河西走廊荒漠绿洲过渡带3种典型一年生藜科植物构件生长及生物量分配特征

doi:10.11686/cyxb2020537

草业学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (2): 25-38.DOI: 10.11686/cyxb2020537

河西走廊荒漠绿洲过渡带3种典型一年生藜科植物构件生长及生物量分配特征

郭文婷¹(), 王国华¹^,²^,³(), 缑倩倩¹, 刘婧¹

^1.山西师范大学地理科学学院，山西临汾 041000
^2.中国科学院西北生态环境资源研究院，沙漠与沙漠化重点实验室，甘肃兰州 730010
^3.中国科学院西北生态环境资源研究院，临泽内陆河流域研究站，甘肃兰州 730010

收稿日期:2020-12-02 修回日期:2021-02-26 出版日期:2022-02-20 发布日期:2021-12-22
通讯作者: 王国华
作者简介:Corresponding author. E-mail： gimi123@126.com
郭文婷（1995-），女，山西运城人，在读硕士。E-mail：g18235705532@163.com
基金资助:
国家自然科学基金面上项目(42171033);国家自然科学基金项目(41807518);国家自然科学基金项目(41701045);中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室开放基金(KLDD-2020-05);山西省面上青年基金项目(201801D221336)

Module growth and biomass allocation of three typical Chenopodiaceae annuals in a typical desert-oasis ecotone of the Hexi Corridor in Gansu Province， China

Wen-ting GUO¹(), Guo-hua WANG¹^,²^,³(), Qian-qian GOU¹, Jing LIU¹

^1.College of Geographical Sciences，Shanxi Normal University，Linfen 041000，China
^2.Key Laboratory of Desert and Desertification，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730010，China
^3.Linze Inland River Basin Research Station，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730010，China

Received:2020-12-02 Revised:2021-02-26 Online:2022-02-20 Published:2021-12-22
Contact: Guo-hua WANG

摘要/Abstract

摘要：

藜科一年生草本植物白茎盐生草、刺沙蓬和雾冰藜是荒漠绿洲过渡带人工防风固沙林草本层的优势植物，在维持过渡带生态功能稳定方面发挥着不可替代的作用。以河西走廊荒漠绿洲过渡带的上述3种藜科植物为研究对象，通过野外大面积取样，对其地上、地下各构件数量性状和生物量进行系统分析，研究3种植物在营养生长期不同阶段的构件生长和生物量分配特征，揭示3种植物在不同生长阶段的生长策略，为深入认识其生态适应机理和荒漠生态系统的保育提供参考。结果表明：1）营养生长期间， 3种植物的构件生长和生物量积累变异程度不同，地上和地下生物量表现为强变异，且变异系数相近，地上构件中变异程度最强的为叶片，而地下构件中变异程度最强的为侧根；2）3种植物的构件生长和生物量积累在营养生长期不同阶段差异显著（P<0.05），主根生长主要发生在前期和中期，而茎干、叶片、分枝和侧根生长主要在中期和后期；3）3种植物地上构件数量性状（茎高、分枝数和叶片数）和地上生物量在营养生长期内主要表现为异速生长关系，而地下构件数量性状（主根长和侧根数）与地下生物量在营养生长期前期表现为异速生长关系，中期和后期关系不显著；4）3种植物的根冠比（R/S）随营养生长期的推进逐渐降低，地上生物量分配比例不小于86%，地下生物量分配比例不超过14%，且个体较大的植株R/S较小。

关键词: 藜科, 草本植物, 营养生长期, 构件, 生物量分配

Abstract:

Halogeton arachnoideus， Salsola ruthenica and Bassia dasyphylla are the dominant plants in the herb layer of artificial wind-breaking and sand-fixing vegetation in the desert-oasis ecotone， and they play an important role in maintaining the stability of the ecolosystem function in the transition zone. We studied the above three Chenopodiaceae annuals in the desert-oasis ecotone of Hexi Corridor， and through extensive sampling in the field， the characteristics of module growth and biomass allocation of the three species at different stages of the vegetative growth period were examined. The quantitative characters and biomass allocation of both above-ground and below-ground modules were analyzed， to reveal the growth strategies of the three species at different growth stages and provide reference for further understanding of their ecological adaptation mechanisms and development of conservation initiatives for the desert ecosystem. It was found that： 1） During the vegetative growth period， the three species differed in the patterns of variation in component growth and biomass accumulation. Above-ground and below-ground biomass showed strong variation with similar coefficients of variation， and leaves and lateral roots had the greatest variability in formation of above-ground and below-ground modules. 2） The module growth and biomass accumulation of the three species differed significantly at different stages of the vegetative growth period （P<0.05）. The growth of primary roots mainly occurred in early and mid-vegetative growth， while the growth of stems， leaves， branches and lateral roots mainly occurred in mid- and late-vegetative growth. 3） The quantitative traits of above-ground modules （stem height， branch number and leaf number） and the above-ground biomass of the three species showed an allometric relationship during the vegetative growth period， while the quantitative traits of below-ground modules （main root length and lateral root number） showed the allometric relationship in early growth， and the relationship was not significant in mid- and late-vegetative growth. 4） The root∶shoot mass ratio （R∶S） of the three species decreased gradually as the vegetative growth period progressed. The above-ground biomass distribution ratio was more than 86%， and the below-ground biomass distribution ratio was less than 14%， and larger plants have lower R∶S.

