何愷文，黃炎和，蔣芳市，林金石，程子捷，張凱，謝偉昆，黃兆祥

(福建農(nóng)林大學資源與環(huán)境學院，福建省土壤環(huán)境健康與調(diào)控重點實驗室，350002，福州)

2種草本植物根系對長汀縣崩崗洪積扇土壤水分狀況的影響

何愷文，黃炎和?，蔣芳市，林金石，程子捷，張凱，謝偉昆，黃兆祥

(福建農(nóng)林大學資源與環(huán)境學院，福建省土壤環(huán)境健康與調(diào)控重點實驗室，350002，福州)

植被恢復是防治崩崗侵蝕的重要方法，為研究植物根系對崩崗洪積扇土壤水分狀況的影響，以崩崗洪積扇上種植的深根系巨菌草和淺根系寬葉雀稗為研究對象，對其分層取樣后，用環(huán)刀法測定土壤的密度、孔隙度和最大持水量等物理性質(zhì)，計算土壤蓄水能力，并用WinRHIZO根系分析系統(tǒng)，測定根長和密度等參數(shù)。結(jié)果表明：巨菌草和寬葉雀稗的各根系特征指標，均隨土層深度的增加而減小，巨菌草各根系指標均大于寬葉雀稗；有植被覆蓋下的土壤密度均小于裸地，植被覆蓋下土壤總孔隙度和毛管孔隙度均大于裸地，且隨土層深度的增加而減?。挥兄脖桓档耐寥里柡托钏亢兔苄钏烤嚷愕馗?，且與裸地差異顯著；在土壤表層，寬葉雀稗增加土壤孔隙性和土壤保水能力大于巨菌草，而在土壤中深層，則巨菌草大于寬葉雀稗；根系改善土壤性質(zhì)的能力，主要取決于其根長密度和根系總表面積，直徑小于0.5 mm的根系是影響土壤水分的最主要因子。研究植物根系對改良土壤水分狀況的影響，以期為崩崗侵蝕防治中植被種類的篩選和推廣提供依據(jù)。

洪積扇； 巨菌草； 寬葉雀稗； 根系； 土壤水分

崩崗是指紅壤區(qū)山坡土石體在重力和水力的作用下受破壞而崩塌及受沖刷的侵蝕現(xiàn)象[1]。崩崗侵蝕是南方花崗巖低山丘陵區(qū)普遍分布的一種嚴重的水土流失類型，具有侵蝕量大且難治理等特點，對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成極其惡劣的影響。據(jù)測算，崩崗平均侵蝕模數(shù)高達1萬～16萬t/(km2·a)[2-3]。典型的崩崗由集水坡面、崩壁、崩積體、沖刷溝道和洪積扇這5個部分組成，其中洪積扇是崩崗在發(fā)生時排出的大量泥沙，經(jīng)過水流作用能量減弱后，沉積于丘陵山地外而形成，崩崗洪積扇泥沙的輸出，將對崩崗區(qū)域的下游造成毀滅性的破壞[4-5]。洪積扇土壤具有土質(zhì)疏松、黏粒質(zhì)量分數(shù)低、粗顆粒質(zhì)量分數(shù)高、土壤肥力低下等特點。鄧羽松等[6]研究表明，崩崗洪積扇農(nóng)田土壤的粗顆粒質(zhì)量分數(shù)比普通農(nóng)田高出75.89%，土壤粉、黏細顆粒質(zhì)量分數(shù)比普通農(nóng)田減少39.13%，土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)比普通農(nóng)田減少58.7%。

