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新疆生地所在積雪變化對荒漠草本植物根系生長影響研究中獲進(jìn)展
水分是荒漠生態(tài)系統(tǒng)維持其結(jié)構(gòu)和功能的重要限制因子，溫帶荒漠的積雪融水是生態(tài)系統(tǒng)重要的水分來源之一，為該區(qū)域荒漠植物個體早期生長和群落發(fā)育提供保障。已有研究表明，我國干旱和半干旱地區(qū)冬季降雪呈現(xiàn)上升趨勢，這種變化會對荒漠生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響，尤其是淺根系的荒漠草本植物類群。根系的性狀特征決定植物對地下資源的獲取能力，從而影響植物的生長與分布，對維持生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能具有至關(guān)重要的作用。在此背景下，解析不同生活型荒漠草本植物根系性狀對積雪覆蓋變化的響應(yīng)特征，可為深入理解積雪改變?nèi)绾斡绊懻麄€荒漠生態(tài)系統(tǒng)提供重要參考。
中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國家重點實驗室張元明研究員團(tuán)隊，以新疆古爾班通古特沙漠廣泛分布的兩種不同生活型草本植物為研究對象，包括一年生短營養(yǎng)期植物尖喙?fàn)脚好纾‥rodium oxyrhinchum）和一年生長營養(yǎng)期植物角果藜（Ceratocarpus arenarius），通過野外原位模擬不同積雪覆蓋處理，探究其對不同生活型荒漠草本植物根系生長的影響。
研究發(fā)現(xiàn)，積雪效應(yīng)主要通過改變土壤溫度、土壤水分和養(yǎng)分等，影響草本植物根系生長和構(gòu)型。草本植物能夠調(diào)節(jié)自身生長以適應(yīng)冬季積雪覆蓋的變化，積雪厚度的增加能夠顯著提高草本植物根系生物量，且根系生物量的分布與土壤水分的動態(tài)分布存在顯著的同步性。
研究表明，兩種不同生活型草本植物對積雪覆蓋變化的響應(yīng)特征不同：一年生短營養(yǎng)期草本植物比根長、根比表面積、地下地上生物量均與積雪厚度呈顯著正相關(guān)，而一年生長營養(yǎng)期草本植物則呈顯著負(fù)相關(guān)或無顯著相關(guān)性。除生長外，兩種生活型草本植物根系形態(tài)在不同積雪厚度影響下也呈不同的響應(yīng)特征。如干旱環(huán)境下，一年生短營養(yǎng)期草本植物通過伸長主根來獲取環(huán)境中有限的資源，而一年生長營養(yǎng)期草本植物則通過分化出更多的側(cè)根來獲得水分和養(yǎng)分。由此可見，不同生活型的荒漠草本植物對積雪變化的適應(yīng)策略是不同的，表現(xiàn)出明顯的類型差異。研究結(jié)果不僅為闡明荒漠草本植物對積雪覆蓋變化的響應(yīng)機(jī)制提供重要的實驗證據(jù)，同時也對深入理解全球氣候變化背景下荒漠草本植物的適應(yīng)策略以及荒漠生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要參考價值。
相關(guān)成果以"Species-dependent responses of root growth of herbaceous plants to snow cover changes in a temperate desert, Northwest China"為題，發(fā)表在國際相關(guān)領(lǐng)域TOP期刊Plant and Soil。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A類）的資助。
圖 不同積雪覆蓋處理對荒漠草本植物根系生物量的影響
(A) 一年生短營養(yǎng)期植物尖喙?fàn)脚好绾鸵荒晟L營養(yǎng)期植物角果藜個體根系生物量, (B) 1m × 1m樣方內(nèi)荒漠草本植物總的根系生物量
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