李峰

內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010070

摘要 本文選取準(zhǔn)格爾黃土丘陵溝壑區(qū)3種不同土壤基質(zhì)（黃土Z1、風(fēng)沙土Z2、砒砂巖Z3）上的中間錦雞兒群落（面積＞1hm²）作為實驗樣地，對中間錦雞兒植株進(jìn)行挖掘并且取土測定其質(zhì)地、水分及N、P、K含量。結(jié)果顯示：黃綿土/黃土中間錦雞兒根系分布較深，可達(dá)10m；風(fēng)沙土中間錦雞兒的根系分布在0cm~20cm的土層中，根系生物量占總生物量的44.4%，與黃土基質(zhì)上的植株相比，根系分布較淺；砒砂巖基質(zhì)上的淡栗鈣土根系分布也很淺，88.1%的根系生物量集中在0cm~20cm的土層中；土壤水分、土壤質(zhì)地、土壤養(yǎng)分直接或間接影響植株根系形態(tài)的變化，水分成為這些因素中的主導(dǎo)因子。該研究可為黃土丘陵溝壑區(qū)植被恢復(fù)和管理提供重要的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 黃土丘陵溝壑區(qū)；根系形態(tài)；水分；養(yǎng)分

中圖分類號S151 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0046-02

眾所周知，作為植物的基本組成部分，根系總是埋藏在黑暗土壤之中而鮮為人知。由于研究難度和認(rèn)識水平等原因，人們一直以來把研究重點放在植物地上部分，而對根系的研究并不太重視。2001年出版了《中國北方草地植物根系》專著 [1]，對中國北方草地430多種植物的根系形態(tài)進(jìn)行了系統(tǒng)觀測和描述，為研究干旱、半干旱地區(qū)植物根系問題提供了基礎(chǔ)資料。然而，并沒有涉及各種植物根系形態(tài)構(gòu)型的變化。值得重視的是，近年來關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)研究的焦點已經(jīng)由地上轉(zhuǎn)移到地下，尤其是地下生態(tài)系統(tǒng)對生態(tài)系統(tǒng)退化的作用、機(jī)理和過程備受關(guān)注。不言而喻，植物根系是地下生態(tài)系統(tǒng)的主角。

黃錦雞兒屬（Caragana Fabr.）植物為豆科灌木，在我國約有66種，土高原有15種[2]，主要分布于草原區(qū)和荒漠區(qū)。錦雞兒屬植物是黃土高原地區(qū)植物群落的重要組分[3-5]，這些植物耐旱、耐瘠薄，并具有飼用、藥用等價值，因此是黃土高原植被恢復(fù)中的重要植物種[6]。關(guān)于錦雞兒屬植物，尤其是中間錦雞兒（Caragana intermedia），已做過很多的研究，但對錦雞兒屬植物根系構(gòu)型及其適應(yīng)生境方面的假設(shè)研究較少。

1 研究區(qū)概況

準(zhǔn)格爾黃土丘陵溝壑區(qū)地處內(nèi)蒙古陰山以南黃土高原和鄂爾多斯高原過渡區(qū)，北連庫布其沙漠，西南與毛烏素沙地接壤，西與鄂爾多斯高原草原區(qū)相連；黃河流經(jīng)北面、東面，該段黃河屬晉陜峽谷的一部分，地理位置為110°05′~111°27′E，39°16′~40°20′N，總面積為7 530km2，其中，黃土丘陵溝壑區(qū)面積為6 180km2。該區(qū)地處暖溫性典型草原區(qū)，典型的半干旱大陸性氣候。地帶性土壤為栗鈣土。

2 研究方法

進(jìn)行土壤含水量的測定與采集與土壤機(jī)械組成樣品的同時，采用酒精燃燒法[7]測定土壤含水量，倒入酒精燃燒至水分完全蒸干，稱干土重并記錄。以上樣品均重復(fù)3次。土壤含水量計算公式為：

土壤含水量（%）=5idestiny

（濕土重-干土重）/干土重×100%。

土壤養(yǎng)分的測定為，將采集的土壤樣品放在陰涼處風(fēng)干后過0.149 mm土篩，測定土壤全氮、全磷和全鉀。全氮采用半微量開氏法測定，全磷采用硫酸-高氯酸消煮-鉬銻抗比色計法測定，全鉀采用氫氧化鈉堿熔火焰光度法測定[8]。