以往學者的大量研究表明，植被是防治水土流失最基本的有效方法，在崩崗洪積扇造林種草就是崩崗侵蝕防治的方法之一，其具有改善生態(tài)環(huán)境、減少土壤侵蝕和涵養(yǎng)水源的功能，是保持和促進水分在大自然中良性循環(huán)的重要途徑[8]。植被根系是植被的重要組成部分，根系在土壤中的存在對于穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤蓄水能力，防治土壤流失與侵蝕等方面發(fā)揮著重要的作用。而不同植被類型由于其植物生物學特性和空間結(jié)構(gòu)的不同,對改變土壤理化性質(zhì)的改良效果、水文生態(tài)特征等都存在差異，進而影響土壤的蓄水保土功能[8]。巨菌草(Pennisetumsp.)是一種用途廣泛的草種，具有適應性強、利用期長、生物量高等特點，屬深根系植物，根系發(fā)達[11]；寬葉雀稗(Paspalumwettsteinii)常被用作牧草及綠肥草種，對土壤的要求不高，耐酸耐貧瘠，生長速度快，屬淺根系植物，根系主要分布在0～20 cm土層[12]。寬葉雀稗和巨菌草都屬于抗逆性強的植物，適合在崩崗洪積扇地上生長，目前已在福建的長汀縣和安溪縣等崩崗侵蝕區(qū)種植。然而這些草本植物對洪積扇土壤性質(zhì)改良效果如何，目前還未有相關報道。本文以長汀縣河田鎮(zhèn)崩崗洪積扇上種植的2種典型草本植物巨菌草和寬葉雀稗為研究對象，分析深根系植被和淺根系植被根系對崩崗洪積扇土壤水分狀況的影響，比較2種草本植物根系改善洪積扇土壤水分的效果，以期為我國南方地區(qū)崩崗侵蝕防治中植被種類的篩選和推廣提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于福建省長汀縣河田鎮(zhèn)(E116°28′，N25°39′)，屬于亞熱帶季風氣候，氣候溫和，雨量充沛，年均氣溫19 ℃，最高氣溫39.8 ℃，最低氣溫-4.9 ℃，年無霜期265 d，年均降雨量1 628.2 mm[13]。河田鎮(zhèn)是我國南方典型的花崗巖侵蝕區(qū),粗晶?；◢弾r風化發(fā)育的酸性紅壤抗蝕性差,風化層深厚且節(jié)理發(fā)育,在水力和重力的雙重作用下,經(jīng)長期侵蝕發(fā)育形成崩崗。在南方紅壤區(qū)中，福建省是崩崗侵蝕較為嚴重的省份，2005年的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，福建省共有崩崗2萬6 024處，崩崗侵蝕面積6 406 hm2，長汀縣則是福建省中崩崗發(fā)育最廣泛的地區(qū)之一，共有崩崗3 584處，侵蝕面積165.27 hm2。河田鎮(zhèn)因水土大量流失，山崩河潰，河與田連成一片，形成“河比田更高”的景象，后人遂稱之為河田。該區(qū)一直是全國重點水土保持試驗區(qū)，崩崗分布廣，共有崩崗2 266處，侵蝕面積92.48 hm2，分別占長汀縣的63.23%和55.96%，侵蝕劇烈。

2 材料與方法

2.1 試驗設計

為了減少試驗誤差，選擇了一處洪積厚度、坡度及土壤性質(zhì)較一致的崩崗洪積扇，以保證土壤的顆粒分布、pH、有機質(zhì)和養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)等本底值較一致。在試驗區(qū)內(nèi)分別種植巨菌草和寬葉雀稗，并選擇無植物種植，無植被根系影響的空白區(qū)域(即原始無處理的洪積扇土壤)作為對照區(qū)。種草小區(qū)的種植密度均為3 600穴/hm2，每穴施用有機肥1 kg，作為基肥。巨菌草采用短莖扦插法種植，將帶有2個節(jié)的莖埋入穴中，后將扦插莖的周圍用土壓實，栽后澆水至土壤濕透。寬葉雀稗采用種籽穴播法，播種量7.5 kg/hm2，播種前，按草籽∶有機肥∶土=1∶50∶160的質(zhì)量比例混合，后平分把混合草籽播到穴中，播完后再覆土2～4 cm。2種草的種植日期為2015年4月，種植完后第3個月(6月)、2016年的4月和6月各施尿素追肥一次，追肥量為60 kg/hm2。

