论文部分内容阅读
植物根系构型是根系形态学和根系功能生态学的重要研究内容,也是目前国际根系生态学研究的一个热点。然而,长期以来,如何对植物根系的空间构型进行科学的整体量化一直是一个重大的挑战;截至目前,尚未发展出简单有效的根系构型整体量化方法,制约着根系构型参数在生态学模型中的应用以及根系构型功能机制的理解等研究工作的深入开展。本论文以松嫩平原草甸草原习见植物为样本,采用理论模式分析与历史文献数据挖掘、野外实地调查及实验室测定相结合的方法,在对松嫩草地习见植物根系构型基本分类的基础上,提出了植物根系构型整体定量的Rarc方法;建立了松嫩草地习见植物根系构型的基础数据库;并应用Rarc方法,探讨了松嫩草地习见植物根系构型与土壤稳定性的关系,以评价Rarc方法的实际应用效果。主要研究结果如下:（1）依据植物根系形态的空间构型特征,将松嫩草地习见植物的根系的空间构型分为直根构型、须根构型、根茎构型和块根构型4大类别。在实地调查的51种松嫩草地习见植物中,有直根型植物28种,占本区调查植物种类的55%;根茎型植物15种,占30%;须根型植物8种,占比约16%。（2）提出了植物根系构型的整体量化方法—Rarc法,建立了植物根系构型整体量化的Amoeba图形法,并确定了以种为基础的植物根系构型值(Rarc)的计算方法。以松嫩草地习见植物为样本,绘制了25种植物的根系构型Amoeba图,并计算了其构型值。结果表明,松嫩草地不同种植物间的根系构型值存在明显的差异。（3）基于Rarc法计算的植物根系构型值与土壤稳定性呈正相关。以羊草和虎尾草为例:羊草的根系构型值较虎尾草为高,而通过室内静水崩解试验结果证明羊草固持土壤的能力较虎尾草更强。表明Rarc法获得的植物根系构型值能够较好的表征植物根系固持土壤的能力。（4）松嫩草地习见植物的单根直径与极限抗拉力呈正相关,与极限抗拉强度呈负相关。随根系直径的增大,其极限抗拉力呈幂函数增加,极限抗拉强度呈幂函数下降。（5）松嫩草地不同种植物间的根系平均极限抗拉力、平均极限抗拉强度均不同。本论文的研究结果,较好地解决了长期以来缺乏简单有效的植物根系整体构型量化的方法困扰,实现了根系构型量化的参数化,为根系构型参数在生态学模型中的广泛应用以及根系生态学机理的深入研究等提供了科学支持,并为植物根系构型基础数据库的建设及其数据积累等基础性工作提供了丰富的内容。