全 文 ：66-71
7/ 2009 草　业　科　学PRATACULT URAL SCIENCE 26 卷 7 期Vol.26.No.7
沙地一年生植物五星蒿的构件特征研究
李亚 ,陈 芳 ,马全林 ,张德魁 ,刘有军
(甘肃省荒漠化防治重点实验室甘肃省治沙研究所 , 甘肃兰州 730070)
摘要:在甘肃省古浪县鸣沙咀 , 对典型沙生植物五星蒿 Bassia dasy phy lla 形态及生物量空间分布特征进行
研究。结果表明:冠幅 、地径 、根深 、根幅 、侧根数量与长度均与高度呈极显著线性正相关(P<0.01),其中地
上部形态指标与高度的相关程度相对地下部较高;枝条分枝数量较多 , 一级分枝数为 30.40 个 , 二级分枝数
达到了 260.87 个。五星蒿单株平均生物量为 75.21 g , 其中地上生物量为 67.83 g , 地下生物量仅为7.38 g;
地上生物量集中于 10 ～ 30 cm , 占地上生物量的 77.64%,各构件依生物量的大小依次为:枝条 、果实 、叶片;
地下生物量集中于0 ～ 10 cm , 占地下生物量的76.29%,侧根较主根发达;不同层次间各构件鲜 、干生物量的
差异性基本相似 ,地上部分的差异主要表现在 10～ 20、20 ～ 30 与 30～ 40 、40 ～ 50 cm 之间 ,地下部分的差异
主要表现在 0～ 10与 10 ～ 20 、20 ～ 30 cm 之间 ,其他各层次相互之间的差异相对不显著。
关键词:五星蒿;构件;形态特征;生物量;空间分布格局
中图分类号:Q948.118　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-0629(2009)07-0066-06
＊ 　构件是植物体上具有生死过程和潜在分生能
力的形态学单位 ,是植物接受环境压力和自然选
择的真正单位[ 1-2] 。一个完整的植物体就是由不
同构件构成的集合体[ 3] 。近年来关于植物构件特
征的研究主要集中于一些多年生草本植物及乔木
树种[ 4-18] ,而关于一年生荒漠植物构件特征的相
关研究很少。一年生荒漠植物作为我国干旱半干
旱草原区乃至荒漠生态系统中的重要组成部分 ,
生态适应能力强 ,在生态系统恢复与重建中扮演
着重要角色 ,具有不可替代的生态功能[ 19-21] ,通过
对其构件生长特征的研究可以了解其对空间 、水 、
热 、光能等资源的利用效率 ,以此来揭示该植物在
相应环境下的适应机制。
五星蒿 Bassia dasyphy l la , 别名星状刺果
藜 、雾冰草或雾冰藜 ,属于藜科雾冰藜属一年生草
本植物。高 5 ～ 50 cm ,花果期 8-10月[ 22] ,生于
沙丘 、戈壁 、盐碱地 、草地 、河谷或河滩上 ,产于我
国各省区的沙漠地区 ,在我国主要分布于东北 、西
北 、华北 、山东等地。五星蒿具有良好的耐盐碱 、
抗风沙能力[ 22] ,对沙地植被的恢复演替进程有重
要的推进作用 ,是荒漠地区生态系统中的重要组
成部分。然而 ,目前为止尚未见关于五星蒿的构
件特征研究报道 。为此就五星蒿构件生长特征进
行研究 ,以掌握其各构件外部形态及生物量空间
分布特征 ,为探讨其生态适应机制及其生态防护
作用提供依据 。
1　研究区概况
研究区位于腾格里沙漠南缘的甘肃省古浪县
鸣沙咀(37°32′～ 37°35′N , 103°38′～ 103°42′E),
区内属大陆性干旱气候 ,海拔 1 730 ～ 1 810 m ,多
年平均气温 6 ℃,年平均降水量 175 mm 左右 ,全
年降水不均匀 ,变率大 ,多集中于夏末秋初 , 7-9
月的降水量占全年的 73%以上 ,连续无降水日数
达 90 d以上 ,年平均蒸发量 2 644 mm 左右 ,是降
水量的约 15倍 ,地下水位埋深平均 67 m ,极端最
高温 38.1 ℃,极端最低温-28.8 ℃,年平均日较
差 15.9 ℃,最剧烈可达 28.3 ℃;年平均风速 2.3
m/ s ,最大可达 16 m/ s ,常年盛行西北风 ,干燥度
大于 4.5 ,为全国最干旱地区之一 ,生长期短 ,平
均为 213 d ,无霜期平均只有 164 d。试验地物种
以五星蒿为主 ,主要有油蒿 Artem isia ordosica 、
刺沙蓬 Salsola ruthenica 、画眉草 Eragrostis pi-
losa 、狗尾草 Setaria viridis 、碟果虫实 Corisper-
mum patel li fome等 。
＊收稿日期:2008-08-07
基金项目:甘肃省自然科学基金资助项目(3ZS041-A25-015)
作者简介:李亚(1980-),女 ,甘肃定西人 ,助理研究员 ,学士 ,
主要从事荒漠化防治研究工作。
E-m ail:l ygdci@126.com
2　研究方法
2.1 测量方法　2007年 9月 15日在研究区固
定沙丘随机选择 15株生长正常的典型五星蒿 ,测
量其地上部形态特征 ,之后将植株根系全部挖出 ,
并测量其地下部形态特征 ,随即将植株各构件枝