2.2 樣地調(diào)查與樣品采集

于2016年8月，即植被生長旺盛期，對不同措施分別選擇3塊具有代表性的小區(qū)(植被生長狀態(tài)良好，長勢較均勻，盡量避免在植被生長參差不齊或有壞死植被的區(qū)域)進行調(diào)查和采樣，小區(qū)面積為30 m2(6 m×5 m)，植被基本情況見表1。按照S型曲線，對每個小區(qū)選擇5株株高、冠幅和地上部生物量等指標較一致的植株進行采樣。采樣時選擇地表較為平整的土壤表面，去除植株地上部，沿根部按層次進行采樣。由于寬葉雀稗的根系深度分布至40 m左右，為了比較的一致性，對所有小區(qū)的采樣深度范圍均為0～40 cm。采集0～5、5～10、10～15、15～20、25～30和35～40 cm 6個土層的土樣和根樣，每層5個重復。用環(huán)刀(內(nèi)徑為9.8 cm，高為5.0 cm)取原狀樣，以獲取根樣；用環(huán)刀(100 cm3)取原狀土樣，用以測定密度、孔隙度和最大持水量等物理性質(zhì)；取混合樣測定土壤的質(zhì)地和化學等性質(zhì)。樣地0～20 cm土壤理化性質(zhì)見表2。由表可知，種植植被后洪積扇土壤的質(zhì)地無明顯差異。樣區(qū)土壤質(zhì)地主要表現(xiàn)為粗顆粒質(zhì)量分數(shù)高(石礫約30%，砂粒約60%)，蓄水保土能力較弱。

表1 樣地植被基本情況表Tab.1 Basic situation of vegetation in plots

2.3 植物根系參數(shù)的測定

取出環(huán)刀(內(nèi)徑為9.8 cm，高為5.0 cm)內(nèi)的土壤，用網(wǎng)篩清洗出所有根系，用WinRHIZO根系分析系統(tǒng)，測定根長密度等參數(shù)。

2.4 土壤物理性質(zhì)的測定及分析方法

樣品帶回實驗室后，用環(huán)刀法測定土壤的密度、孔隙度和最大持水量等物理性質(zhì)。土壤飽和蓄水量和土壤有效蓄水量等，通過如下公式計算：

Wt=10 000Pth；Wo=10 000Poh；Wc=10 000Pch。

式中：Wt為土壤飽和蓄水量，t/hm2；Wo為土壤有效蓄水量，t/hm2；Wc為土壤毛管蓄水量，t/hm2；Pt為土壤總孔隙度，%；Po為土壤非毛管孔隙度，%；Pc為土壤毛管孔隙度，%；h為土層厚度，m。

表2 樣地0～20 cm土壤理化性質(zhì)表Tab.2 Soil physical and chemical properties of 0-20 cm in plots

2.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

用Excel軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及圖表繪制，運用SPSS 18.0軟件，對數(shù)據(jù)進行相關性分析、顯著性差異檢驗及逐步回歸分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同植被類型根系特征

植被根系形態(tài)不同，根系特征指標也不同，深根系巨菌草與淺根系寬葉雀稗根系特征必然存在差異。由表3可知，各根系特征指標均隨土層深度的增加而減小，這與成向榮等[14]研究結(jié)果一致。從整體平均值來看，巨菌草的各個根系特征指標都大于寬葉雀稗；從各土層來看，巨菌草根長密度均大于寬葉雀稗，且土層越深，與寬葉雀稗的差異越明顯，原因是巨菌草是深根系植被，在較深土層也有比較多的根系分布。2草種根系總表面積、總體積和根質(zhì)量隨土層的變化規(guī)律與根長密度的變化規(guī)律相似。在0～5 cm層，雖然巨菌草的根長密度只是寬葉雀稗的1.3倍，但根系總表面積是寬葉雀稗的1.7倍，總體積是寬葉雀稗的2.3倍，根質(zhì)量則高達寬葉雀稗的3倍，說明巨菌草含粗根較多。巨菌草根系的平均直徑為0.27 mm，大于寬葉雀稗根系0.25 mm。

由表4可知，巨菌草和寬葉雀稗的根長密度，均隨徑級的增大而減小，也隨土層深度的增加而減小。

表3 根系特征表Tab.3 Root characteristics

注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標準差，同一植物中，同列相同字母表示差異不顯著(P<0.05)，下同。Note:Data in the table as mean ± standard deviation; for same plant，same letters within the column mean not significantly different (P<0.05)．The same below．

