胡杨根系扩展行为及其诱导因素作用机制

The study of root is an important part of the new interdisciplinary subject, belowground ecology. Plant roots not only have the role of supporting and nutrition，but also the function of plant reproduction and searching the appropriate habitat in the extreme dryland. Furthermore, the root architecture and its dispersal behavior are the most important mechanism for the plant roots to seek the suitable habitat to reproduce clonal growth，and also are the most important traits to adapt to the harsh environment in the extreme dryland。As the important vegetation in the extreme dryland in China, Populus euphratica forest，its root architecture and behavior have a great significance on populations reproduction, dispersal，and regeneration and maintaining. Based on the theory of belowground ecology，using root sampling，root observation window，Minirhizotron and Ground-penetrating radar，and the control tests，the research will be conducted in Ejina Oasis to study the root architecture and dispersal behavior of the different ages of Populus euphratica and growth difference in the varied environment. We want to illustrate the relationship between the root parameters and key environmental factors, which include the soil moisture, soil properties, etc, and elucidate the root dispersal behavior and its main inducing factors；simulate the Populus euphratica roots developmental process；and then to reveal the adaptation mechanism of Populus euphratica root. Based on the results above-mentioned，it can form a solid theoretical and technical support for future research of belowground ecology in the desert areas，and provide the scientific basis for the restoration and protection of Populus euphratica forest.

植物根系是新兴学科地下生态学研究重要部分。极端干旱区植物根系不仅具有支撑和营养等作用，更具繁殖及寻觅新生境的功能，根系构型和扩展行为是植物根系繁殖和寻觅行为实现的重要机制，是极端干旱区植物对环境适应最重要的特征。作为我国极端干旱区植被重要组成的胡杨林，其根系构型与行为对种群的繁殖、扩展、林分的更新与维持等具有重要意义。本项目针对胡杨根系构型及其扩展行为对极端干旱区环境适应这一科学问题，运用地下生态学的原理与方法，采用根系挖掘法、根窗法、微根管法以及探地雷达等手段和技术，结合野外与实验室胡杨幼苗根系生长的控制试验，研究不同年龄胡杨个体根系构型；探讨水分、土壤理化性质等关键因子与根系参数关系；根系扩展行为与主要诱导因子的作用过程；建立胡杨根系发育过程模型,进而揭示胡杨根系适应的机理。在此基础上提出系统的干旱区植物根系的研究方法以及植物行为理论，并为胡杨林的恢复和保护提供科学的依据。

针对胡杨根系构型及其扩展行为对极端干旱区环境适应这一科学问题，运采用挖掘法、根窗法、微根管法等技术，结合野外与实验室控制试验，研究根系构型；探讨水分、土壤理化性质等与根系生长的关系；根系扩展行为的主要诱导因子与作用过程。.研究发现胡杨幼苗根系发育具有先伸长生长，后径生长的特性。土壤水分对胡杨幼苗根系生长与扩展影响显著。干旱胁迫有利于形成深根系，且末端根增粗变短，分支密度减小。水资源短缺及土壤盐渍化引起胡杨和柽柳幼苗间竞争降低，加剧胡杨种群的衰退。结果从根系生长与行为的角度解释了胡杨林生态系统退化机理，合理的配水方式是维持胡杨更新生态系统维持重要环节。在繁殖根方面，土壤物理特征是影响繁殖根分枝的最关键因素，其垂直方向上分枝夹角具有明显的生态塑性，他感作用与物理接触会促进根系间的竞争，诱导产生更活跃的觅食行为，使根系产生更多的萌蘖芽，并促进根系扩展。结果为胡杨林保护的克隆繁殖技术提供重要的依据。.细根在不同土壤环境中有不同的适应策略，土壤含水量对细根性状的影响最明显，是诱导胡杨细根行为的最关键因素。胡杨存在空间细根经济学谱系，通过在“高效觅食”和“资源保存”间权衡适应极端干旱区绿洲土壤资源空间异质性。土壤微生物也可通过影响土壤中元素的可利用性影响到根系的生长和扩展。.结合地下水位、土壤养分等对于根系行为的影响；建立了根胡杨根系发育过程模型。另外，研究中还发现胡杨异形叶的发生与其个体年龄和是否进入繁殖期显著相关，为解释胡杨异形叶形成这一学术界难题提供了重要参考依据。.实践方面，在以上研究的基础上，提出根系生长控制、幼苗培育及不同生境退化胡杨林恢更新与复技术等。