土壤根系

土壤根系（精选4篇）

土壤根系 篇1

裸露的砒砂岩地区生态环境脆弱,其水土流失严重,养分含量低,蓄水能力差,多数植物在此都难以生存,被中外专家称之为“环境癌症”、“地球上的月亮”[1]。而沙棘(Hippophae rhamnoides)耐干旱、瘠薄,以它巨大的冠幅、庞大的根系固持水土,成为治理砒砂岩的克星,对砒砂岩地区的植被恢复,改良土壤、保持水土起到了关键性的作用[2]。文中以砒砂岩地区不同林龄的人工沙棘林为研究对象,按照生态学及地植物学等有关理论,对不同林龄沙棘根系对土壤环境的改善作用进行了初步研究,试图找出沙棘种植后,沙棘根系对土壤环境的调控机理,进而摸索并创建当地适宜有效的沙棘种植模式,为保障砒砂岩地区生态安全,改善生态环境,促进生态环境建设和区域可持续发展,提供一定的理论支持依据。

1 研究区概况

试验地位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗的砒砂岩区。介于东经110°07′05″～110°13′08″,北纬39°36′07″～39°41′44″,海拔1297～1477m。伊旗属于典型的中温带大陆性气候,光照充足,四季分明。年日照时间为3000h以上,全年平均气温5.7℃;年平均蒸发量2093mm左右,年降水量为380mm左右,且多以暴雨形式出现,主要集中在7～8月份。年平均大风日数66d,平均风速12.3m/s。春季干旱,冬季寒冷,无霜期只有140d。

砒砂岩是中生代河湖相碎屑沉积岩类堆积物,其岩土结构松散,遇水易解离,透水性较差,极易风化,抗蚀性差,土层薄,平均厚度在10cm左右,有机质含量低,水土流失剧烈,年侵蚀模数达2～4万t/km2[3]。由于气候条件十分恶劣,地面植被稀疏,自然状态下,只有一些针茅、狼毒、沙蓬等植物生长,表现出典型的干旱草原景观[4]。据该项目1998年在得胜西的调查,坡度在15°以上的土地,除有极少林地外,均为荒地,天然植被覆盖为2%。

2 实验内容和方法

2.1 研究对象

实验究对象为伊金霍洛旗砒砂岩区从1999年到2005年造林的沙棘林,对不同林龄的沙棘根系和土壤性质进行对比研究。各对比的气象、地形、土壤等生态环境因子基本相似,立地条件类型分为梁峁顶、沟坡和沟底。其基本情况见表1。

2.2 研究方法

研究内蒙古自治区伊金霍洛旗砒砂岩地区的沙棘根系形态特征与生长状况,以该地区1999年～2005年人工栽植的中国沙棘为研究对象,根据该区的主要土壤类型和地形条件等,采用10m×10m标准地调查法,对梁峁、坡面,沟谷等各种立地条件上的沙棘进行根系数量、长度与重量等调查。

在不同林龄进行标准地调查并选取标准木,进行根系调查。根系采取全根挖掘法[5],挖掘深度在石质山地达母岩;在黄土地区达到母质。将标准木从基部伐下,并将根系从地表开始每10cm为一层掘出土壤。按层次分别装袋带回实验室,仔细把根上所附着的泥土冲洗干净,拿回实验室分别称其重量。

①利用环刀法测定土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度;

②烘干法测定土壤容重等物理指标[6];

③用油浴加热K2Cr207容量法测定土壤有机质含量[7];

④全N用半微量开氏法;

⑤全P用钼蓝比色法;

⑥全K用火焰光度法;

⑦水解性氮用碱解扩散法;

⑧速效P用盐酸氟化铵——钼锑抗比色法;

⑨速效K用原子吸收分光光度计法;

⑩阳离子交换量用乙酸铵法[8]。

3 结果和分析

沙棘作为一种水土保持先锋树种,在它的多种水土保持作用中, 土壤改良是一个非常重要的方面, 也是水土保持林最直接、最基本的一项效益。我们从土壤的物理性质改良和化学性质入手,全面研究沙棘根系对土壤的改良作用。

