系密度分布对根系吸水模型的建立十分重要。采用整体挖掘法获取不同层位的根系和根际土壤含水量,引入冠级和龄级的概念对沙蒿根系分布特征进行研究。分析结果表明：沙蒿种群以低龄级沙蒿占优,其根系生物量随龄级呈'S’型增长;根系长度分布和均一化根系密度分布均符合对数正态分布,最大值出现在浅层土壤20 cm处;沙蒿生长不依赖于地下水,其根系主要利用包气带中的水分,持续干旱条件下,为满足蒸腾作用根系出现两种调节方式：（1）横向生长增加根系量,利用横向土壤剖面的水分。（2）浅层根区由于水分胁迫造成的吸水量减少由深部相对湿润的根区补偿。因此沙蒿根系吸水模型中的根系密度分布函数应为对数正态分布,且吸水过程不仅依赖于根系密度分布,同时受土壤水分的影响。     

青藏高原东北部观赏地被植物马蔺根系固土护坡效应研究

为了进一步丰富青藏高原东北部地区植被护坡工程植物选择,推动区内植被护坡工程实用性和观赏性兼顾发展。该项研究以青藏高原东北部观赏地被植物马蔺为研究对象,以青海省大通县朔北藏族乡至东峡镇之间区域为研究区,在野外植物分布特征和生长特征调查的基础上,结合单根拉伸试验和重塑根-土复合体三轴压缩试验,定量评价了野生马蔺植株和根系生长特征、单根抗拉特性以及根系对土体抗剪强度的增强效应。试验结果表明：马蔺主要分布在研究区内洪积扇、坡积裙和河漫滩等地貌单元,立地条件包括上述地貌单元内的林下坡地、田间、道旁、湿地、荒地等;通过选取两处试验区开展调查可知,马蔺平均株高、冠幅和植株密度分别为75.22±11.40 cm、106.09±25.62 cm和1.51±0.55 株/m2;马蔺标准株根系分布深度可达50 cm,主要分布在0~30 cm深度范围内,根幅约40~50 cm;马蔺根径为0.20～0.70 mm,单根抗拉力、抗拉强度和延伸率平均值分别为7.94±2.91 N,46.30± 11.06 MPa和54.17%±17.08%,随着根径的增大,单根抗拉力和单根抗拉强度分别呈幂函数增大和幂函数降低关系,单根极限延伸率随着根径的增大呈逐渐增大变化趋势,但二者之间未表现出相对显著性的关系;马蔺根系对土体黏聚力和内摩擦角均有增强作用,可分别显著增强0~30 cm和0~10 cm深度范围内土体黏聚力和内摩擦角,且对土体黏聚力的增强作用较为显著。该项研究成果对于选用观赏地被植物马蔺进行研究区坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害现象的生态防护工作,具有理论研究价值和实际指导意义。     

沙地彰武松在不同基质上扦插生根性状研究

彰武松在3种基质中插穗生根性状存在显著差异。综合分析生根率、生根性状和根系效果指数等三个因素,发现蛭石基质最好,草炭基质次之,细沙基质较差。草炭基质虽生根率较高,但根系效果指数却没有蛭石好。生根能力较差的细沙基质,生根性状离散度最大。彰武松插穗生根性状的相关分析表明,侧根数、不定根（插穗底部切面不同位置上长出的主根）数、最长不定根长分别与根总长度存在极显著正相关,侧根数、不定根数及最长不定根长相互存在极显著正相关,最长不定根长与最长不定根粗有显著负相关关系。     

乔木侧根对土体的斜向牵引效应Ⅱ野外直测

根据乔木侧根对土体的斜向率引效应原理和数学模型,以云南松林为例,进行了野外直接剪土测试。结果表明,在表层根际土中（０￣２０ｃｍ）松树侧根能在相同的垂直截面上平均提供５７７．２３Ｎ的斜向牵拉力,使根际土层的抗滑力提高了３８．７８％,把根际土层的抗张强度提高了５．７７ｋＰａ。同时发同,侧根牵引效应的量值随根生物量大小的影响,两者具有正相关关系。     