3 實驗結(jié)果

中間錦雞兒群落土壤水分分析

各樣地土壤質(zhì)量含水量的變化趨勢基本相同，呈先增加后減小，再增加的趨勢。土壤表層含水量最小， 0cm~30cm范圍內(nèi)隨土層深度的增加而增加，且在30cm處達(dá)到最大值，30cm~50cm則逐層遞減，50cm~70cm略顯遞增。Z3樣地的土壤含水量在整體上要高于其他兩個。

中間錦雞兒群落土壤養(yǎng)分分析：

土壤全氮含量：

各樣地氮素含量變化迥異，但是土層30cm處往往成為各變化趨勢的轉(zhuǎn)折點，0cm~30cm范圍內(nèi)Z1和Z3兩個樣地氮素含量隨土層深度的增加而減小，而Z2樣地氮素含量則隨土層深度的增加而有小幅增加；30cm~50cm范圍內(nèi)氮素變化與0cm~30cm相反，只有Z1樣地在繼續(xù)減小。

土壤全磷含量：

Z2和Z3土壤全磷含量在0cm~30cm范圍內(nèi)隨土層深度的增加而增加，30cm~50cm則減小，Z1樣地土壤全磷含量正好相反，處于4.3g.kg-1~4.9g.kg-1的范圍內(nèi)。30cm處是各樣地全磷含量的轉(zhuǎn)折點，各樣地全磷含量差異較大。

土壤全鉀含量：

Z1、Z2和Z3在土壤各層的全鉀含量相差較大，但各樣地全鉀含量的變化趨勢是一致的，即0cm~30cm鉀含量是逐漸增加的，而30cm~50cm則是減小的，30cm 作為這種變化的轉(zhuǎn)折點。Z1與Z3各自全鉀含量各土層變化不大，只是Z3樣地的含量明顯高于其他樣地，Z2各土層鉀含量總體上相對變化較大，30cm~50cm的變幅要大于0cm~30cm。

4 結(jié)論

生長于黃土基質(zhì)中的植株扎根很深，由于黃土具垂直紋理，根系可順縫追水而下，推測至少達(dá)7m多深，側(cè)根和毛根很少；生長于沙丘風(fēng)沙土中的植株扎根很淺，由于20cm~50cm沙層水分狀況好，根系只在此層橫向延伸可達(dá)4m~5m，側(cè)根和毛根密布于0cm~20cm土層；砒砂巖質(zhì)地較硬，植株難以扎根。因此，根系分布相對最淺，僅僅停留在0cm~20cm土層，沿著砒砂巖水平層橫向伸展。

生長在風(fēng)沙土與砒砂巖基質(zhì)中的中間錦雞兒根系分布均較淺，側(cè)根延伸很長，密集根層在0cm~30cm的范圍。風(fēng)沙土基質(zhì)土壤砂粘比較大，主要受該樣地降水量的影響。砒砂巖基質(zhì)，由交替分布的灰白砂巖、粉紅色粉砂巖和棕紅色泥巖互層組成，緊實度大，對根系深扎不利。

土壤水分對根系生長的影響往往與其它因素結(jié)合在一起，因為土壤含水量的變化將引起土壤中化學(xué)因素和物理因素的改變。如：土壤水分含量增加，化學(xué)因素的作用增強(qiáng)，特別是養(yǎng)分有效性提高[9]；土壤水分含量減少，則物理因素的作用增強(qiáng)，特別是機(jī)械阻抗迅速加大，不利于根系生長[10]。當(dāng)水分過多時，又會導(dǎo)致通氣不良。因此，區(qū)分水分對根系生長的直接效應(yīng)是研究水分與根系生長之間關(guān)系的難點。在一定的水分范圍內(nèi)根系生長與土壤水分狀況之間有正相關(guān)關(guān)系[10-12]。

養(yǎng)分含量對根系形態(tài)的影響：N，P含量低時，根系生長相對增加，以便增加養(yǎng)分吸收面積，因而使根冠比增高。K與N，P的影響不同，K含量高的土壤中，根冠比高于K含量低的土壤，而且缺K并不能促進(jìn)根系的相對生長[13，14] 。這是由于土壤K含量低時，其植株對Ca，Mg，Na等其它陽離子的吸收量增多，這些陽離子在一定程度上替代了K的作用，因而植物并不增加其根的生長來滿足地上部分對K的需求[15] 。水分和養(yǎng)分常常對根系形態(tài)構(gòu)型產(chǎn)生復(fù)合效應(yīng)，因此，根系形態(tài)構(gòu)型的變化受多種因子的影響且各因子之間是密不可分的。

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