3.1 根系对土壤物理性质的改良

因为土壤生态位主要集中在0～20cm处[9],我们取不同林龄的样地这一层次的土壤作理化分析,得到以下数据。

从表2可以看出,随着林龄的增大,表层根系的生物量逐渐增加,同时,表示土壤固体颗粒间孔隙量的总孔隙度逐渐增加,由39.66%到56.34%增加了16.68个百分点,其值在林龄为6a之后趋于稳定,表明土壤渗透性和蓄水能力有所加强;毛管孔隙也随生物量增加呈递增趋势,而根系对非毛管孔隙的影响不是很明显。随着根系生物量的增加,土壤容重从1.638到1.205 逐步减小,同样在林龄为6a后趋于稳定,土壤容重的降低反映了土壤中有机质和腐殖质含量较高、通气性较好。由于根系的调节使林龄为7a时小于0.001mm的黏粒含量较林龄为2a的增加了62.7%,说明其土壤团聚性有了明显的改变。

3.1.1 总孔隙度和根系生物量的关系

总孔隙度是指基质中包括通气孔隙和持水孔隙在内的所有孔隙的总和。它以占有基质体积的百分数(%)来表示。总孔隙度大的基质,其水和空气的容纳空间就大,反之则小[10]。

SPSS软件分析结果表明,总孔隙度和根系生物量的关系为线性(LINEAR)关系

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式中:H——总孔隙度(%)

w ——根系生物量(g)

方差分析结果表明,回归方程的显著性概率值为0.002,回归极显著。

偏回归系数实在控制了其他变量之后得到的,Beta系数是对偏回归系数的改进。从表5可知,T检验结果很好,完全符合建模要求。

总孔隙度和表层根系生物量的回归关系图如下:

从图1、表3～表5可以看出,总孔隙度与表层根系生物量正相关,即随着表层根系生物量的增加,土壤总孔隙度也增加。这主要是由于沙棘林长期枯落物层积累并腐烂从而形成较厚的腐质殖层;加之沙棘生长迅速,根系穿梭土壤,形成疏松多孔的土壤结构。

3.1.2 土壤容重和根系生物量

SPSS软件分析结果表明,土壤容重和根系生物量之间为逆矩阵(INVERSE)关系:

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式中:C——土壤容重(g/cm3)

w ——根系生物量(g)

方差分析结果表明,回归方程的显著性概率值为0.002,回归极显著。

回归系数实在控制了其他变量之后得到的,Beta系数是对偏回归系数的改进。从表8可知,T检验结果很好,完全符合建模要求。

土 壤容重大小是土壤肥力高低的主要指标之一,它关系着土壤水、气、热的流通和贮存以及对林木的供应是否充分协调,同时也对土壤养分也有多方面的影响。一般含矿物质多而结构差的土壤(如砂土),土壤容积比例在1.4～1.7;含有机质多而结构好的土壤(如农业土壤)在1.1～1.4。从表2和图2中我们可以看出,沙棘根系逐年将土壤容重向好的结构调 整。

3.1.3 微团聚体和根系生物量

SPSS软件分析结果表明,微团聚体和根系生物量符合线性(LINEAR)关系:

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式中:M——微团聚体(%)

w ——根系生物量(g)

方差分析结果表明,回归方程的显著性概率值为0.006,回归极显著。

回归系数是在控制了其他变量之后得到的,Beta系数是对偏回归系数的改进。从表11可知,T检验结果很好,完全符合建模要求。

研究得出的微团聚体随根系的变化,特别是随着林龄的逐步增大,逐渐呈现出线性增长规律,其主要原因是,根系的缠绕固结作用和分泌物渗出使得粒径大的团聚体含量增加,从而增强了团聚体稳定性。然而根系生长发育对周围土壤有穿插破坏作用,加上干湿交替,又使得粒径大的团聚体逐渐分散成小颗粒,导致小粒径团聚体含量增加[11]。