条 、叶片 、果实 、主根 、侧根分别以 10 cm 为一层分
开 ,并测量其鲜质量 ,测量完成后分别装袋 ,带回
实验室 ,烘至恒量后测量干质量。
2.2 测量指标
形态特征:高度 、冠幅 、地茎 、根深 、根幅 、侧根
数量与长度;分枝数 、分枝角度 、分枝长度 、分枝粗
度。
生物量:植株总生物量 、枝条 、叶片 、果实 、主
根 、侧根生物量 。
2.3 统计分析　数据通过 M icro sof t Excel和
S PSS软件进行统计分析 。
3　结果与分析
3.1 五星蒿形态特征
3.1.1 五星蒿形态结构 　五星蒿高度平均为
27.50 cm , 最高 为 50.00 cm , 变异系 数为
58.12%;平均冠幅为 31.30 cm , 最大为 59.50
cm ,变异系数为64.61%;地径平均为 4.6 mm ,最
粗为 9.0 mm ,变异系数为 66.89%。根深平均为
42.2 cm ,最深为 73.0 cm ,变异系数为 44.32%;
根幅平均为 26.93 cm ,最宽为 63.00 cm ,变异系
数为 73.25%,随着植株高度的增加 ,根幅与根深
之间的差距逐渐减小 ,根幅的这种相对较快增长
特性有利于五星蒿充分吸收荒漠地区较少的降水
量;五星蒿侧根极发达 ,侧根数平均为 49.2条 ,最
多为 71.0 条 ,变异系数为 36%;侧根长平均为
42.33 cm ,最长为 80 cm ,变异系数为 62.79%,随
着植株高度的增加 ,侧根的长度逐渐接近并最终
超过主根的深度(表 1)。
表 1　五星蒿的形态特征
项目 高度(cm)
平均冠幅
(cm)
地径
(mm)
根深
(cm)
根幅
(cm)
侧根数
(条)
侧根长
(cm)
最小值 0.50 0.55 0.70 20.00 6.00 21.0 8.00
最大值 50.00 59.50 9.00 73.00 63.00 71.0 80.00
平均值±SE 27.50±4.13 31.10±5.19 4.60±0.08 42.20±4.61 26.93±5.09 49.2±4.6 42.33±6.86
标准方差 15.98 20.10 0.31 17.86 19.73 17.7 26.58
变异系数(%) 58.12 64.61 66.89 44.32 73.25 36.0 62.79
　　经回归分析和相关分析 ,五星蒿的平均冠幅 、
地径 、根深 、根幅 、侧根数量及长度均与高度呈极
显著线性正相关关系 。其中 ,平均冠幅 、地径与高
度的相关程度要明显高于其他形态指标;根深 、根
幅 、侧根长次之;侧根数与高度之间的相关程度最
弱。五星蒿地上部形态指标与高度的相关程度相
对较高 ,这种生长特性是对荒漠地区较大风沙逐
渐适应的表征(图 1)。
3.1.2五星蒿枝构件特性　五星蒿的枝条分枝数
量较多 ,尤其是二级分枝数量 ,达到了 260.87个 ,
变异系数为 67.53%,而一级分枝数为 30.40个 ,
变异系数为 34.72%;分枝角度较大 ,平均分枝角
度为 70°左右 ,变异系数为 10%左右 ,其中一级分
枝的分枝角度略大于二级分枝;五星蒿平均最低
枝位较低 ,为 1.21 cm(表 2)。较多的分枝对主干
的生长有一定的限制作用 ,同时较大的分枝角度
使得冠径具有一定的相对优势 ,这些特征表明五
星蒿分枝稠密 、枝叶繁茂 ,空间扩展能力较强 ,具
有较强的防风固沙能力 。
3.2 五星蒿生物量空间分布格局　五星蒿总
生物量为 75.21 g ,其中地上生物量为 67.83 g ,地
下生物量仅为 7.38 g ,地上是地下的 9.19倍。地
上生物量主要集中在 10 ～ 30 cm ,占地上总生物量
的 77.64%,其次为 0 ～ 10和30 ～ 40 cm ,40 ～ 50 cm
的生物量最少 ,仅占地上总生物量的0.7%。地下
部分的生物量随着离地面距离的增加而减少 ,主要
集中于0 ～ 10 cm ,占地下总生物量的76.29%,到了
20 cm以下 ,根系生物量已经很少(图 2)。
五星蒿鲜 、干生物量 0 ～ 10 cm 和其他各层的差
异均不显著;10 ～ 20 cm 与除了 20 ～ 30和0 ～ 10 cm
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图 1　五星蒿各形态指标与高度的相关关系
　注:图中＊＊表示相关性极显著(P<0.01)。
表 2　五星蒿枝构件生长特征
分枝 一级分枝平均值±SE 变异系数
二级分枝
平均值±SE 变异系数
数量(个) 30.40±2.73 34.72 260.87±45.49 67.53
最大角度 85.07±2.29 10.41 81.60±1.26 5.96
平均角度 70.73±1.92 10.53 67.00±1.75 10.12
最大长度(cm) 20.90±2.31 42.77 12.19±1.64 52.16
平均长度(cm) 14.70±1.63 42.85 7.55±1.21 62.13
