白刺（ Nitraria tangutorum ）灌丛不定根构型特征及生物量分配模式

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00021

摘要/Abstract

摘要：

植物根系构型和生物量分配模式能有效反映植物对干旱贫瘠环境的适应策略。以西鄂尔多斯国家级自然保护区内的唐古特白刺（Nitraria tangutorum）灌丛为研究对象，采用传统挖掘法对灌丛不定根系构型特征和生物量分配模式进行野外实地调查。结果表明：（1）不同生长阶段白刺灌丛不定根系均以垂直分布的深根型为主。（2）不定根系构型均为人字形，雏形阶段根系拓扑指数T1、修正拓扑参数q_a 和q_b 分别为0.98、0.95、0.52，发育阶段为0.87、0.69、0.46，成熟阶段为0.85、0.63、0.63。雏形阶段灌丛分支率较发育和成熟阶段分别小8.96%和30.05%。随白刺灌丛不断发育，各级根径逐渐增大，灌丛分支逐渐复杂，资源利用范围逐渐扩大。相较于灌丛不定根系，生物量分配重心始终倾斜于灌丛地上部分。（3）成熟阶段灌丛不定根系与地上部分的根冠比较雏形阶段和发育阶段分别降低32.75%和0.83%，其中不定根系粗根（三级根）占比减少，细根（二级根和一级根）占比提高。白刺灌丛在生长过程中通过提高不定根系分支率、增加灌丛地上部分和不定根系细根的生物量等方式适应胁迫环境。

关键词: 白刺（Nitraria tangutorum）, 不定根系, 根系构型, 生物量分配, 相对生长关系

Abstract:

Root architecture and biomass allocation patterns can effectively reflect the adaptive strategies of plants to arid and infertile environments. Abstract： In this study， Nitraria tangutorum shrub in the West Ordos National Nature Reserve was used as the research object， and the characteristics of the root architecture and biomass allocation pattern of the shrub were investigated by using the traditional excavation method. The results showed as follows ：（1） the main adventitious roots in Nitraria tangutorum shrub at different growth stages were vertical deep-root type. （2） The root topological index TI and the modified topological parameters q_a and q_b were 0.98， 0.95 and 0.52， respectively. The developmental stages were 0.87， 0.69， 0.46. The mature stage is 0.85， 0.63， 0.63. The branching rate of shrub in embryonic stage decreased by 8.96% and 30.05% compared with that in developing and mature stage， respectively. With the development of Nitraria tangutorum shrub， the root diameter of different levels increased gradually， the shrub branches became more complex， and the utilization range of resources expanded gradually. However， compared with the adventitious roots， the biomass distribution center was always inclined to the aboveground part of the shrub. （3） Compared with the embryonic stage and development stage， the ratio of coarse root （tertiary root） and fine root （secondary root and primary root） of the adventitious roots in the mature stage decreased by 32.75% and 0.83%， respectively. In the process of growth， Nitraria tangutorum shrub adapted to the stress environment by increasing the branching rate of its adventitious roots and the biomass of its aboveground and fine roots.

Key words: Nitraria tangutorum, adventitious roots, root architecture, biomass allocation, allometric relationships

中图分类号:

Q948.1

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图/表 8

图1 白刺灌丛及其不定根

Fig.1 Nitraria tangutorum shrub and its adventitious roots

图2 不定根系分级方法示意图

Fig.2 Schematic diagram of adventitious root classification method

表1 白刺灌丛沙堆形态特征

Table 1 Morphological characteristics of Nitraria tangutorum sandpile

生长阶段	灌丛形态特征参数				沙堆形态特征参数
生长阶段	短轴/m	长轴/m	高度/m	冠幅/m	短轴/m	长轴/m	高度/m	底面积/m²	体积/m³
雏形阶段	2.36±0.05	3.00±0.10	0.92±0.07	2.68±0.11	2.40±0.18	2.99±2.45	0.48±0.02	5.65±0.88	1.80±0.33
发育阶段	3.45±0.29	3.79±0.46	1.05±0.05	3.62±0.36	3.56±0.20	4.01±0.15	0.63±0.06	11.24±1.05	4.72±0.89
成熟阶段	4.24±0.14	5.13±0.37	1.43±0.11	4.69±0.25	5.13±0.09	6.01±0.15	0.88±0.04	24.25±1.00	14.24±1.15

图3 根系拓扑结构示意图

Fig.3 Schematic diagram of root topological structure

图4 白刺灌丛不定根系构型特征不同字母表示差异显著，P<0.05

Fig.4 Adventitious root architecture characteristics of Nitraria tangutorum shrub

表2 白刺灌丛不定根系空间分布特征

Table 2 Spatial distribution characteristics of adventitious roots in Nitraria tangutorum shrub

生长阶段	比例/%			沙埋深度 /cm
生长阶段	水平根	倾斜根	垂直根	沙埋深度 /cm
雏形阶段	17.78	33.34	48.88	8.80±0.66
发育阶段	12.50	37.50	50.00	9.80±0.67
成熟阶段	4.17	37.5	58.33	8.29±0.90

图5 白刺灌丛不定根生物量分配特征不同字母表示差异显著，P<0.05

Fig.5 Biomass allocation characteristics of adventitious roots in Nitraria tangutorum shrub

表3 白刺灌丛地上、地下生物量相对生长关系

Table 3 Relative growth relationship between ground and underground biomass of Nitraria tangutorum shrub

生长阶段	相关生长指数		生长关系
生长阶段	均值±标准差	95%置信区间	生长关系
雏形阶段	0.10±0.01^a	0.0665—0.1394	异速生长
发育阶段	0.05±0.02^b	0.0068—0.0929	异速生长
成熟阶段	-0.09±0.03^c	-0.1600—-0.0232	异速生长

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