3.2 根系对土壤化学性质的改良

在土壤理化实验室里,通过实验测定土壤样品的全氮、全磷、全钾、有效氮、速效磷、阳离子交换量各营养元素的含量,见表12。

土壤有机质是由植物、动物、微生物残体及其生命活动的各种有机产物组成的。其含量是土壤肥力高低的重要指标之一,土壤有机质直接影响土壤的耐肥性、保墒性、缓冲性、耕性、通气状况和土壤温度等[12]。在砒砂岩地种植了沙棘之后,其有机质的含量有了明显的提高。它们主要来源于沙棘群落生长过程中各类植物的凋落物、死亡的植物体以及大量的细根和根瘤死亡脱落以及一些植物、微生物的排泄物和分泌物。并且随着沙棘种植年限的延长,耕层土壤有机质、速效养分含量逐渐增加。

氮素是植物生长的重要养分元素之一,而土壤全氮量是衡量土壤氮素供应状况的重要指标。从上表我们可以看出,沙棘对土壤含氮的影响很大,其中8年生的沙棘林的全氮含量是幼林的2.19倍。这是因为沙棘根系可与放线菌、细菌结合,形成根瘤,根瘤能够固定土壤空气中的氮素,起到固氮的作用;其次,氮含量还与土壤有机质的累积和分解作用有一定的关系。另外,林龄和土层深度引起的沙棘根系生长、穿插、死亡以及其生物量的变化,使得根系土壤的速效营养元素含量差异显著,其中8年生沙棘林地土壤中的有效氮、速效磷含量分别是幼林的4.17倍、1.4倍;这主要是因为根系促进土壤中的有机质在分解转化过程中,产生有机酸和腐殖酸,对土壤中矿物质产生一定的溶解能力,使养分的有效化。然而,土壤中的钾含量一直趋于一个稳定值,这是由于砒砂岩土质较轻,通透性好,土壤中的钾易被淋洗而损失。

土壤胶体所能吸附的各种阳离子的总量即为阳离子交换量(CEC),它是土壤缓冲性能的主要来源,阳离子(如K+、NH4+、Ca2+、Mg2+等)通过交替作用,一方面避免水土流失,另一方面使腐殖质被交换下来供植物吸收利用,起到保肥作用。

除此之外,根系分泌物对微生物的影响作用表现在,它不仅为根际微生物提供所需的能源,而且不同根系分泌物直接影响着根际微生物的数量和种群结构。而土壤微生物可以将沙棘不能吸收的大分子降解为可以利用的小分子养分。因此得出结论,沙棘根系分泌物也间接影响了土壤的肥力情况[13]。同时我们可以看出,上表中所测所有营养元素的含量均随土层的加深而减少,与根系生物量空间分布呈正相相关。综上所述,沙棘根系对土壤化学性质改良作用显著。

4 结论

植物根系直接作用于土壤,改善其特性影响其结构,并直接关系到土壤中物质和能量被利用的可能性[14],成为决定干旱、贫瘠地区土地生产力的主要因素。而砒砂岩地区气候干燥、土壤瘠薄[15]、立地条件差,只有沙棘这种具有强大的根系的植物种,才能顽强的生长,并起到改良土壤结构、带动周围植被生长和防治水土流失的作用,近而影响整个砒砂岩区植被的恢复与重建[16]。研究砒砂岩地区沙棘改良土壤的作用表明:

(1)沙棘及其群落的根系对土壤物理性质的改良作用主要表现在使得总孔隙度增加16.68个百分点、土壤容重由1.6降低到1.2、微团粒的数量增加62.7%。并且通过统计软件我们得出了这些土壤因子与根系生物量的关系,为人工沙棘林根系改善土壤物理性质有效性的进一步探索提供依据。

(2)沙棘根系促进了其土壤中N、P、K等各项化学元素的含量,并使阳离子交换量、有机质和腐殖质的含量增加。说明在砒砂岩区种植沙棘是可行的,荒坡经过沙棘复合系统的绿化之后,提高了土壤的肥力,从而使砒砂岩地区的生态环境得到了改善。

