分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2024-04-29 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 根系是评价植被生态服务功能的关键基础要素，但快速、精确、无损确定根系的测量技术和方法是目前生 态系统评估中的瓶颈。探地雷达是一种高效无损的地球物理学技术，可以在无损状态下获取土壤中的根系信息。 但是探地雷达检测和识别根系的精度受土壤含水量、根系含水量、根径大小、根系埋藏深度等诸多因素影响，导致 其在野外根系探测中适用性受限，为了探究土壤含水量对探地雷达探测根系精度的影响，本研究采用野外预埋根 系的控制实验，根据探地雷达波速、振幅和根点反射系数的变化，分析了不同土壤含水量条件下根点识别率及根点 距离均方根误差。 结果表明：（1）根系探测中，探地雷达波速和振幅是判断土壤含水量变化的重要参数；（2）随着 土壤含水量的增大，探地雷达波速减小，雷达振幅趋于平缓；（3）不同土层深度上随着根系直径的增大，探地雷达波 速增大，雷达振幅趋于激烈；（4）根点识别率与土壤含水量成负相关（P
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2024-03-01 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 摘 要：探究荒漠植物叶片和根系形态特征对干旱胁迫的响应，有助于理解和预测气候变化条件下荒漠植物的生 长调控策略。本研究以典型荒漠植物珍珠柴（Caroxylon passerinum）幼苗为研究对象，设置慢速干旱和快速干旱两种处理，测定叶片和根系相关的形态指标，分析了珍珠柴幼苗在不同干旱胁迫下叶片和根系的形态特征及两者之间的关系。结果表明：（1）随干旱胁迫时间延长，两种处理下的粗根直径减小，快速干旱处理的细根比根长、比根面积均减小，而快速干旱处理的叶组织密度增加，慢速干旱处理后粗根组织密度整体增大，而快速干旱处理则呈先增后减。（2）生长末期（54 d），两种处理下的粗根直径显著下降，快速干旱处理的肉质化程度和含水量分别显著低于对照和慢速干旱处理，胁迫37 d时，两种干旱处理下的珍珠柴粗根组织密度显著增大，并且慢速干旱大于快速干旱。（3）粗根比根长、粗根组织密度、细根比根长、比叶面积是珍珠柴性状变异的主要指标，相关性分析发现，珍珠柴 叶片和根系共有29对性状之间相关联。综上所述，珍珠柴叶片、粗根、细根在不同水分处理下均表现出不同的适应策略，在两种干旱处理下珍珠柴通过减小粗根直径响应干旱胁迫。在快速干旱条件下，珍珠柴通过增大叶组织密度，减小细根比根长和比根面积等适应土壤水分亏缺。珍珠柴通过叶片、根系性状内部，叶片与根系性状之间的协同或权衡策略适应干旱。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2024-03-01 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 植物生物量分配特征及其向土壤中的物质输入是退化沙质草地生态系统恢复，尤其是土壤碳含量增加的关键环节。本研究以科尔沁沙地不同恢复阶段的流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和封育草地为研究对象，调查分析草本植被生物量分配特征、根系性状和土壤理化性质特征，厘清生物量分配特征和根系性状与土壤碳的相互关系。结果发现：随着沙化草地逐步恢复，植被地上生物量、根系生物量、地表凋落物以及地下残体均呈显著的增加趋势（P<0.01），相对于沙化严重的流动沙丘，半固定沙丘、固定沙丘和封育草地的植物总干物质（生物量+凋落物）分别增加了11.0%、116.3%和151.2%。与生物量变化趋势相同，土壤碳含量随沙化草地的逐步恢复显著增加（P<0.05），其中0~10 cm层的增加速率高于10~20 cm层。结构方程模型（SEM）分析显示，0~10 cm层土壤碳含量受地表凋落物、地下残体和根表面积3个因素的影响，10~20 cm层土壤碳含量仅受地下残体和根表面积两个因素的影响，同时，两层土壤碳含量均与地上生物量无显著的关系。研究结果表明，在退化沙质草地恢复过程中，土壤碳含量主要受凋落物输入以及根系性状的影响，而与地上生物量无直接关系。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2023-12-16 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 为揭示半干旱采煤沉陷区水土保持植物的逆境生存策略，以2~3 a生黑沙蒿（Artemisia ordosica）为试验材 料，对其根部进行原位根系断裂试验模拟土壤侵蚀胁迫，设置重度胁迫（P1）、中度胁迫（P2）、轻度胁迫（P3）及对照 （CK）四个处理，研究黑沙蒿生长指标、光合特性及生理应激反应对胁迫的响应变化。结果表明：（1）土壤侵蚀胁迫 显著抑制黑沙蒿生长速率，侵蚀破坏程度越大，生长抑制越显著，重度胁迫后黑沙蒿株高、冠幅、枝条长度、枝条直 径增速较对照组平均下降36.91%、43.90%、69.76%、66.76%。（2）土壤侵蚀胁迫对黑沙蒿光合作用形成明显的负面 作用，且侵蚀破坏程度越大，负反馈越强烈，重度胁迫后黑沙蒿叶片净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸 腾速率、叶绿素含量较对照组分别降低39.86%、59.26%、7.82%、51.55%、12.33%。（3）侵蚀破坏发生70 d内，黑沙蒿 叶片SOD活性、POD活性和CAT活性与对照组相比呈先升高后降低随后趋于平稳趋势，MDA含量在一定范围内波 动，冗余分析表明SOD活性对黑沙蒿光合特性的影响最为显著。