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本研究设在鄂尔多斯沙地草原生态环境重点野外科学观测试验站(隶属农业部),以2~3年生臭柏(Sabina vulgaris Ant.)幼苗为研究对象,采用野外定位观测与室内实验相结合的方式,运用微根管技术研究沙地生态系统中臭柏苗木的细根寿命,利用土壤水分处理研究干旱条件下臭柏细根发生衰老过程中细根外部形态、内部结构及化学组成等发生的变化,分析臭柏细根在此过程中产生的生物学反应,并探索导致臭柏细根发生衰老的内在机理。得出以下结论: 1.细根生产和死亡具有明显季节规律,研究发现,臭柏细根生产峰值出现在夏季,占整个生长季(1.72mm·cm-2)的52.91%,在2015年整个生长季里,早春(4月、5月)和秋季(10月)细根生产量较小,均不到整个生长季的10%。臭柏细根的死亡在不同季节的差异较大,2015年细根死亡高峰出现在9月份,占整个生长季死亡根量(0.91mm·cm-2)的26.37%。 2.生存分析表明,随着臭柏细根直径加粗、根序增加和土层的深入,细根寿命延长。Cox回归分析表明,在控制其他因素影响时,臭柏细根直径、土层和根序对细根寿命影响显著:细根土层每向下深入1cm,细根的死亡危险率降低了67.3%,即相当于细根寿命延长了67.3%;当细根直径每增加1mm时,细根寿命增加了35.9%;同时,细根根序的增加促使细根寿命增加62.6%。因此,从细根存活时间增加的情况可以得出,土层对细根寿命影响最强,根序次之,细根直径影响最小。 3.干旱处理40天促使臭柏细根导管、维管束、根直径及维根比增长,次生结构更趋完善,增强其抵御外界胁迫的能力,从而更好的适应环境。同时随着根序的增加,干旱对导管、维管束、根直径及维根比的影响逐渐降低,结果表明,一级根变化比二级根明显,代谢速率快,对干旱胁迫做的反应较为迅速,适应干旱环境能力更强。 4.短时间(轻度)干旱胁迫提升臭柏细根活力,降低细根膜透性,增加可溶性蛋白含量,增强抗氧化性,促进细根生长,而长时间(重度)干旱胁迫诱使臭柏细根发生衰老,引发细根活力降低、膜透性增加(离子大量渗出,电导率增加),可溶性蛋白含量下降等生理生化指标的变化;在其他条件不变的情况下,一级根活性变化幅度明显大于二级根,一级根抗氧化酶减少更为明显,进一步证明一级根发生衰老现象的时间要早于二级根,根序发育顺序恰好与衰老顺序相反。本研究发现干早胁迫下臭柏细根膜透性增加与细根活力降低具有密切的相关性。