土壤根系 篇2

关键词：小麦根系,土壤抗冲性,土壤抗蚀性

植物根系对土壤的抗侵蚀作用具有非常重要的影响[1], 土壤的抗侵蚀性分为土壤的抗蚀性和抗冲性[2]。土壤的抗冲性是指土壤抵抗径流机械破坏和推移的能力, 抗蚀性是指土壤抵抗水分分散和悬浮的能力。根系的抗侵蚀作用主要通过两种方式:一是根系在土体中交错穿插, 缠绕固结土壤[3], 二是通过根系的分泌物[4], 改良土壤, 提高土壤团聚体的含量, 从而增强土壤结构的稳定性[5]。朱显谟认为, 根系能将土壤的单粒黏结起来, 同时也能将板结密实的土体分散, 并通过根系自身的腐解和转化合成腐殖质, 增强土壤的抗侵蚀能力[2]。蒋定生等人研究发现农业耕作、植物生长对土壤崩解速率有很大的影响, 农耕地一定深度内根系较多, 土壤崩解速率较慢, 超过某一深度, 根系骤减, 崩解速率急剧增加[6];李勇通过研究认为≤1mm的根系有稳定土层结构的作用[7], 具有很好的提高土壤的抗侵蚀能力的作用。已有研究主要集中在根系的抗蚀、抗冲作用研究, 针对土壤抗蚀抗冲过程变化研究较少, 本文以黄土高原坡耕地主要农作物冬小麦[8]为对象, 采用静水崩解法和原状土抗冲法来研究小麦根系含量对土壤抗冲性、崩解及崩解的过程的影响。为坡耕地上作物防蚀机理研究做进一步的补充, 对防治黄土高原水土流失的发生具有指导性意义。

1 研究区概况

实验地点位于陕西省杨凌地区, 本区属于暖温带半干旱气候区。海拔435~563m, 多年平均降雨量为640mm, 多年平均气温13℃。区内地势南低北高, 杨凌地区的土壤以塿土为主, 质地为粉沙黏壤土。试验用土采自陕西杨凌西北农林科技大学试验田, 试验田种植作物小麦, 采用行状种植, 行宽10cm左右, 在取土样时, 小麦已经收割, 留有麦茬。

2 研究内容与方法

2.1 样品的采集

实验土样采集参照水土保持实验研究方法[9], 采集0~10cm原状土样本, 按照距小麦根系由近到远, 每隔3~5cm取样一组, 采集土壤根系含量土样、抗蚀性土样和抗冲刷土样, 每组设置2个重复。

土壤根系含量土样和抗蚀性土样规格为5cm×5cm×5cm, 用方形扣链状环刀取样。

抗冲刷土样采用矩形环刀取样, 土样规格为20cm×3cm×4cm。

2.2 测试方法

土壤根系含量测定:将土样置于0.5 mm筛子上, 用清水冲洗, 获取根系, 烘干称重, 即可确定出土壤根重密度[10]。

土壤的抗蚀性采用土壤静水崩解法测定, 通过测定不同根系含量的土样在静水中的分散速度以及在相同时间的累计崩解量, 作为土壤的抗蚀性能的指标。实验将采集的崩解土样放置在孔径为5mm的金属网格上, 置于静水中, 利用拉力计测定各瞬时土样重量, 土壤的崩解实验装置见图1。推拉力计连接电脑软件后将土样放入静水中每0.02s记录一个数据点, 共计30min。

利用下式计算崩解速率:

式中:v为土样崩解速率, g/s;t1、t2为不同时刻, s;a1、a2为不同时刻拉力计读数, g。

土壤抗冲试验采用原状土抗冲槽冲刷法[9], 用土壤抗冲系数作为评价土壤抗冲性的指标, 即指在一定坡度、一定雨强或冲刷流量下, 冲刷土所需的时间。

土壤的抗冲系数表示方法为

式中:Ke为抗冲系数, L min/g;q为放水流量, mL/s;t为冲刷时间, s;k为冲刷掉的土重, g。土壤的抗冲刷实验装置见图2。

3 结果与分析

3.1 根系含量与土壤崩解量之间的关系

实验采集的土样6组, 根据实测数据点绘出根重密度与土壤崩解率之间的关系见图3。

从图3可以看出, 土壤崩解率随着根重密度的增加呈二次函数关系递减。根重密度增加时, 崩解速率降低。随着根系的增多, 固持土壤, 防止土壤抗蚀性的能力逐渐趋缓, 最终达到某一稳定的阈值。

