河西走廊沙地典型一年生植物构型特征及其对环境的响应与适应机理

Annuals are widely distributed in desert area of northern China, and often in the pioneer plant or constructive species appear in various stages of desert vegetation succession, plays an important role in the ecological function of the desert ecosystem, research morphological structure function of annuals and its adaptive mechanism in arid habitat has important realistic significance. The project selection typical annuals ( Agriophyllum squarrosum, Corispermum patelliforme, Bassia dasyphylla, Halogeton glomeratus) in Minqin county, Linze county, Jinta county and Dunhuang city four different four different habitats as the research object, research on modular number characteristics, biomass allocation characteristics, modular biomass allocation patterns and allometric relationships; According to the annuals growth rhythm and phenological characteristics in Minqin sandy desert, observation and study on annuals plant architecture dynamic characteristics, and simulate annuals architectural modeling and growth simulation modeling, understanding the annuals architecture growth process with architectural modeling, revealing annuals plant architecture of the response and adaptation mechanism on the environment. The architecture modeling of annuals growth were established that provided theory base for research structure and function of population，community and ecosystem in sandy desert area.

一年生植物广泛分布于我国北方荒漠区，并常以先锋植物或建群种植物出现在荒漠植被演替的各个阶段，在荒漠生态系统中扮演着重要的生态功能角色，研究一年生植物的形态结构功能及其在干旱生境中的适应机制具有重要现实意义。本项目选择以河西走廊民勤、临泽、金塔、敦煌4个不同生境沙地上的典型一年生植物（沙米、虫实、雾冰藜和盐生草）为研究对象，开展花期构件的数量特征、生物量分配特征、构件生物量分配的协同变异关系和异速生长关系研究；在民勤依据一年生植物生长发育节律和物候特征，观测研究一年生植物构型动态发育特征，并建立一年生植物的构型模型和生长模拟模型，从模型角度认识沙地一年生植物的构型生长发育过程，揭示沙地一年生植物构型对环境的响应与适应机理，从而为荒漠地区一年生植物种群、群落，甚至荒漠生态系统的结构、功能的研究提供基础数据。

研究植物构件可帮助了解植物对环境变化的适应机制。一年生植物广泛分布于我国北方荒漠区，在荒漠生态系统中扮演着重要的生态功能角色，研究一年生植物的构件组成特征及其在干旱生境中的适应机制具有重要的意义。项目以河西走廊沙区4种典型一年生藜科植物沙米、虫实、盐生草和雾冰藜为研究对象，开展了植物构件组成特征、生物量分配特征、构型动态发育特征、构件间的相关生长关系以及构件生物量分配的协同变异关系和异速生长关系研究，构建了构型模型和生长模拟模型，分析了构型对生长环境的响应与适应机理。植物个体生物量值呈现沙米>盐生草>虫实>雾冰藜，构件生物量值呈现果穗>枝条>叶>根，分配到果穗的生物量值最大，分配到根的生物量值最小，在沙区有限资源生境下，一年生植物尽可能多地将生物量分配到繁殖构件以产生种子，这是一年生植物长期生态适应的结果。4种一年生植物地上与地下生物量均呈幂指数函数关系，呈强相关性，且地上与地下为异速生长关系。4种植物构件中均为根的水分配比值低，果穗的水分配比值高，构件的水分配比差异可作为沙区一年生植物生理、生态习性和抗逆性分析的依据指标。沙米和雾冰藜构件生物量与株高呈幂函数关系，沙米和盐生草一级分枝数与枝长呈直线线性关系，虫实和雾冰藜一级分枝数与枝长呈二次项关系，沙米一级分枝数与枝重呈指数函数关系，盐生草和雾冰藜一级分枝数与枝重呈三次项函数关系，虫实一级分枝数与枝重呈四次项函数关系，这些模型关系式可以体现典型一年生植物一级分枝形态建成的动态特征。沙区一年生植物在长期干旱胁迫进化过程中，根、茎、叶和果穗等构件形态发生了很多适应性变化，形成了不同表观性状、水分分配和生物量分配的生态适应策略，对资源权衡分配的方式有所不同，但均能通过表型可塑性、水分利用能力和生物量分配等应对策略来获取或分配有限的可利用资源，增加其对生境的适应性。