巨菌草d≤0.5 mm(d為根系直徑，下同)的根系，占總根系的比例小于寬葉雀稗，分別為88.03%和90.90%；巨菌草0.5 mm1 mm的根系，占總根系的比例大于寬葉雀稗，分別為2.53%和1.73%。說明巨菌草的根系中，細須根比寬葉雀稗低，粗根質(zhì)量分數(shù)比寬葉雀稗高，特別是在0～5 cm層，巨菌草d>1 mm的根長密度是寬葉雀稗的8倍。

表4 不同徑級根長密度分布表Tab.4 Root length density distribution of different diameter class

3.2 不同植被覆蓋下土壤孔隙特征變化

土壤密度是反映土壤緊實程度及透水性、通氣性的重要指標[15]。由圖1可知，各草本和裸地的土壤密度，都隨土層深度的增大而增大。在各土層，裸地的土壤密度均最大，并且與有植被覆蓋的土壤存在顯著差異，這與曹國棟等[16]對植被覆蓋下，土壤密度變化的研究結(jié)果一致，說明根系的存在能顯著改善土壤的通透性，降低土壤密度。在0～5 cm層中，巨菌草的密度比寬葉雀稗的大，但兩者差異不顯著。這可能與根系的粗細有關，巨菌草在0～5 cm層中，粗根質(zhì)量分數(shù)較多，寬葉雀稗的根系中則含細須根較多。有研究表明，根系中直徑0.1～0.4 mm的須根，對穩(wěn)定土體起巨大作用[17]。在5～10、10～15和15～20 cm層，巨菌草的密度小于寬葉雀稗小于裸地。原因是在這幾個土層，巨菌草的根系密度均大于寬葉雀稗，根系的存在對土壤結(jié)構(gòu)有改善作用，因此，巨菌草的密度小于寬葉雀稗。同時，在這些土層，巨菌草和寬葉雀稗的密度相對于裸地差異顯著，但2草種間差異不顯著。在25～30和35～40 cm層，巨菌草、寬葉雀稗和裸地三者差異不顯著。原因是隨著土壤深度的增加，根系的分布減少，因此，改善土壤結(jié)構(gòu)的效果不明顯。

土壤孔隙能反映土壤松緊程度及蓄水狀況。由圖1可知，不同植被覆蓋和裸地的土壤總孔隙度，都隨土層深度的增大而減小。有植被覆蓋的土壤總孔隙度和毛管孔隙度均大于裸地土壤，這與夏江寶等[8]研究結(jié)果一致。說明根系能通過其在土壤中的穿插纏繞，產(chǎn)生物理固結(jié)作用，以及根系分泌物等生物化學作用，有效的改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤孔隙性。在0～5、5～10、10～15和15～20 cm土層，2草種的總孔隙度和毛管孔隙度都與裸地土壤呈顯著差異，原因是在較表層土壤中，植被根系質(zhì)量分數(shù)較大，根系的穿插增大了土壤的孔隙性，20 cm層以后差異不顯著；因為根系的質(zhì)量分數(shù)減少，其對土壤孔隙的改善作用降低，但在各土層，巨菌草和寬葉雀稗的總孔隙度和毛管孔隙度均無顯著差異。

圖1 不同植被覆蓋下土壤密度和孔隙度特性Fig.1 Soil bulk density and porosity characteristics under different vegetation cover

筆者試驗的土壤非毛管孔隙度較高，在19.27%～21.36% 間，與陳楚楚等[18]普遍得出的小于10%的非毛管孔隙有較大差異。原因是筆者試驗供試土壤為崩崗沖積扇上的土壤，粗顆粒質(zhì)量分數(shù)高，土質(zhì)疏松，非毛管孔隙大。在各土層深度，巨菌草、寬葉雀稗和裸地土壤的非毛管孔隙度變化無明顯規(guī)律，且三者間無顯著差異，說明植被根系對土壤非毛管孔隙度的影響不大。原因可能是崩崗沖積扇土壤的非毛管孔隙本來就很高，所以植被根系的存在，對該土壤的非毛管孔隙度影響不大。