Key words: Chenopodiaceae, herbs, vegetative growth period, module, biomass allocation

郭文婷, 王国华, 缑倩倩, 刘婧. 河西走廊荒漠绿洲过渡带3种典型一年生藜科植物构件生长及生物量分配特征[J]. 草业学报, 2022, 31(2): 25-38.

Wen-ting GUO, Guo-hua WANG, Qian-qian GOU, Jing LIU. Module growth and biomass allocation of three typical Chenopodiaceae annuals in a typical desert-oasis ecotone of the Hexi Corridor in Gansu Province， China[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2022, 31(2): 25-38.

图/表 10

表1 3种藜科草本植物数量性状的变异特征

Table 1 Variation characteristics of quantitative characters of three Chenopodiaceae annuals

数量特征 Quantitative character	物种 Species	最小值 Minimum value	最大值 Maximum value	平均值 Mean value	标准差 Standard deviation	变异系数 Coefficient of variation （%）
茎高 Stem height （cm）	HA	1.1	41.5	17.47	12.24	70.07
	SR	1.6	37.5	15.58	10.34	66.33
	BD	2.9	46.0	20.95	12.64	60.34
分枝数 Branch number	HA	0	115	40.32	34.61	85.84
	SR	0	108	37.99	35.12	93.25
	BD	0	41	18.59	12.48	67.12
叶片数 Leaf number	HA	23	20785	4827.22	5594.90	115.90
	SR	31	15744	3069.94	3683.93	120.00
	BD	19	9889	2241.52	2379.73	106.17
主根长 Main root length （cm）	HA	4.0	39	15.93	7.34	46.10
	SR	5.1	58	18.64	10.57	56.74
	BD	4.3	80	21.52	13.14	61.06
侧根数 Lateral root number	HA	0	20	7.04	5.19	73.70
	SR	0	31	12.04	7.63	63.35
	BD	1	26	8.81	6.14	69.69
地上生物量 Above-ground biomass （g）	HA	0.02	37.76	6.46	8.08	125.02
	SR	0.05	33.58	6.44	7.96	123.59
	BD	0.01	22.60	5.53	6.29	113.74
地下生物量 Below-ground biomass （g）	HA	0.003	3.64	0.58	0.72	125.52
	SR	0.006	2.21	0.49	0.57	117.47
	BD	0.002	3.01	0.66	0.74	110.80

图1 营养生长期不同阶段白茎盐生草、刺沙蓬和雾冰藜构件生长和生物量积累特征不同字母表示差异显著（P<0.05），下同。Different letters indicate significant differences at the P<0.05 level， the same below.

Fig.1 The characteristics of module growth and biomass accumulation in different stages of the vegetative growth period of H. arachnoideus， S. ruthenica and B. dasyphylla

图2 茎高与地上生物量的关系图中a~c为营养生长期前期、d~f为中期、g~i为后期，下同。In the figure，a-c，d-f and g-i respectively represent early-， mid-， and late-vegetative growth， the same below.

Fig.2 The relationship between stem height and above-ground biomass

图3 分枝数与地上生物量的关系

Fig.3 The relationship between branch number and above-ground biomass

图4 叶片数量与地上生物量的关系

Fig.4 The relationship between leaf number and above-ground biomass

图5 主根长与地下生物量的关系

Fig.5 The relationship between main root length and below-ground biomass

图6 侧根数量与地下生物量的关系

Fig.6 The relationship between lateral root number and below-ground biomass

图7 3种藜科植物根冠比的变化趋势

Fig.7 Change trends of root to shoot mass ratio of three Chenopodiaceae annuals

图8 根冠比随个体大小（地上生物量）的变化趋势

Fig. 8 Change trends of root to shoot mass ratio along with plant size （above-ground biomass）

图9 3种藜科植物不同生长阶段的资源需求与竞争图解以白茎盐生草为例。 Take H. arachnoideus as an example.

Fig. 9 Resource demand and competition at different growth stages of three Chenopodiaceae annuals

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Module growth and biomass allocation of three typical Chenopodiaceae annuals in a typical desert-oasis ecotone of the Hexi Corridor in Gansu Province， China

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