高寒山区燕麦和毛苕子根系分布特征及其对竞争的响应研究

论文摘要

根系的分布格局反映了植物对于环境的适应情况和竞争能力。在相同的环境条件下不同的根系形态反映了植物在相互竞争时采取的生态策略。植物在生长发育过程中，为了适应环境条件的变化，其形态呈现出相当大的可塑性，这种可塑性是植物克服自身不能运动、使其摄取资源的器官与维系生命活动所必须的资源紧密接触的一种策略，当生境发生变化时，根系会产生形态、生理等方面的变化来维持其功能行为。祁连山北坡高寒山区牧草生长季短、冷季长，影响了牧草的固碳能力，限制了根系的生长发育，制约了根系利用土壤有效资源的效率，不利于牧草的繁茂生长。人工草地牧草根系对根系形态可塑性以及种间关系等方面的响应较为敏感，需要通过根系形态可塑性等的调整适应种内竞争，克服低温等环境制约，建立禾本科和豆科牧草的混播草地。有效结合浅层分布散根型的禾草与直根系的豆科牧草，可以通过配置土层间根系的碳分配，调整根长大小和禾豆牧草间的种间竞争关系变化，调节根系可塑性来克服环境制约，而且总是通过主侧根的形态变化、生理反应和根长配置的改变来适应这些异质生境，提高土壤资源的利用效率和牧草产草量。签于此，本文以石羊河上游高寒山区人工草地为例，研究了不同混播处理下的燕麦与毛苕子根系的空间分布特征，结果表明：（1）混播草地牧草的根长密度显著大于单播处理，并且随着混播草地中燕麦密度的减小，牧草根长密度逐渐增大，出现高燕麦密度低RLD的现象；（2）在空间分布上燕麦和毛苕子根长密度表现出明显差异，燕麦根系主要分布在25cm土层，毛苕子根系主要分布在15cm土层；（3）混播处理下的燕麦与毛苕子根系形态变化差异明显，在4个混播处理中，燕麦主根的根长密度比重在1.4%-2.8%之间，与CK1处理（3.5%）相比，混播草地燕麦的主根根长密度明显受到抑制，但是在空间上有逐渐向底层土壤下移的趋势；燕麦的侧根根长密度的比重在97.2%-98.6%之间，与CK1处理（96.5%）相比，混播处理促进了燕麦侧根的生长发育，并且底层土壤的侧根根长密度明显大于CK1，主根强迫式占据土壤空间，增大了侧根在底层土壤吸收能力的潜力；（4）毛苕子作为直根系植物，其主侧根的根长密度构建直接决定着混播草地根系功能的转化，在四个混播处理中，毛苕子主根根长密度的比重在14.3%-18.6%之间，与CK2（18.8%）相比，混播草地毛苕子主根生长受到了抑制，而其侧根根长密度比重达到80%以上，毛苕子侧根受到促进；（5）禾豆混播牧草种间竞争关系在时空尺度上发生了不同程度的转换，在燕麦与毛苕子生长季，燕麦相对产量（RYy）<1、毛苕子相对产量（RYm）<1，相对产量总和（RYT）<1，二者的种间竞争始终大于种内竞争，表现出明显的敌对关系；（6）在不同的物候期，燕麦与毛苕子表现出的竞争优势有明显差异，在出苗期到分蘖期，密度组B和E的燕麦相对拥挤系数（RCCy）>1、毛苕子相对拥挤系数（RCCm）<1，且竞争攻击力（AG）<0，燕麦的竞争能力强于毛苕子，燕麦通过增大细根长度提高了养分吸收能力占据了竞争优势地位，其余密度组尚不能确定竞争能力的强弱；从拔节期到成熟期，密度组A、C和D的燕麦相对拥挤系数（RCCy）<1、毛苕子相对拥挤系数（RCCm）>1，且竞争攻击力（AG）>0，毛苕子竞争能力强于燕麦，燕麦爆发式增加根量，土壤拥挤度增加导致竞争优势衰退，毛苕子逐渐占据竞争优势地位。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 选题背景
• 2 国内外研究进展
• 2.1 植物根系的研究
• 2.2 植物根系研究方法
• 2.3 植物竞争研究方法
• 2.4 植物根系参数的研究
• 3 研究目的及意义
• 4 研究思路
• 5 创新性分析
• 第二章 研究方法
• 1 研究区概况
• 2 研究方法
• 2.1 实验设置
• 2.2 取样方法
• 2.3 测量指标
• 第三章 混播草地中燕麦和毛苕子的生物学特征
• 1 混播草地中燕麦的生物学特征
• 2 混播草地中毛苕子的生物学特征
• 第四章 混播草地中燕麦和毛苕子根长密度分布特征
• 1 燕麦与毛苕子根长密度垂直分布特征
• 2 燕麦的根长密度分布特征
• 3 毛苕子的根长密度分布特征
• 4 讨论
• 第五章 混播草地燕麦和毛苕子根系分布格局对竞争的响应
• 1 竞争量化指标
• 1.1 相对拥挤系数（RCC）
• 1.2 相对产量（RY）
• 1.3 相对产量总和（RYT）
• 1.4 竞争攻击力（AG）
• 2 毛苕子根系长度时空动态
• 3 燕麦根系长度时空动态
• 4 讨论
• 第六章 结论与展望
• 1 主要结论
• 2 问题与不足
• 3 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