總之，由于根系在土壤中的穿插和擠壓，會增強土壤孔隙的連通性，降低土壤密度，增大土壤的孔隙性，另一方面根系的存在，也可能會把有些較大的孔隙分離成幾個小孔隙，再加之根系在生長時的不確定性和競爭機制，會使土壤的孔隙狀況發(fā)生復雜的變化，改變土壤的密度及孔隙情況。從總體上看，植被覆蓋下含根系的土壤孔隙情況相較于裸地土壤來說，有一定程度的提高。在表層土壤，由于巨菌草含粗根較多，減小土壤密度、改善土壤孔隙的能力比寬葉雀稗??；在土壤中深層，巨菌草減小土壤密度、改善土壤孔隙的能力大于寬葉雀稗。

3.3 不同植被覆蓋下土壤蓄水能力變化

土壤蓄水能力的差異可通過土壤蓄水量來表征，土壤飽和蓄水量包含土壤毛管蓄水量和土壤有效蓄水量，二者具有不同的水文生態(tài)功能：毛管蓄水量是水分在毛管孔隙中的貯存，主要用于植物根系吸收和土壤蒸發(fā)，有利于植被的生長；而土壤有效蓄水量是土壤中自由重力水在非毛管孔隙中的暫時貯存，主要容納降水，并及時下滲，涵養(yǎng)水源的功能較強[19]。由圖2可知，在各土層，裸地的土壤飽和蓄水量和毛管蓄水量均最小，且與有植被覆蓋的土壤差異顯著，說明含有植被根系的土壤涵養(yǎng)水源的效果明顯好于裸地土壤，這與劉潔等[21]研究結(jié)果一致。在0～5 cm層，土壤飽和蓄水量和土壤毛管蓄水量均為寬葉雀稗>巨菌草>裸地，說明在表層，寬葉雀稗的保水能力較好。在5～10、10～15和15～20 cm層，土壤飽和蓄水量和毛管蓄水量均為巨菌草>寬葉雀稗>裸地，說明在5～20 cm層，巨菌草的保水能力比寬葉雀稗高，促進植物生長的功能較強。20～40 cm層的變化規(guī)律與表層類相似，但2草種間與裸地的差異明顯比表層低。因為20～40 cm層，根系分布少，導致寬葉雀稗和巨菌草的土壤總孔隙度和毛管孔隙的差異都較??；因此，土壤飽和蓄水量和毛管蓄水量的差異也不顯著。土壤有效蓄水量主要取決于土壤非毛管孔隙的質(zhì)量分數(shù)，寬葉雀稗和巨菌草的土壤有效蓄水量在絕大多數(shù)土層都比裸地高；但在各土層間波動較大，無明顯規(guī)律。說明在各土層間，巨菌草和寬葉雀稗涵養(yǎng)水源的能力相差不大。

圖2 不同植被覆蓋下土壤蓄水量特性Fig.2 Soil water storage characteristics under different vegetation cover

由圖2(d)可知，在0～40 cm土層，巨菌草的土壤飽和蓄水量最大，其次為寬葉雀稗，分別比裸地增加6%和5%。土壤毛管蓄水量變化規(guī)律與土壤飽和蓄水量一致，巨菌草的土壤飽和蓄水量比裸地增加9%，寬葉雀稗比裸地增加6%。在土壤有效蓄水量上，巨菌草只比裸地有效蓄水量增加1%，寬葉雀稗比裸地增加4%。以上說明，有植被覆蓋的土壤蓄水量均大于裸地土壤。種植植被改善了土壤結(jié)構(gòu)和孔隙狀態(tài)，提高了土壤的蓄水能力；但植被類型不同，提高蓄水的能力也有差異，巨菌草提高土壤飽和蓄水量和毛管蓄水量的能力大于寬葉雀稗，而寬葉雀稗提高土壤有效蓄水量的能力大于巨菌草。劉潔等[21]對元謀干熱河谷3種植被對土壤貯水能力的研究中，種植植被后，土壤蓄水量最多可比裸地高34.97%；而筆者研究中，植被對土壤蓄水量的提升最高只達到9%，效果不顯著，原因可能是崩崗崩積扇土壤土質(zhì)過于疏松，結(jié)構(gòu)性較差，試驗中的植被種植年限還較短，改良土壤結(jié)構(gòu)的效果還未突顯。

