山东省干旱瘠薄山地常见树种根系形态的比较

摘要

细根是植物根系在吸水过程中最活跃的部分，在寻找地下资源的过程中起着重要的作用。植物获取土壤水分的能力取决许多因素，在水和营养物质有限的环境中，细根的生物量、比根长和组织密度以及它们的空间分布和解剖结构等都会影响根系吸收土壤资源的能力。细根具有很强的可塑性，不同植物对土壤水分等土壤因素的反应具有很大的差别，根系特征的可塑性可以被认为是一种生存策略，或者是对干旱生境的响应，然而确定可塑性是适应空间和临时变化环境的机制是困难的。我们对根系性状和种类方面的研究有限，与植物生长策略相关的关键根性状都没有得到很好的解释。本研究以鲁中南干旱瘠薄山地常见的7个造林树种为对象，测定了树种不同根序细根形态参数、构型特征参数以及解剖特征，对比分析了树种间的差异性和生态表现发现： 1.根序是根系的有效组织结构，通过不同形态的根系实现不同功能，在根系中促进养分和水的吸收效率。研究发现，根系形态参数(根直径、根长、比根长等) 、构型特征和解剖结构与根序密切相关。 2.不同树种细根形态特征差异显著。随着根序级的升高，7个树种的细根平均直径、表面积、体积、根干重和组织密度都随着变大，根长、比根长随之减小。7个树种中，相比于乔木树种，灌木的低级根序细根直径和根长度更大，相应的，根表面积和体积总体上也比乔木树种大。乔木树种的比根长和组织密度更大。 3.不同树种细根构型特征存在显著差异。根据拓扑指数，可知7个树种的构型均更接近人字形分支模式，这种模式更有利于植物在干旱瘠薄的山地吸收更大体积土壤中的水分，以维持植物的生存和生长。7个树种中，落叶型灌木的拓扑指数大于乔木树种。根系的总分支率乔木树种大于灌木，乔木树种2级到1级的逐级分支率较大，即乔木树种在干旱生境中发育出更多的1级根吸收土壤水分。灌木树种的连接长度较大，拓展了其吸收土壤水分的区域。 4.不同树种细根解剖结构特征存在显著差异。随着根序级的变化，细根的解剖结构也有规律性的改变。次生结构的的出现标志着细根功能由吸收到运输的转变，1、2级细根主要承担吸收功能，而4、5级细根负责水分的运输。7个树种中，灌木细根直径和维管柱直径均较小，低级根序细根皮层薄，在水分吸收中具有较大优势；乔木维管组织发达，导管直径大，植物根系输送水分的能力强。 5.不同树种在干旱生境中的表现不同，表现为不同的生态适应。细根形态特征上，更小的根直径，更大的比根长，发展型的细根构型，更长的根连接长度，薄的皮层，发达的木质部导管等更有利于根系从土壤中吸收水分。在生产实践中，可以通过培育具有优良根系特征的植物或根据根系的特点选择树种进行干旱地区植被修复与重建。

目录

声明

符 号 说 明

前言

1.1国内外研究现状

1.1.1细根形态特征

1.1.2细根构型特征

1.1.3细根解剖特征

1.2 本论文研究的意义

1.3 本研究拟解决关键科学问题

2 材料与方法

2.1 研究区概况

2.1.1研究区自然概况

2.1.2固定样地设置

2.1.3林地土壤状况

2.2 研究方法

2.2.1根系采集方法

2.2.2细根形态特征的测定

2.2.3 根系拓扑结构参数测定

2.2.4细根解剖结构特征的测定

2.3 数据处理及统计

3 结果与分析

3.1树种间细根形态的比较

3.1.1不同树种各根序细根根长的比较

3.1.2不同树种各根序细根平均直径的比较

3.1.3不同树种各根序细根表面积的比较

3.1.4不同树种各根序细根体积的比较

3.1.5 不同树种各根序细根干重的比较

3.1.6不同树种各根序细根比根长的比较

3.1.7不同树种各根序细根组织密度的比较

3.2 树种间细根构型的比较

3.2.1根系拓扑结构参数

3.2.2树种间根系逐级分支率比较

3.2.3 不同树种根系连接长度的比较

3.3树种间细根解剖特征的比较

3.3.1不同树种细根剖面直径的比较

3.3.2不同树种细根维管柱直径与维根比的比较

3.3.3不同树种细根皮层厚度的比较

3.3.4不同树种细根木质部结构的比较

3.3.5依据细根解剖特征的树种聚类

4 讨论

4.1 细根结构与与树种抗(耐)旱性的关系

4.2 树种对干旱生境的生态适应

5 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文情况