土壤中随着根系含量的增加, 使土壤中有机质含量增加, 土壤结构得到改善, 从而使得土壤崩解率降低, 抗蚀性增强。当根系含量达到一定程度时, 随着根系含量的增加, 土壤崩解速率降低缓慢, 说明这个过程中土壤达到比较稳定的状态, 土壤侵蚀量较小。说明根系在防治水土流失, 保持土壤结构方面起到了重要的作用。

3.2 根系含量对土壤崩解过程的影响

在崩解的过程中, 由于崩解的时间较长, 且不同根系含量土样崩解变化差异明显, 为更好的分析崩解过程中各个阶段的不同变化, 采用半对数坐标, 做lnt与土样崩解量之间 (土样崩解量以拉力计读数来表示) 关系曲线, 见图4。

土样放入水中后, 开始吸收水分, 这段时间较短;随着土样吸水, 土粒间黏聚力降低, 土样崩解, 拉力计读数降低;随后在参与黏聚力作用下, 部分土样黏聚在一起, 缓慢水解。就其土壤崩解过程可以分为3个阶段, 第一阶段为吸水阶段, 第二阶段为快速崩解阶段, 第三阶段为崩解稳定阶段。

第一阶段时间大体为0~15s内土壤浸入水体, 土样表层孔隙中的气体被挤出, 土壤含水量增加, 土粒之间的胶结力降低, 崩解逐渐开始, 受根系含量影响, 该阶段持续时间差异明显, 根系含量较少的土壤持续的时间较短, 约为4s (t=4s, lnt=1.39) 左右;而根系含量中等的土壤的持续时间约为9s (t=9s, lnt=2.20) 中左右;根系含量较高的土壤的持续时间约为15s (t=15s, lnt=2.71) 之上。

随着水分进入土样, 致使土粒间的胶结力急剧减小, 土样的崩解量急剧增加, 土壤的崩解速率较大, 进入第二阶段快速崩解阶段, 随着时间的增加, 拉力机的读数有一个较为明显的降低的过程, 根系含量较少、中等、较多的持续时间分别为5、15、30s。

此后, 崩解速度逐渐降低, 呈现较低速度的崩解, 进入崩解第三阶段崩解稳定阶段。这一过程土壤的崩解量不大。表1为不同根系含量土样崩解过程个阶段持续时间。

根系含量对土壤的每一个崩解阶段的影响主要有:在吸水崩解阶段, 根系含量较少的土壤很快就崩解了, 其持续时间仅为根系较多土样的1/3~1/2。在快速崩解阶段, 根系含量越多的土壤, 崩解持续时间越长, 为根系较少土壤崩解持续时间的4-7倍, 崩解速度较慢。在崩解稳定阶段, 土壤的崩解量很少。根系含量对土壤的崩解影响已经不明显。

3.3 根系含量与土抗冲性之间的关系

利用试验前后土壤的重量与含水量通过计算求得不同根系含量土壤抗冲刷系数, 图5为不同根重密度与土壤崩抗冲刷量的关系。

土壤抗冲性是指土壤抵抗地表径流对地表土壤结构的机械破坏和对土壤表层颗粒的搬运能力。由图5可以看出, 土壤抗冲刷系数随着根重密度的增加而递增, 二者呈现的二次函数关系。受根系缠绕固结影响, 根重密度增加时, 水流冲刷土壤的难度增大, 直观表现为土壤抗冲系数的增大。

4 结语

(1) 随着根系含量的增加, 土壤崩解率缓慢降低, 表明存有一定根系含量的土壤中, 随着根系的增多, 固持土壤, 使土壤抗蚀性增强。

(2) 土壤崩解过程可以分为三个阶段, 第一阶段为吸水阶段, 第二阶段为快速崩解阶段, 第三阶段为崩解稳定阶段, 受根系的影响各阶段持续时间不同, 随根系含量增加, 崩解第一、二阶段延长, 崩解量降低。

(3) 土壤抗冲刷系数随着根重密度的增加呈递增的二次函数关系。根重密度增加时, 水流冲刷土壤的难度增大, 防止土壤侵蚀的能力急剧增强。

参考文献

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[2]朱显谟.黄土地区植被因素对于水土流失的影响[J].土壤学报, 1960, 8 (2) :110-121.