最大枝粗(mm) 1.84±0.22 46.68 1.04±0.11 40.16
平均枝粗(mm) 1.40±0.17 46.14 0.64±0.07 39.71
之外的其他各层均表现出显著的差异;20 ～ 30 cm
同样与除了 10 ～ 20和 0 ～ 10 cm 之外的其他各层
均表现出显著的差异;其他各层次鲜 、干生物量相
互之间差异均不显著(图 2)。
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图 2　五星蒿生物量空间分布特征
　注:图中不同小写和大写字母分别表示不同层次间鲜 、
干生物量差异显著(P<0.05)。下图同。
　　五星蒿地上部各构件中枝条总生物量为
39.28 g ,占地上部总生物量的 57.91%,其中以
10 ～ 20 cm 最多 ,为 15.67 g ,占整个枝条生物量
的 39.90%,其次为 20 ～ 30 、0 ～ 10 、30 ～ 40 cm ,
40 ～ 50 cm 最少 ,仅为 0.27 g;叶片总生物量为
13.03 g ,占地上部总生物量的 19.21%,其中以
20 ～ 30 cm 最多 ,为 5.33 g ,占整个叶片生物量的
40.91%,其次为 10 ～ 20 、0 ～ 10 、20 ～ 40 cm , 40 ～
50 cm 最小 ,仅为 0.1 g ;果实总生物量为 15.53
g ,占地上部总生物量的 22.90%,其中以 20 ～ 30
cm 最多 , 为 6.33 g , 占整个果实生物量的
40.76%,其次为 10 ～ 20 、0 ～ 10 、20 ～ 40 cm , 40 ～
50 cm 最小 ,仅为 0.13 g 。五星蒿地上部各构件
生物量从大到小依次为:枝条 、果实 、叶片 ,各构件
的地上生物量基本集中于 10 ～ 30 cm ,40 cm 以上
生物量很小(图 3)。
五星蒿枝条的鲜 、干生物量 0 ～ 10与 30 ～ 40
cm 与所有层次差异均不显著 , 40 ～ 50 cm 与 10 ～
20 、20 ～ 30 cm 之间差异显著 , 其他各层次枝条
鲜 、干生物量相互之间差异均不显著 。叶片和果
实鲜 、干生物量各层次之间的差异性与枝条相应
层次间鲜 、干生物量之间的差异性一致(图 3)。
　　五星蒿地下部构件主根和侧根生物量分布表
现出相似的规律 。主根和侧根的生物量随着土壤
深度的增加均急剧下降 ,以 0 ～ 10 cm 为集中分布
图 3　五星蒿地上部各构件生物量空间分布特征
区 ,占各自地下总生物量的 78.91%和74.95%,
其次为 10 ～ 20 cm ,20 ～ 30 cm 最少(图 4)。侧根
较主根发达 , 侧根生物量占地下总生物量的
62.74%,根幅较大 ,这种根系分布特性有利于充
分吸收有限的降水 ,提高水分利用率 ,在降水量较
少的干旱荒漠地区对于维持其生存发展具有重要
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的意义和作用。
不同层次间主根和侧根鲜 、干生物量差异性
规律一致 ,其中 0 ～ 10 cm 与 10 ～ 20 、20 ～ 30 cm
之间差异显著 , 10 ～ 20 cm 与 20 ～ 30 cm 之间差
异不显著(图 4)。
图 4　五星蒿地下部构件生物量空间分布特征
4　结论与讨论
五星蒿植株近圆形 ,近地分枝 ,且分枝较多 、
分枝角度较大 ,冠幅 、地径 、根深 、根幅 、侧根数量
及长度均与高度呈显著正相关(P <0.01),这些
生长特性不但有利于其自身对空间资源以及干旱
荒漠区较少降水量的高效利用 ,还有助于增强其
防风固沙能力。
五星蒿植株平均生物量为 75.21 g ,其中地上
生物量占了总生物量的 90%。地上生物量主要
集中于 10 ～ 30 cm ,占地上总生物量的 77.64%;
地下生物量主要集中于 0 ～ 10 cm ,占地下总生物
量的 76.29%。地上各构件依生物量的大小依次
为枝条 、果实 、叶片 , 分别占地上生物量的
57.91%、22.89%、19.21%;地下部分以侧根生物
量为主 ,占地下生物量的 62.74%,较主根发达。
不同层次间各构件鲜 、干生物量的差异性基本相
似 ,地上部分的差异主要表现在 10 ～ 20 、20 ～ 30
cm 与 30 ～ 40 、40 ～ 50 cm 之间 ,地下部分的差异
主要表现在 0 ～ 10 cm 与 10 ～ 20 、20 ～ 30 cm 之
间 ,其他各层次相互之间的差异相对不显著。
枝条的分枝数量及分枝角度反映了植株向空
间蔓延的能力 ,是决定植株形状和空间分布的关
键因素 ,分枝数量越多 ,分枝角度越大 ,则表明植
株向空间的扩展能力越强。对荒漠植物而言 ,植
物的空间扩展能力 ,不仅影响植株对空间的光照 、
温度等资源的吸收利用 ,而且植株的空间分布特
征还对植株的防风固沙能力具有较强的影响 。一
般而言 ,植物的空间扩展能力越强 ,则植株对空间
资源的利用效率越高 ,防风固沙能力也越强[ 13] 。
同其他一年生草本植物相比 ,五星蒿植株较高 ,冠
