降水变化和氮添加对红砂幼苗根系形态特征的影响

摘要: 水分和氮素是荒漠生态系统植物生长的主要限制因子，了解降水变化和氮沉降加剧如何影响典型荒漠植物根系形态特征，有助于揭示全球气候变化背景下的典型荒漠植物响应和适应机制，为有效进行荒漠植物恢复建设及管理提供理论依据。采用盆栽试验，研究了红砂（Reaumuria soongorica）幼苗根系形态特征对不同氮添加量（0g·m-2·a-1）、4.6 g·m-2·a-1、9.2 g·m-2·a-1和13.8 g·m-2·a-1和降水处理［（70%（W-）、100%（自然降水W）、130%（W+）］的响应。结果表明：（1）降水对红砂幼苗总根长、总表面积、总根体积、根系生物量、比根长和比表面积均有极显著影响（P<0.01）；（2）氮添加对红砂幼苗总根体积有极显著影响（P<0.01），对根系生物量影响显著（P<0.05）；（3）降水变化和氮添加交互作用对红砂根系形态指标无显著影响（P>0.05）。同一氮水平下，随降水量的增加红砂总根长、总表面积、总根体积、根生物量、比根长、比表面积均呈现增大的趋势，且在降水量130%处理下（W+）各相关指标达到最大值；在降水量70%（W-）和降水量不变（W）的条件下，红砂根系各形态指标随着氮添加量的增加呈现出先增大后减小的趋势，而在降水量130%条件下（W+），各指标随着氮含量的增加大致呈先减小后增大的趋势，且各个指标均在增水、高氮水平时最大。可见，红砂根系生长主要取决于降水，且红砂根系生长存在明显的水氮耦合效应，在高水、高氮条件下，红砂根系生长促进效应最明显。在我国西北干旱和半干旱区，可以在雨季降水量大时通过施入氮肥（N3）来促进红砂根系快速生长、下扎；在干旱少雨时，通过施入适量的氮肥（N1）来促进红砂根系的生长，缓解干旱对红砂根系的限制作用。