[3]汪孝岚, 曹文平, 汪银梅, 等.根系微生物在环境污染治理中的应用及其发展[J].节水灌溉, 2013, (6) :4-7.

[4]曹波, 曹志东, 王黎明, 等.植物根系固土作用研究进展[J].水土保持应用技术, 2009, (1) :26-28.

[5]刘定辉, 李勇.植物根系提高土壤抗侵蚀性机理研究[J].水土保持学报, 2003, 17 (3) :34-37.

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[7]李勇, 徐晓琴, 朱显漠, 等.植物根系与土壤抗冲性[J].水土保持学报, 1993, 7 (3) :11-18.

[8]马俊永, 李志宏, 马洪恩, 等.利用小麦根密集层土壤水分估测土体含水量[J].节水灌溉, 2004, (4) :13-15.

[9]刘增文, 吴发启.水土保持实验研究方法[M].北京:科学出版社, 2011.

土壤根系 篇3

1 材料与方法

试验于2015年5月在抚顺县后安镇进行。山定子种子经层积催芽后,播种到育苗基质中,长到5片真叶时挑选生长一致的幼苗移入营养钵中,待幼苗生长正常后进行处理。处理为在营养钵周围土壤中埋好冰袋,使土壤温度保持在5℃左右,每个处理5株幼苗,以始终生长在环境温度下的幼苗为对照(C K),分别于处理后0、1、2、4、6、8、10、12、14、16、18天取样,进行生理指标的测定,所有试验均重复3次。

2 结果与分析

2.1 低温处理对山定子幼苗植株形态的影响

低温处理的山定子幼苗在植株形态上与对照组有明显差别,在试验进行4天时,取低温处理的山定子幼苗植株与对照进行对比(见图1),芽的萌发程度不及对照组,植株高度无明显区别,叶片偏小,形态更为纤细。在试验进行12天时,叶片已经萌发,分别在株高相同位置取低温处理的山定子幼苗叶片与对照组叶片进行对比(见图2),低温处理的叶片颜色普遍偏黄,对照组为翠绿色,二者有明显差别,低温处理叶片更为细长。

2.2 低温处理对山定子幼苗根系活力的影响

所有处理的根系活力均呈现先升高后降低的变化趋势,并在处理1天时达到最高,是对照的1.2倍。第5天之后,低温处理的根活力开始低于对照的根活力。二者总体变化趋势大体一致,在第4~5天时低温处理的根活性呈降低趋势,对照组呈上升趋势,第12天时低温处理的根活力与对照相比有显著差别,且差别最大,低温处理是对照的75%,之后低温处理的根活力呈上升趋势,对照组呈下降趋势,到第16天时二者变化无明显差别,趋于平稳。

2.3 低温处理对山定子幼苗根系氨态氮含量的影响

低温处理与对照的铵态氮含量的变化趋势基本一致,除在16天之后,二者变化趋势不同,低温处理的氨态氮含量上升,对照组下降。在前4天里,低温处理的幼苗根系铵态氮含量一直低于常温对照组,且在第1天里低于对照的幅度最大,为常温对照的70%。在4天之后一直高于常温对照,在第6天时二者含量差别最为显著,此后二者含量差别不显著,相对较平稳。

3 结论

土壤根系 篇4

黄锦鸡儿属 (Caragana Fabr.) 植物为豆科灌木, 在我国约有66种, 土高原有15种[2], 主要分布于草原区和荒漠区。锦鸡儿属植物是黄土高原地区植物群落的重要组分[3,4,5], 这些植物耐旱、耐瘠薄, 并具有饲用、药用等价值, 因此是黄土高原植被恢复中的重要植物种[6]。关于锦鸡儿属植物, 尤其是中间锦鸡儿 (Caragana intermedia) , 已做过很多的研究, 但对锦鸡儿属植物根系构型及其适应生境方面的假设研究较少。

1 研究区概况

准格尔黄土丘陵沟壑区地处内蒙古阴山以南黄土高原和鄂尔多斯高原过渡区, 北连库布其沙漠, 西南与毛乌素沙地接壤, 西与鄂尔多斯高原草原区相连;黄河流经北面、东面, 该段黄河属晋陕峡谷的一部分, 地理位置为110°05′~111°27′E, 39°16′~40°20′N, 总面积为7 530km2, 其中, 黄土丘陵沟壑区面积为6 180km2。该区地处暖温性典型草原区, 典型的半干旱大陆性气候。地带性土壤为栗钙土。