不同水肥处理的沙地玉米生长分析

在奈曼站农业观测场进行了5种水肥处理的玉米生长试验。结果表明,各处理的玉米株高快速生长期均从6月下旬始,至8月初达最高值。不施肥处理株高和茎粗生长在拔节后期落后于其他处理,早于其他处理停止生长。根量快速增长从6月底开始,至7月底结束,8月下旬根开始死亡,至9月20日,细根数量减少至峰值期的50%。高肥处理的根系增长率高于其他处理,其根密度值最大,不施追肥处理的最小。不浇水的处理在7月初雨季到来时根系开始快速增长。不施追肥的处理早于其他处理7d停止根系的增长。5种不同处理的根系生长动态趋势一致,均为单峰形。施肥量最大的处理(T₁)产量最高,不施肥的处理产量最低。玉米生长期多次灌溉并不能促进生长,相反使产量减少。     

毛乌素沙地沙柳细根分布规律及与土壤水分分布的关系

以2 mm为粗、细根的划分界限,采用根钻法对毛乌素沙地的单株沙柳及沙柳林地的细根分布进行了调查研究,同时测量土壤含水率。结果表明,沙柳细根垂直分布深度为1.5 m左右,且随土壤深度的增加细根生物量逐渐减少,细根根量最大值出现在表层,在0～20 cm范围内集中分布,约占总根量的一半左右。沙柳水平根系发达,细根主要分布在冠幅半径3倍左右的范围内,表明沙柳通过水平扩展来获取分布于土壤浅层的大气降水;丘顶沙柳林地根量小于丘底林地根量,土壤水分的含量和分布决定沙柳细根根量的大小和分布。     

雌雄青杨幼苗对磷缺乏差异响应的离子组学研究

为探究雌雄异株植物对磷元素缺乏的性别差异响应,以水培雌雄青杨幼苗为对象,利用ICP-OES分别测定了对照条件和缺磷条件下,雌雄青杨幼苗叶片及根中10种元素(Ca,Cu,Fe,K,Mg,Mn,Na,P和Zn)的含量,并分析了雌雄青杨元素含量变化与性别之间的关系。主成分分析中,第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)分别解释了总变量的50.6%和15.6%,明确区分了器官之间和处理之间的差异,发现缺磷条件下的根的变化比叶片更为明显。缺磷处理的青杨雄株幼苗叶片中P和Cu含量显著降低,而雌株幼苗叶片中Ca、Zn和Cu的含量却显著增加;缺磷处理导致雌雄青杨幼苗根中P含量均显著下降,雄株幼苗根系中Ca含量也显著下降,雌株幼苗根系中S含量显著增加。与青杨雄株相比,对照和缺磷处理雌株根系中K和Zn含量均较高。此外,缺磷处理的雌株叶片中Ca和Cu含量也比雄株高。元素相关性分析显示,相同价态元素之间存在竞争效应,但同主族元素之间的竞争并不显著。综上所述,缺磷处理导致了雌雄青杨幼苗根和叶片中元素含量的显著变化,相比于雄株,青杨雌株幼苗受到的影响更为显著。     

沙棘(Hippophae rhamnoides)对经客土改良石漠化土壤的适应性

石漠化地区基岩裸露、砾石堆积,水土流失严重,土壤与植被覆盖率低,因此引发一系列的生态恶化问题,而客土恢复植被是一项快速有效的治理途径。本试验在贵州毕节地区实施,以当地黄壤客土(T1,黄壤与砾石比为1∶1;T2,黄壤与砾石比为2∶1;T3,黄壤与砾石比为3∶1;T4,黄壤与砾石比为1∶0)改良石漠化,从耐瘠薄的灌木——沙棘(Hippophae rhamnoides)为试材,探究其幼苗在客土改良后的石漠化土壤中的适应性,栽种期为2年。结果表明:客土处理对沙棘幼苗的冠幅、粗根的根长密度、粗根根重密度均无显著影响;百分之百客土即T4会显著抑制沙棘株高、根系生物量,显著促进细根比根长的增长;当黄壤与砾石比例1/2—2/3时,2年后沙棘细根的根重密度与土壤含水量均会显著增加;当黄壤与砾石比大于2/3时会显著抑制沙棘根系长度总和的增加,且2年后对土壤水分改善作用不显著;沙棘根系指标与2年后的土壤含水量呈现出显著的相关关系。在贵州毕节地区客土改良石漠化时,并非客土越多越好,当黄壤与砾石的比例在1/2—2/3时,栽种沙棘2年可显著改善土壤含水量。     

