干旱环境条件下深根植物骆驼刺的根系生态学过程研究

Alhagi sparsifolia Shap. is a perennial deep-rooted plant growing in arid and semi arid areas with a strong habitat adaptability. The project will be based on long-term ecological experimental site of Cele National Station. Systematic orientation research will be carried out on the ecological process of root systems of A. sparsifolia changing from the growth stage induced by surface water to that induced by groundwater under the simulated and controlled experimental conditions in the natural environment. The growth (distribution) laws and architectures characteristics of root systems of A. sparsifolia and their relationship with different moisture-inducement conditions will be clarified. The soil moisture thresholds of root systems of A. sparsifolia in the growth stages with different moisture-inducement conditions will be measured as well as their seasonal and inter-annual variation regularities. The key ecological problems will be revealed in the process of root systems of A. sparsifolia changing from the utilization of unstable surface water resources to stable groundwater resources. The growth and distribution models of root systems of A. sparsifolia with different moisture-inducement conditions will be formed. The findings will not only provide a theoretical basis for water absorption mechanism and water use strategy research of A. sparsifolia plant which enrich root ecology research, but also accumulate scientific data and provide technical methods for the restoration of A. sparsifolia in the south edge of Taklimakan Desert. Meanwhile, preparations have also been implemented for applying international cooperation projects related to A. sparsifolia. Therefore, this study is of great original innovation significance and practical application value.

骆驼刺是生长在干旱、半干旱地区的多年生深根系植物，具有很强的生境适应性。本项目依托新疆策勒国家站的长期生态学实验场地，在自然环境中的模拟控制实验条件下通过对骆驼刺根系由地表水诱导生长阶段向地下水诱导生长阶段转变中的生态学过程进行系统的定位研究，阐明骆驼刺根系的生长（分布）规律、构型特征及其与不同水分诱导条件的关系，掌握骆驼刺根系在不同水分诱导生长过程的土壤水分阈值及其季节和年际变化规律，揭示骆驼刺根系由利用不稳定的地表水资源到利用稳定的地下水资源过程中的关键生态学问题，构建不同水分诱导过程驼刺根系的生长和分布模型。研究结果不仅将为骆驼刺植物的吸水机制和用水策略研究提供理论依据，丰富根系生态学的研究内容，而且将为塔克拉玛干沙漠南缘骆驼刺植被的修复积累科学数据和提供技术方法，同时也将为有关骆驼刺国际合作项目的申请提供前期准备。因此，本研究具有重要的原始创新意义和实践应用价值。

骆驼刺是生长在塔里木盆地南缘区域的一种重要的植物资源。在畜牧业生产中占有一定的地位，同时在防风固沙中发挥着重要的作用。本项目依托新疆策勒站的长期生态学实验场，通过人工模拟实验和自然环境实验相结合的方法，对不同生境条件（水分、盐分）下骆驼刺根系的生态学过程进行系统的研究，阐明了骆驼刺根系的生长（分布）规律、根系分株构型特征及其与不同水分/盐分条件的关系，掌握了骆驼刺根系分株的生长/分布/构型特征及其季节和年际变化规律，揭示了骆驼刺根系对不同生境条件的生态适应特征，构建了不同水分条件下驼刺根系分株的生长/分布模型。本项目具有重要的理论意义和应用价值，并具有原始创新性。研究结果表明：（1）在较深潜水埋深（2.2米）条件下，两年生骆驼刺根系夏季在20-40厘米分布较多，随着时间的推移和根系的生长，秋季则是160-200厘米的底层土壤最多。分析土壤水分和骆驼刺根系分布发现，骆驼刺根系分布和土壤水分之间呈正相关，但相关性不显著(p=0.087)。（2）骆驼刺根系分株前后和分株时的生长素与细胞分裂素含量具有明显差异，分株前后的生长素含量较高，在分株时生长素含量降低。（3）随着土壤盐渍化程度的增强，骆驼刺分枝角度不变，但分株间隔增大、分株发生深度加深，导致骆驼刺产生新株数量和能力下降；当土壤总盐含量（0-50 cm）超过9 g/kg时，则不会有骆驼刺新株产生，其无法进行自然繁殖形成种群。（4）植物幼苗的提水量与下层土壤根系干重和蒸腾量存在明显关系。植物根系提水量和下层土壤根系的生物量均呈显著正相关性，即下层根系生物量越丰富，提水量越多。植物的根系提水量和植物蒸腾量密切相关。根系提水在植物的生长中占据了重要的地位。（5）骆驼刺幼苗根系分株数量随着土壤含水量的增加呈增大趋势，但是随着分株数量的增加，分株种群密度的增大，又会抑制新分株的产生，这是骆驼刺生长和繁殖之间的权衡，是骆驼刺的适应策略。