3.4 根系特征與土壤性質(zhì)的關系

運用SPSS軟件，對根系特征與土壤性質(zhì)進行相關性分析見表5。各根系特征指標中，d≤0.5 mm的根長密度、總根長密度和根系總表面積與土壤密度呈極著負相關，d≤0.5 mm的根長密度、根長密度和根系總表面積與土壤總孔隙度、毛管孔隙、飽和蓄水量和毛管蓄水量呈極著正相關。根質(zhì)量與土壤密度在0.05水平上顯著負相關，根質(zhì)量與土壤總孔隙度、毛管孔隙、飽和蓄水量和毛管蓄水量呈0.05水平上顯著正相關。徑級>5 mm以上的根長密度、根系總體積和平均直徑與土壤性質(zhì)的相關性不顯著。以上說明在各根系指標中，根系總表面積、根長密度和根質(zhì)量對改善土壤結(jié)構(gòu)，減小土壤密度，進而提高土壤的孔隙性和蓄水能力的貢獻比較大。原因是根系表面積越大，可以黏結(jié)土壤的面積越大，與土壤的接觸面增加，促進形成根際土壤，從而改良土壤性質(zhì)。根長密度越大，根系與土壤形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的能力越強，固持土體的作用越明顯，進而提高土壤保土蓄水能力。根質(zhì)量越大，根系固持土體改良土壤的作用越明顯。

為進一步探究植被根系對土壤性質(zhì)的影響，用SPSS軟件，對根系特征與土壤性質(zhì)進行逐步回歸分析，以土壤根系特征指標(X1為d≤0.5 mm的根長密度，X2為0.5 mm1 mm的根長密度，X4為總根長密度，X5為總表面積，X6為總體積，X7為根重，X8為平均直徑)為自變量，土壤性質(zhì)指標為因變量(Y1為密度，Y2為總孔隙，Y3為毛管孔隙，Y4為飽和蓄水量，Y5為毛管蓄水量)，進行逐步回歸分析(表6)。由表6可知，d≤0.5 mm的根長密度(X1)是影響土壤密度和孔隙等性質(zhì)的最主要因子，可用該因子描述土壤的孔隙及蓄水特征。這與熊燕梅等[17]根系直徑對提高土壤穩(wěn)定性的研究結(jié)果一致。原因是<0.5 mm的根系表面，著生有大量根毛，從而增大了根系的表面積，使土壤固結(jié)能力增大，且須根在土壤中的交插、纏繞和須根死亡后，分解所產(chǎn)生的腐殖質(zhì)，能提高土壤的穩(wěn)定性，改善土壤密度，增大土壤孔隙性，增加土壤的蓄水性能[22]。

表5 根系特征與土壤性質(zhì)的相關性系數(shù)Tab.5 Correlation between root systems characteristics and soil properties

注:*表示顯著相關(P<0.05)，**表示極顯著相關(P<0.01)。Note:*indicates significant correlation (P<0.05),**indicates highly significant correlation (P<0.01).

表6 根系影響土壤性質(zhì)主導因子方程Tab.6 Dominant factor equation of root influence soil properties

4 結(jié)論

1)巨菌草和寬葉雀稗根長密度等各根系特征指標，均隨土層深度的增加呈下降趨勢，總體上巨菌草各根系指標均大于寬葉雀稗。

2)有植被覆蓋下的土壤密度均小于裸地，且隨土層深度的增大而增大；植被覆蓋下土壤總孔隙度、毛管孔隙度均大于裸地，且隨土層深度的增大而減小。說明根系的存在，能有效的改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤的通氣性和透水性，減小土壤密度，增加土壤孔隙性。在0～5 cm層，由于巨菌草含粗根較多，減小土壤密度、改善土壤孔隙的能力比寬葉雀稗小；在土壤中深層，巨菌草減小土壤密度、改善土壤孔隙性的能力大于寬葉雀稗。

3)在各土層，含有植被根系的土壤飽和蓄水量和毛管蓄水量均比裸地高，且與裸地土壤差異顯著，說明含有植被根系的土壤涵養(yǎng)水源的效果明顯好于裸地土壤。在0～5 cm層，寬葉雀稗的保水能力大于巨菌草，在5～20 cm層，則巨菌草的保水能力比寬葉雀稗高。

4)根長密度、根系總表面積與土壤密度負相關，與土壤總孔隙度、毛管孔隙、飽和蓄水量和毛管蓄水量顯著正相關?；貧w分析表明，徑級<0.5 mm的根長密度是影響土壤水分等性質(zhì)的最主要因子。

