胡杨繁殖根系分枝特征及其与土壤因子的关联性

摘要

【目的】胡杨根系克隆繁殖对胡杨林更新及其群落维持具有重要作用,而胡杨根克隆器官——繁殖根系的扩展分枝是实现克隆繁殖的重要生态过程。本文以明确胡杨繁殖根系分枝特征(节间长、分支强度、分支垂向和水平向夹度)在异质生境下的可塑性和主要分枝类型,探究胡杨繁殖根系特征与土壤因子的关系,找到影响胡杨繁殖根系变化的关键环境因子。【方法】采用典型抽样对16个样点的一段跨度10 m以上的繁殖根分枝以及对应的土壤因子进行挖掘和调查。运用相关性分析(CA)和主成分分析(PCA)方法分析繁殖根特征之间的相关性和分布规律。运用冗余分析(RDA)和方差分解探究根分枝特征与土壤因子的关联性。【结果】(1)CA和PCA结果显示,4个分枝特征之间的相关性较高(P<0.05),PCA第1轴解释了繁殖根特征变异的66.88%,基本代表了从占据型(分枝强、短、垂向角小、水平角大)到游击型(分枝弱、长、垂向角大、水平角小)两种极端分枝类型的变化。占据型分枝更多出现在林缘,而游击型分枝更多出现在靠近河道处。(2)RDA结果显示,垂向分枝夹角主要受土壤紧实度的正影响(R^2=0.64,P<0.05),节间长度主要受紧实度的负向影响(R^2=0.87,P<0.05)。土壤全碳和全氮主要对分枝强度和分枝水平夹角有正向作用,但土壤含砂量对它们具有负向作用。主轴分布深度主要受毛管水埋深影响(R^2=0.62,P<0.05)。(3)方差分解结果显示,三类土壤特征共解释了胡杨分枝特征变异的68.3%,土壤物理特征(土壤质地、紧实度)的独立作用最大(R^2=0.12,P<0.05),土壤水分(土壤含盐量、含水量)和养分特征(全N、C)的独立作用较小(R^2=0.07,P<0.05;R^2=0.03),但与土壤物理特征的共同作用较大(R^2=0.23,P<0.05)。【结论】(1)在异质性的河漫滩环境中,胡杨繁殖根系分枝在两种极端分枝类型——游击型和占据型分枝形成的连续谱之间变化。(2)土壤物理特征是影响胡杨繁殖根分枝的最关键因素,胡杨繁殖根系主要选择占据土壤质地良好,紧实度小的斑块。单纯水分或养分丰富的斑块不会引起胡杨繁殖根分枝明显变异,但是在土壤质地和紧实度良好的土壤斑块中,水分和养分的变化会对繁殖根分枝产生显著影响。(3)胡杨繁殖根的垂向分枝夹角具有明显的生态塑性,是胡杨克隆器官的重要适应特征。