红砂幼苗发生及根系生长对降水变化的响应

Seedling emergence and growth were considered to be the two most important and sensitive to the change of moisture and heat phases in the process of plants natural regeneration, and the seed germination、seedling emergence and root growth plays a vital role in the seedling succussful establishment and "self-maintaining moisture "of its late growth. Rainfall was the important driving force of the processes of seedling establishment and the important water source in an arid and semi-arid ecosystem, which change has an important regulating and controlling function to the seed germination , seedling emergence and root growth. According to the the change of future rainfall pattern, we selected Reaumuria soongorica which belongs to dominant species of desert ecosystem to be the object in our research. Through continuous rainfall manipulation experiments simulating the changes of rainfall amount, frequency and intensity, it is studyed that the response of R. Soongorica seed germination, seedling emergence and the growth vertically, morphological structures, spatial distribution, configuration and biomass allocation of root to rainfall change. The impact mechanism of rainfall change on R. Soongorica populations reproductive success is clarified, the adaptation mechanism of root growth to rainfall change is revealed, and seedlings regeneration effect of rainfall pattern change is proved. That will find out seedling moisture threshold and root characteristics date of seedling succussful establishment. We could provide theoretical guidance and scientific basis for water management in the process of R. Soongorica vegetation restoration and artificial vegetation rehabilitation on arid northwest region. At the same time, it also accumulates the experience for studying the key scientific problem from the angle of the root in the process of seedling establishment.

幼苗发生和生长被认为是植物自然更新过程中最重要和对水热变化最敏感的两个阶段,其中种子萌发和出苗及根系生长特别是根系伸长生长对幼苗成功定居及后期生长的"水分自维持"起着极其重要的作用。降水作为干旱、半干旱生态系统重要的水分来源和幼苗定居过程的重要驱动力，其变化对种子萌发和出苗及根系生长具有重要的调控作用。基于未来降水格局变化，以荒漠生态系统优势植物红砂为研究对象，通过连续定位模拟生长季降水量、降水频率和强度变化，研究红砂种子萌发和出苗、根系垂直生长、形态特征、空间分布、构型及生物量分配对降水变化的响应，阐明降水变化对红砂种群繁殖成功率的影响机制，揭示根系生长对降水变化的适应策略，探明降水格局变化的幼苗更新效应，找出红砂幼苗成功定居的水分阈值和根系特征数据，为红砂植被恢复及人工植被恢复过程中的水分管理提供理论指导和科学依据，同时也为从根系的角度入手来研究幼苗定居过程中关键科学问题积累经验。

降水作为干旱、半干旱生态系统重要的水分来源和幼苗定居过程的重要驱动力，其变化对种子萌发和出苗及根系生长具有重要的调控作用。为此，本项目基于未来降水格局变化，以荒漠生态系统优势植物红砂为研究对象，开展了红砂种子萌发和出苗、根系垂直生长、形态特征、空间分布、构型及生物量分配对降水变化响应的研究，阐明了降水格局变化对红砂种群繁殖成功率的影响机制，揭示了根系生长对降水格局变化的适应策略，探明了降水格局变化的幼苗更新效应。. 主要结论与意义：（1） 红砂种子萌发主要受到降水量影响，但降水量效应依赖降水间隔时间，总降水量一定降水间隔延长所形成的单次降水量增加均提高萌发率，增加了红砂繁殖成功率，对其幼苗更新起促进效应; 在自然状态及降水减少的情况下红砂种子具有推迟萌发的特性，使其幼苗在更适宜的环境条件下出现和生长的机会增多，从而提高植物对环境的长期适应性。（2）降水量和降水间隔时间对红砂幼苗根系形态均有不同程度的影响，二者相互依赖，且降水量的效应更显著。延长降水间隔时间，对红砂幼苗造成间接性水分胁迫，促使其根系向纵深生长和横向扩展，使其总根长、总表面积、总根体积、主根长、根平均直径和根系生物量均显著增加。红砂幼苗根系形态指标在不同降水格局条件下表现出显著的相关性，表明红砂幼苗根系具有很强的形态可塑性，并且能够通过改变自身形态特征来适应环境变化。（3）总降水量增加降水间隔时间延长的大降水事件将有利于红砂幼苗生长，然而这种促进效应依赖降水间隔时间；降水量适当减少虽抑制了红砂幼苗地上生长，但增大了根冠比，改变生物量分配模式是其适应干旱胁迫的重要策略。（4）在不同生长阶段降水量减少抑制了红砂幼苗地上和总生物量累积，然而降水量增加却促进了幼苗生长和生物量累积；在中期生长阶段延长降水间隔导致了根系生物量增加，但在紧接的生长季末却减少。增加降水量和降水间隔的共同作用与只增加降水间隔的响应相似，表明降水格局变化的影响大于增加降水量的影响。延长降水间隔缩短了红砂幼苗生长期，表明降水格局变化对幼苗更新的影响需要将降水量和降水间隔两因素结合起来，未来气候变化引起的降水量和降水间隔的变化可能对红砂的幼苗更新有显著影响。 . 项目积累了大量的红砂幼苗更新数据。目前已发表论文34篇，出版专著1部，获专利3项，培养研究生5名。