綜上所述，巨菌草和寬葉雀稗對改善崩崗洪積扇土壤水分狀況有明顯的效果，適宜在崩崗洪積扇上種植。從土壤垂直方向上看，在0～5 cm層寬葉雀稗保土蓄水能力較強，5～20 cm層巨菌草保土蓄水能力較強；因此，建議在崩崗侵蝕地上對2種草種進行混播，以發(fā)揮改良土壤的最大效應。

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Effects of two types of herb plants’ roots on soil moisture in the alluvial soil in Changting County

HE Kaiwen,HUANG Yanhe,JIANG Fangshi,LIN Jinshi,CHENG Zijie,ZHANG Kai,XIE Weikun,HUANG Zhaoxiang

(College of Resource and Environmental Science,Fujian Agriculture and Forestry University,Fujian Provincial Key Laboratory of Soil Environmental Health and Regulation,350002,Fuzhou,China)

[Background] Alluvial is an important part of collapsing gully,as a type of disturbed soil,alluvial feature high contents of gravel,sand,and loose materials,so that they are often weak in structure,low in cohesion and high in erodibility.Alluvial may bring hazards to ecological environment.Plant is the key to control soil and water loss.Planting vegetation on the alluvial can effectively reduce erosion and water conservation,increase stability of soil structure and soil water storage ability.[Methods] Two typical herbsPennisetumsp.(deep-root system) andPaspalumwettsteinii(shallow-root system),which were planted in the alluvial soil,were chosen as the research object to analyze the effects of plants′ root systems on the alluvial soil moisture.Soil samples were collected by layering sampling along the root,and soil physical properties including soil bulk density,porosity and maximum moisture capacity etc.were tested by cutting ring method,which were used to calculate the soil water storage capacity.In addition,the roots were separated from undisturbed soil samples,which were collected by big cutting ring (the inner diameter of 9.8 cm and 5.0 cm high).Root system parameters such as root length density,total surface area,total volume,average diameter,etc.were measured by WinRHIZO root analysis system.[Results] The indexes of root system characteristics ofPennisetumsp.andP.wettsteiniidecreased with the increase of soil depth,all root indexes ofPennisetumsp.were greater than those ofP.wettsteinii.Vegetation cover decreased the soil bulk densities compared to bare land,also the soil total porosity and capillary porosity of soil with vegetation covers were greater than those of bare land,decreasing with the increase of soil depth.In addition,plant root system increased the soil saturated water storage and capillary water storage,which were significantly different from those of bare land,so that showed the soil with root systems had a better effect on the soil water conservation than that of bare soil.In top soil,compared withPennisetumsp.,P.wettsteiniigreatly increased soil porosity and strengthened water-holding capacity more,the situation was on the contrary in deep soil.The capacity of root system to improve soil properties mainly depended on root length density and root total surface area,the roots whose diameters were smaller than 0.5 mm were the main effective factor of the soil moisture.[Conculsions] In summary,planting vegetation in the alluvial soil improves the soil structure,enhances the soil porosity,and raises the soil water storage capacity,thus the roots of vegetation are helpful in water conservation.In addition,these two measures are worthy of reference and popularization in the eroded area.

alluvial soil;Pennisetumsp.;Paspalumwettsteinii; root systems; soil moisture

2016-11-23

2016-12-15

項目名稱：國家科技支撐計劃項目“中小型崩崗區(qū)的生態(tài)修復技術(shù)與示范”(2014BAD15B0303)；國家自然科學基金“花崗巖崩崗土體膠結(jié)物質(zhì)與抗剪強度的關系研究”(41571272)；福建省自然科學基金“組合指紋法分析強度侵蝕小流域產(chǎn)沙與遷移規(guī)律”(2015J01156)

何愷文(1992—)，女，碩士研究生。主要研究方向：土壤侵蝕與治理。E-mail:hekaiwen0223@163.com

?通信作者簡介：黃炎和(1962—)，男，教授，博士生導師。主要研究方向：土壤侵蝕與治理。E-mail:yanhehuang@163.com

S152.5

A

2096-2673(2017)04-0025-10

10.16843/j.sswc.2017.04.004