幅较大 ,分枝较多 ,因此具有较强生态防护能力的
形态条件 。作为干旱荒漠区的一年生草本植物 ,
五星蒿喜生于农田 、村庄及道路等的周围 ,但也广
泛分布于沙化土地上 ,在固沙灌木逐渐衰败演替
过程中对干旱荒漠区防风固沙起到补充作用 ,也
为多年生植物入侵和繁衍创造了条件。
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The modular characteristic of the annual psammophilous Bassia dasyphyl la
LI Ya , CHEN Fang , MA Q uan-lin , ZHANG De-kui , LIU You-jun
(Key Labo ra to ry of Desertif icat ion Combating of Gansu Province , Gansu Desert Control
Research Institute , Lanzhou 730070 ,China)
Abstract:The experiment w as conducted on the mo rphological and biomass spatial dist ribut ion charac-
ters of the annual psammophilous Bassia dasyphy lla in Minshazui of Gulang County in Gansu.The
results show ed that the crow n , ground diamete r , root depth , root range , lateral ro ot number and
leng th all had ve ry signif icant linear po sitive co rrelat ions wi th plant height(P<0.01), the deg ree of
co rrelations between aboveg round morphological index and height w as higher than the underg round.
The tress had mo re rami ficat ion , the number of first o rder ramification w as 30.40 , the secondary ram-
if ication reached 260.87.The average sing le biomass of B.dasyphy l la was 74.21 g , the aboveg round
part w as 67.83 g , and the unde rg round part w as 7.38 g.T he aboveground biomass concentra ted in
10 ～ 30 cm , this laye r occupied 77.64% of aboveground part , the components acco rding w ith the size
of biomass in order as tress , f rui t , leaf.The underg round part biomass concentrated in 0 ～ 10 cm , this
lay er occupied 76.29% of underg round pa rt , and la teral ro ot w as mo re developed than main ro ot.
Differences of f resh and dry biomass of components in dif ferent laye rs w ere basically similar , the
dif ferences o f 10 ～ 20 cm and 20 ～ 30 cm compared w ith 30 ～ 40 cm and 40 ～ 50 cm of aboveg round
were signif icant , the dif ferences of 0 ～ 10 cm compared w ith 10 ～ 20 cm and 20 ～ 30 cm of underg round
were significant , how ever , there w as no signif icant dif ference in othe r dif ferent lay ers.
Key words:Bassia dasyphy l la;components;morpholog ical characte ristic;biomass;spatial dist ribu-
tion pat tern
717/2009 草　业　科　学(第 26 卷 7 期)