内蒙古自治区四子王旗地下水开采引起的地质环境问题研究

采用实地调查、访问的方法,了解农灌区、第四系含水层分布区和地下水位、水质历年变化情况。结果表明,农灌区地下水位大幅下降,浅层第四系含水层局部地区出现了疏干。     

高寒沙地乌柳(Salix cheilophila)林根系分布特征

对青海共和高寒沙地植被恢复区不同林龄(6年、11年、16年和21年)乌柳(Salix cheilophila)人工防护林根系分布及根量进行了调查、测定,同时测定了土壤有机质含量的垂向变化。结果表明:①不同林龄乌柳林根系主要由中根和细根构成,其数目占土壤剖面根系总数的90%以上,其中又以直径小于2.0mm细根所占比例最高,细根占剖面根系总数的50%以上;②各林龄乌柳根系在0~50cm土层分布较为集中,在30cm以下土层,根量随深度的增加逐渐减少,6年生乌柳林根系垂直分布在0~130cm,20年生乌柳可达200cm,随植被恢复时间的增长,各林龄根量显著增加(p0.05);③各林龄乌柳林有明显发达的垂直主根,属典型的垂直状根系,随植株不断生长,根系表现出深根性;④以不同深度根系重量作为解释变量,以土壤有机质含量作为响应变量,回归结果显示不同林龄乌柳林根系重量显著影响土壤有机质含量(p0.001),这也为评价沙地植被改良土壤功能提供了依据。     

不同坡向梭梭幼苗的生长状况和适应特征

以古尔班通古特沙漠南缘一年生梭梭移栽苗为研究对象,对梭梭幼苗的地上部分生长状况、蒸腾速率日变化趋势以及根系形态进行了调查,探讨不同坡向梭梭幼苗的生长和适应特征。结果表明,平地、阴坡和阳坡表层0~30 cm土壤含水量无显著差异,40~100 cm土壤含水量阳坡<阴坡<平地。梭梭幼苗同化枝生长速率和含水量均表现为阳坡<阴坡<平地,其生长速率和含水量可能与根层土壤含水量高低有关。不同坡向梭梭幼苗蒸腾速率日变化均呈“单峰型”,12:00-16:00阳坡梭梭幼苗蒸腾速率显著高于阴坡与平地。 阳坡梭梭幼苗主根不发达,侧根较多但较短;平地和阴坡梭梭幼苗根系主根发达,以单根为主。这反映出根系对相应生境下土壤水分的适应特征。     

施磷对蒙古莸(Caryopteris mongholica)形态和酸性磷酸酶活性的影响

采用土培法,设置不同的供磷水平(P0,0 mg·kg-1;P1,17.5 mg·kg-1;P2,35 mg·kg-1;P3,52.5 mg·kg-1;P4,70mg·kg-1),对蒙古莸(Caryopteris mongholica)地上部形态、根系形态、生物量、叶片和根系酸性磷酸酶活性的变化进行研究。结果表明:(1)株高、基径、茎粗、地径随供磷水平增加均呈现出先增大后减小的趋势,在P1水平下最大。(2)总根长、根体积、根表面积、根平均直径随供磷水平增加呈现出先增加后减小的趋势,其中在P1水平下总根长和根平均直径达到最大。(3)P0水平下根冠比最大,地上部干重和根系干重在P1水平下最大。(4)根系酸性磷酸酶活性随供磷水平增加呈现出逐渐下降的趋势,并且与根体积、总根长、根平均直径、根表面积均呈负相关;叶片酸性磷酸酶活性随供磷水平增加呈现出先降低后上升的趋势,并且与株高、地径、基径、茎粗、地上生物量均呈负相关。     

浑善达克沙地黄柳人工林根系分布及生物量研究

 对浑善达克沙地一年生、二年生、三年生黄柳人工林根系分布及生物量进行了调查、测定。结果表明:①在流动沙丘上人工栽植的黄柳,其根系主要由直径小于2.0 mm的中根和细根构成,其数目占剖面根系总数的90%以上,其中又以直径小于0.5 mm细根所占比例最高,其数目占剖面根系总数的50%以上。②根系主要分布在10～30 cm的土层中,可见其根系主要吸收10～30 cm土层内的水分和养分。③根系重量在各土层中呈随土层深度加深而降低的分布趋势。④根系主要呈水平分布,水平根非常发达,随着植株的不断生长,这一特征越来越明显。     

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。