2 研究方法

进行土壤含水量的测定与采集与土壤机械组成样品的同时, 采用酒精燃烧法[7]测定土壤含水量, 倒入酒精燃烧至水分完全蒸干, 称干土重并记录。以上样品均重复3次。土壤含水量计算公式为:

土壤含水量 (%) =5idestiny

(湿土重-干土重) /干土重×100%。

土壤养分的测定为, 将采集的土壤样品放在阴凉处风干后过0.149 mm土筛, 测定土壤全氮、全磷和全钾。全氮采用半微量开氏法测定, 全磷采用硫酸-高氯酸消煮-钼锑抗比色计法测定, 全钾采用氢氧化钠碱熔火焰光度法测定[8]。

3 实验结果

中间锦鸡儿群落土壤水分分析

各样地土壤质量含水量的变化趋势基本相同, 呈先增加后减小, 再增加的趋势。土壤表层含水量最小, 0cm~30cm范围内随土层深度的增加而增加, 且在30cm处达到最大值, 30cm~50cm则逐层递减, 50cm~70cm略显递增。Z3样地的土壤含水量在整体上要高于其他两个。

中间锦鸡儿群落土壤养分分析:

土壤全氮含量:

各样地氮素含量变化迥异, 但是土层30cm处往往成为各变化趋势的转折点, 0cm~30cm范围内Z1和Z3两个样地氮素含量随土层深度的增加而减小, 而Z2样地氮素含量则随土层深度的增加而有小幅增加;30cm~50cm范围内氮素变化与0cm~30cm相反, 只有Z1样地在继续减小。

土壤全磷含量:

Z2和Z3土壤全磷含量在0cm~30cm范围内随土层深度的增加而增加, 30cm~50cm则减小, Z1样地土壤全磷含量正好相反, 处于4.3g.kg-1~4.9g.kg-1的范围内。30cm处是各样地全磷含量的转折点, 各样地全磷含量差异较大。

土壤全钾含量:

Z1、Z2和Z3在土壤各层的全钾含量相差较大, 但各样地全钾含量的变化趋势是一致的, 即0cm~30cm钾含量是逐渐增加的, 而30cm~50cm则是减小的, 30cm作为这种变化的转折点。Z1与Z3各自全钾含量各土层变化不大, 只是Z3样地的含量明显高于其他样地, Z2各土层钾含量总体上相对变化较大, 30cm~50cm的变幅要大于0cm~30cm。

4 结论

生长于黄土基质中的植株扎根很深, 由于黄土具垂直纹理, 根系可顺缝追水而下, 推测至少达7m多深, 侧根和毛根很少;生长于沙丘风沙土中的植株扎根很浅, 由于20cm~50cm沙层水分状况好, 根系只在此层横向延伸可达4m~5m, 侧根和毛根密布于0cm~20cm土层;砒砂岩质地较硬, 植株难以扎根。因此, 根系分布相对最浅, 仅仅停留在0cm~20cm土层, 沿着砒砂岩水平层横向伸展。

生长在风沙土与砒砂岩基质中的中间锦鸡儿根系分布均较浅, 侧根延伸很长, 密集根层在0cm~30cm的范围。风沙土基质土壤砂粘比较大, 主要受该样地降水量的影响。砒砂岩基质, 由交替分布的灰白砂岩、粉红色粉砂岩和棕红色泥岩互层组成, 紧实度大, 对根系深扎不利。

土壤水分对根系生长的影响往往与其它因素结合在一起, 因为土壤含水量的变化将引起土壤中化学因素和物理因素的改变。如:土壤水分含量增加, 化学因素的作用增强, 特别是养分有效性提高[9];土壤水分含量减少, 则物理因素的作用增强, 特别是机械阻抗迅速加大, 不利于根系生长[10]。当水分过多时, 又会导致通气不良。因此, 区分水分对根系生长的直接效应是研究水分与根系生长之间关系的难点。在一定的水分范围内根系生长与土壤水分状况之间有正相关关系[10,11,12]。