干旱区盐碱地食叶草根系形态分布适应策略研究

doi:10.11686/cyxb2021231

草业学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (7): 15-27.DOI: 10.11686/cyxb2021231

干旱区盐碱地食叶草根系形态分布适应策略研究

杨志新¹^,³(), 郑旭¹^,³, 陈来宝¹^,³, 于泳鑫¹^,³, 张凤华¹^,², 李鲁华¹^,², 王家平¹^,²^,³()

^1.石河子大学农学院，新疆石河子 832000
^2.绿洲作物高效生产与农业环境保护国家国际科技合作基地，新疆石河子 832000
^3.新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832000

收稿日期:2021-06-09 修回日期:2021-10-11 出版日期:2022-07-20 发布日期:2022-06-01
通讯作者: 王家平
作者简介:E-mail： 2006wjp@163.com
杨志新（1999-），男，吉林吉林人，在读本科。E-mail： 1749015546@qq.com
基金资助:
国家重点研发计划玛纳斯节水农田治理模式及棉花林果产业示范项目(2016YFC0501406);石河子大学SRP项目(srpnxy2020014)

Morphological adaptation strategies of Rumex hanus planted in saline-alkali land of arid areas

Zhi-xin YANG¹^,³(), Xu ZHENG¹^,³, Lai-bao CHEN¹^,³, Yong-xin YU¹^,³, Feng-hua ZHANG¹^,², Lu-hua LI¹^,², Jia-ping WANG¹^,²^,³()

^1.College of Agriculture，Shihezi University，Shihezi 832000，China
^2.International S & T Cooperation Base of China for Efficient Crop Production and Agricultural Environmental Protection in Oasis，Shihezi 832000，China
^3.The Key Laboratory of Oasis Eco-Agriculture，Xinjiang Production and Construction Group，Shihezi University，Shihezi 832000，China

Received:2021-06-09 Revised:2021-10-11 Online:2022-07-20 Published:2022-06-01
Contact: Jia-ping WANG

摘要/Abstract

摘要：

为明确食叶草根系应对盐碱胁迫表现的形态适应策略，采用剖面法对新疆石河子垦区盐碱地食叶草进行根系剖面采集，分析不同时期食叶草根系形态特征及空间分布规律，探究食叶草根系形态分布及对盐碱环境的适应策略。结果表明：食叶草根系显著降低了根系周围土壤电导率，与根长、根生物量增加显著正相关。随着土壤深度增加，根长、根生物量、根体积等指标呈现下降趋势，7-10月，0~20 cm土层根系生长最快，根体积增加了71.26%。水平距离上，25~35 cm内根系较5~25 cm生长缓慢，密集程度低，从而规避高盐区域并提高营养吸收能力。细根（d≤2 mm）是食叶草根长增加的主要体现，占总根长90%以上。食叶草根系在盐碱地中形成了抵抗胁迫并增强自身抗逆性的形态适应策略，主要表现为根系快速向深层拓展，距植株水平距离0~15 cm内侧根密集且快速增加。研究结果为干旱区盐碱地治理过程耐盐植物管理与配置提供依据。

关键词: 根系形态, 盐碱地, 食叶草, 根系分布

Abstract:

The aim of this study was to clarify the root morphological adaptation strategies of Rumex hanus in response to salt-alkali stress. The profile excavation method was used to collect the roots of R. hanus in saline-alkali soil at Shihezi city， Xinjiang Province and the root distribution and morphological characteristics of R. hanus in different months were analyzed and the root morphological distribution and the adaptation strategy in the saline-alkali environment were explored. It was found that the roots of R. hanus significantly reduced soil electrical conductivity around the root system， and this effect was significantly correlated with root length and root biomass. Root length， root biomass and root volume showed a decreasing pattern with increase in soil depth. From July to October， the root volume grew the fastest in the 0-20 cm soil depth， increasing by 71.26%. The roots at a horizontal distance of 25-35 cm from the plant grew slowly and less densely compared with those within a 5-25 cm radius of the plant. In this way new root growth was concentrated in low conductivity soil closer to the plant， avoiding high-salt areas and improving nutrient absorption. Fine roots （d≤2 mm） accounted for more than 90% of the total root length. In summary， the roots of R. hanus exhibited a morphological adaptation strategy to resist stress and enhance their resistance to saline-alkali soils. The main phenomenon was that the roots more strongly colonized a soil zone within a 25 cm radius of the plant where soil conductivity was lower to approximately 40 cm soil depth. In this zone roots were the most dense and rapidly increased their length from 0-15 cm horizontally to the plant. The results illustrate one available strategy for configuration of salt-tolerant plants for saline-alkali soil in arid regions and potentially provide a foundation for the development of new management practices.

