内陆盐沼湿地主要植物根系构型空间格局及其环境响应

The root system is the main channel of the material and energy circulation between the soil-plant-atmosphere of the wetland ecosystem. The spatial distribution pattern and environmental response mechanism of root architecture reflect the trade-off between plant root absorption efficiency and biomass investment, is the theoretical basis to know the life process of plant growth, reproduction, defense and so on. Due to the research on the spatial distribution pattern of functional characters of plant root system, resource allocation pattern and habitat dependence rule under the influence of hydrologic cycle in the inland salt-marsh wetland is not clear, cannot set the root branch mode and extension strategy in inland salt-marsh wetland, which become an important bottleneck to analyze the stability maintenance mechanism of plant community function and community stability maintaining mechanism of plant species in inland salt-marsh wetland. For this reason, this project intends to take salt marsh wetland in the northern margin of qaidam basin Sugan Lake, Gansu Province as the research object, use the indoor and outdoor experiments and the analysis method of GAM model, studies the spatial heterogeneity of root function characters and biomass allocation model of salt marsh wetland plants under the flood gradient, confirms the spatial distribution characteristics and the relation of habitat dependence, clears Branching pattern and extension strategy of main plants in inland salt-marsh wetland, enriches ecology theory of plant root in inland salt-marsh wetland, providing theoretical reference to reveal the environmental adaptation mechanism for plasticity of the root system.

根系是湿地生态系统土壤--植物--大气之间物质和能量循环的主要通道，根系构型的空间分布格局及其环境响应机制，体现了植物根系吸收效率与生物量投资之间权衡关系，是认识湿地植物生长发育、繁殖和防御等生命过程的重要理论基础。由于水文周期影响下内陆盐沼湿地植物根系功能性状空间分布格局、资源配置模式及其生境依赖规律研究不够清晰，无法阐述盐沼湿地根系分支模式和延伸策略，成为解析盐沼湿地植物种间种内关系和植物群落功能稳定性维持机理的重要瓶颈。有鉴于此，本项目拟以柴达木盆地北缘的苏干湖盐沼湿地为研究对象，采用室内外实验和半变异函数、GAM模型分析方法，研究水淹梯度下盐沼湿地植物根系功能性状空间异质性及其生物量分配模式，确定根系几何形态、分支结构关键参数的空间分布特征及其生境依赖关系，阐明内陆盐沼湿地主要植物根系分支模式和延伸策略，丰富盐沼湿地植物根系生态学理论，为揭示植物根系构型可塑性的环境适应机理提供理论

根系是湿地生态系统土壤--植物--大气之间物质和能量循环的主要通道，湿地根系分支结构的空间分异性及其生境依赖规律研究，是揭示湿地植物根系构型与环境协同适应机制的科学基础。由于水文周期影响下湿地植物根系功能性状空间分布格局、资源配置模式及其生境依赖规律研究不够清晰，成为解析内陆盐沼植物群落功能稳定性维持机理的瓶颈。本项目以柴达木盆地北缘的苏干湖盐沼湿地为研究对象，采用室内外实验和定量分析方法，分析了内陆盐沼湿地土壤水盐的空间分布格局及其影响因素，研究了湿地植被覆盖度和地上生物量的空间异质及其生境依赖关系，探究了不同类群植物根系构型分异格局及其环境响应机制。结果表明：（1）苏干湖内陆盐沼湿地土壤全盐含量空间异质性主要受植被覆盖度的影响，不同功能分区影响土壤水盐的空间分布格局的探测因子解释力及其交互作用存在差异性；（2）苏干湖湿地植物分为芦苇+赖草等6个群落类型，呈现斑块状分布，土壤含水率、土壤Ca2+、Cl-和地下水埋深显著影响植物群落分布格局；受生态水文环境的综合影响，植被覆盖度和地上生物量呈增加趋势；（3）在异质性生境中，盐生植物在根茎叶构件上的差异性投资策略，体现了湿地植物应对极端环境的形态可塑性和抗逆性。（4）盐地风毛菊、海乳草和赖草等3种盐生植物，在根系平均直径、总根长和比根长等关键性根系形态性状间表现出与水盐环境相适应的差异性权衡关系（P < 0.05）；在淹水环境中不同类群盐生植物通过调控根系分支强度、连接长度和分支角度，选择性的构建了扩散型根系构型、倒伞状扩散型根系构型、紧缩型根系构型，形成了有助于提高生境适合度的根系分形结构，实现了逆境中植物水分养分的吸收和运输功能。项目建立了内陆盐沼湿地水盐环境和植物功能群多样性、根茎叶关键功能性状时空分布数据库。研究成果揭示了植物根系构型可塑性的环境适应机理，丰富了盐沼湿地植物根系生态学理论，将为湿地生态修复和鸟类栖息地保护提供技术支撑。