综合分析说明，采煤沉陷区土壤侵蚀破坏造成的 黑沙蒿根系断裂会降低其生长速率，并抑制叶片光合作用，但黑沙蒿可通过调节自身抗氧化酶活性来维持其基本 生长，是具有优良抗逆性与适应性的侵蚀区生态修复植物种。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2021-04-23 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 为了阐明覆膜滴灌棉田地膜残留对棉花生长的影响，结合绿洲覆膜滴灌棉田残膜累积特点，设计对应覆膜年限为5 a、10 a、15 a、20 a、25 a、30 a共6个不同残膜累积梯度，利用桶栽试验，分析了不同覆膜年限棉田中残膜累积对棉花生长和产量的影响。结果表明：残膜对棉花地上部株高和叶面积影响显著，随残膜量的增加株高和叶面积逐渐降低，当覆膜滴灌20 a时各时期株高和叶面积均显著减小。覆膜滴灌20 a时残膜量的增加开始显著降低棉花地下部根系指标，与CK相比，覆膜滴灌20 a的根长密度降低8.2%，根表面积密度降低10%，根体积降低7.2%，根系直径降低19.4%。残膜量与棉花干物质积累量和产量呈显著负相关，覆膜滴灌20 a后相比于CK，地上部干物质量降低20.3%，根部干物质量降低38.4%；棉花产量相比新疆近5 a地区平均单位面积产量降低10.96%。残膜量的增加对棉花的正常生长影响显著，当覆膜滴灌年限达到15~20 a时，棉花的生长与根系指标和产量显著降低。研究结果可为新疆滴灌棉田可持续发展提供理论依据。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2021-04-23 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 植物对干旱的适应能力不仅包括干旱胁迫期间的抗旱能力，也包括复水之后的恢复能力，因此，开展干旱复水条件下植物幼苗生长及根系形态特征变化规律的研究，对揭示植物抗旱生理机制具有重要意义。通过盆栽控水进行干旱胁迫和复水处理，测定了干旱-复水条件下红砂幼苗基径、株高、生物量以及根系形态指标，分析了其生长、生物量分配及根系形态特征对干旱-复水的响应。结果表明：（1）与适宜水分相比，干旱胁迫下红砂幼苗基径和株高相对增量以及地上、地下和总生物量显著减小（P<0.01），各干旱胁迫下红砂幼苗基径相对增量随时间增加呈现减小的变化趋势；复水后中度和重度胁迫处理下红砂幼苗基径和株高相对增量较大，表明红砂幼苗在较严重的干旱胁迫下复水时，其地上部分恢复生长更快；（2）与适宜水分相比，干旱胁迫下红砂幼苗比根长显著增加（P<0.01），表明红砂幼苗可通过根系伸长生长以适应干旱胁迫；复水后重度干旱胁迫处理下红砂幼苗总根长、根表面积和总根体积减小，而红砂幼苗根系直径显著增加（P<0.01），表明红砂幼苗在重度胁迫处理下根系恢复力减弱。综上所述，干旱胁迫期间红砂幼苗通过加快基径和根系的生长储存更多物质来应对胁迫环境，从而表现出较强的抵抗力；复水后红砂幼苗通过加快地上部分生长和根系直径与比根长的增大来恢复生长，有助于提高其较强的恢复能力。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2020-12-17 合作期刊: 《干旱区研究》
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（P0.05）。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。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2020-12-17 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 以土壤理化性质数据建立传递函数是间接获取土壤水力参数的重要手段。采集巴拉格尔河流域土壤0～30 cm和30～60 cm土层102个样品，测定粒径分布、干容重、有机质、饱和导水率、田间持水率等指标，利用数理统计、空间插值及主成分分析等方法揭示流域根系层土壤理化及水力特性空间特征，以土壤饱和导水率（KS）为例对多种土壤传递函数模型进行适用性分析，结果表明：（1）以砂质壤土为主，随根系层土壤深度加大，砂质壤土含量减小，壤质砂土增多；（2）不同层饱和导水率空间分布具有相似性，土壤深层大于表层的KS；（3）土壤根系层30～60cm土层的新建传递函数模拟效果较好，检验参数r、δME 和δRMSE 分别为0.73、0和1.62；（4）估计误差的大小与土壤类型有关，新建PTFs对于砂质壤土较为适用。
分类： 地球科学 >> 地球科学其他学科 提交时间： 2019-09-11 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 基于分形理论，对砒砂岩区内人工种植在不同坡向和坡度下的3 a生沙棘的全根、一级侧根及二级侧根的分形特征，以及沙棘根系生长发育与不同立地下土壤含水率之间的关系进行了研究。结果表明：① 分形维数变化为D东坡>D北坡>D南坡>D西坡，D50°>D40°，不同立地下D1(二级侧根分形维数)>D(全根分形维数)>D2(一级侧根分形维数)，且D1与细根根长呈显著正相关。②南坡与西坡土壤表层含水率低于4%，不利于根系发育，北坡与东坡含水率较高，所以，北坡与东坡分形维数较大；与北坡（西坡）生长的沙棘相比，东坡（南坡）坡面适度的缺水条件刺激了细根向深土层生长，利用深土层水分。③ 沙棘在水分不足时能够通过调节根系分形适应环境，但是生长状况不如水分充足时好，因此沙棘的生长状况为北坡>东坡>西坡>南坡，40°坡面>50°坡面。在砒砂岩区不同立地下，种植沙棘建议优先选择北坡与东坡，次选西坡与南坡，而50°坡不利于沙棘生长
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