Key words: root morphology, saline-alkali soil, Rumex hanus, root distribution

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图/表 10

图1 剖面法根系采集示意图

Fig.1 Schematic diagram of root collection by profile sampling method

图2 不同时期食叶草根系土壤电导率剖面分布特征7，10月根系最深分别生长至地下80、110 cm处。The root grows deepest to 80 and 110 cm from the ground in July and October， respectively.

Fig.2 Profile distribution of soil electrical conductivity in the root system of R. hanus in different months

图3 不同深度土壤食叶草根长和根体积变化特征* 表示在0.05水平显著相关。下同。* means the correlation was significant at 0.05 level. The same below.

Fig.3 Root length and volume characteristics of R. hanus in different soil depths

图4 食叶草不同深度细根长度变化特征* 表示在0.05水平显著相关。下同。* means the correlation was significant at 0.05 level. The same below.

Fig. 4 Variations of fine root length for R. hanus at different soil depths

表1 不同深度土壤内食叶草细根长度和生物量比例

Table 1 The length and biomass ratio of fine roots of R. hanus in different soil depths （%）

土壤深度 Soil depth （cm）	7月July		10月October
土壤深度 Soil depth （cm）	细根长度比例 Fine root length ratio	细根生物量比例 Fine root biomass ratio	细根长度比例 Fine root length ratio	细根生物量比例 Fine root biomass ratio
0~10	94.90±3.01a	1.30±0.12f	97.36±2.81a	1.35±0.18g
10~20	95.09±2.38a	3.96±0.79e	97.91±1.38a	2.01±0.95f
20~30	95.24±4.21a	6.64±1.24d	88.78±8.73b	4.16±0.49e
30~40	95.48±1.13a	15.70±3.56c	88.64±0.92b	5.22±1.09e
40~50	91.54±5.30a	54.84±19.11ab	87.52±8.03b	53.47±13.86c
50~60	93.46±1.78a	70.58±15.54a	88.08±5.41b	33.63±10.12d
60~70	95.27±2.76a	84.31±17.17a	84.51±7.23b	29.26±5.45d
70~80	98.95±0.21a	81.06±12.81a	83.62±7.17b	40.74±13.09cd
80~90	97.25±1.14a	77.78±18.49a	85.82±8.23b	45.41±6.49c
90~100	-	100.00±0.00a	94.21±5.02a	63.30±4.90b
100~110	-	-	97.24±2.59a	86.61±9.21a

图5 不同水平距离食叶草根长和根体积变化特征不同小写字母表示水平距离内不同深度根长、根体积差异显著（P<0.05 ）。Different lowercase letters mean significant differences of root length and volume among soil depths within the same horizontal distance （P<0.05 ）.

Fig. 5 Root length and volume characteristics of R. hanus at different horizontal distances from plants

表2 距植株水平距离0~35 cm内食叶草细根长度比例

Table 2 Ratio of the fine roots length of R. hanus within 0-35 cm from the horizontal distance of the plant

土壤深度 Soil depth （cm）	月份 Month	细根长度比例 Fine root length ratio （%）
土壤深度 Soil depth （cm）	月份 Month	0~5 cm	5~15 cm	15~25 cm	25~35 cm
0~20	7	4.31±0.41b	37.27±2.72a	42.15±2.14b	17.79±1.15a
0~20	10	6.57±0.86a	35.17±6.93a	53.81±3.22a	7.41±0.83b
20~40	7	6.47±2.05b	45.81±5.04a	39.51±4.91a	10.63±1.74a
20~40	10	31.33±7.17a	36.62±10.66a	29.21±4.36b	4.69±0.61b
40~60	7	4.09±0.23a	33.71±4.14b	55.63±4.06a	9.02±1.22a
40~60	10	4.27±0.71a	52.27±8.52a	38.27±1.61b	5.18±1.14b
60~80	7	13.69±2.36a	28.09±5.09b	51.94±4.97a	8.08±0.73a
60~80	10	10.15±2.12a	58.84±7.24a	29.17±2.19b	3.94±0.55b

图6 不同直径根系长度的变化

Fig. 6 Variation of root system length with different diameters

图7 不同深度食叶草根系生物量及其累积比例变化特征

Fig. 7 Variations of root biomass and cumulative ratio of R. hanus in different soil depths

表3 土壤电导率与食叶草根系指标相关性分析

Table 3 Correlation analysis of root indicators of R. hanus and soil electrical conductivity

指标

Index

根长增加量

Root length increment

根体积增加量

Root volume increment

根生物量增加量

Root biomass increment

电导率减少量Electrical conductivity decrement

0.76**

0.33

0.67*

根长增加量Root length increment

0.40

0.62

根体积增加量Root volume increment

0.82**

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干旱区盐碱地食叶草根系形态分布适应策略研究

Morphological adaptation strategies of Rumex hanus planted in saline-alkali land of arid areas

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