郝嘉湉, 馬嘉麗, 李澤斌, 張永清, 馬星星

(山西師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院, 山西 太原 030031)

我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),煤炭資源產(chǎn)量約占一次性能源供給比例的70%[1]。同時(shí)山西又是我國(guó)煤炭資源大省,其煤炭資源的開(kāi)采對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及能源安全起著極其重要的作用[2]。但煤炭資源在開(kāi)采過(guò)程中,會(huì)對(duì)礦區(qū)及其周邊生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞,使生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重失衡[3]。近年來(lái),礦區(qū)土地復(fù)墾和生態(tài)修復(fù)已成為國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者普遍關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一[4-6]。眾多的研究表明,植被修復(fù)是改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境最直接、最有效的方式[7-10]。根據(jù)植物群落演替理論可知,土地復(fù)墾實(shí)質(zhì)是經(jīng)過(guò)先鋒物種入侵、定居和競(jìng)爭(zhēng)3個(gè)階段,最終群落結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)穩(wěn)定動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程。在山西省煤礦復(fù)墾區(qū)生態(tài)重建的初期,常常以抗逆性強(qiáng)的豆科、禾本科、菊科等草本植物及部分灌木作先鋒種,這些植物具有較強(qiáng)的耐受性,對(duì)改善煤礦待復(fù)墾土壤具有一定的效果[11],但因煤礦復(fù)墾區(qū)恢復(fù)環(huán)境特殊,土壤結(jié)構(gòu)復(fù)雜,營(yíng)養(yǎng)元素缺乏,導(dǎo)致多數(shù)植物的生物量不大,影響了修復(fù)的速度與進(jìn)程。

博落回(Macleayacordata)為罌粟科(Papaveraceae)多年生直立草本植物,基部具乳黃色漿汁,葉片寬卵形或近圓形,長(zhǎng)5～27 cm,寬5～25 cm;莖綠色光滑,高可達(dá)4 m;6—11月開(kāi)花結(jié)果。在中國(guó)長(zhǎng)江以南、南嶺以北以及華北地區(qū)的大部分省區(qū)均有分布,是山西省晉南山區(qū)常見(jiàn)的先鋒植物。鄒序安等[12]研究認(rèn)為博落回提取物具有抗炎、抗菌、抗氧化和殺滅寄生蟲(chóng)等作用,并且其已經(jīng)作為一種傳統(tǒng)中藥使用了很長(zhǎng)時(shí)間[13]。博落回抗逆性強(qiáng)、耐瘠薄,根系分布深,年累積生物量遠(yuǎn)高于一般復(fù)墾中選用的豆科或禾本科植物,并且地下根系能夠通過(guò)較多的生物量歸還,增加土壤有機(jī)質(zhì),活化微生物,達(dá)到生態(tài)修復(fù)的效果。因此,研究博落回生長(zhǎng)及其對(duì)環(huán)境的響應(yīng)與修復(fù)具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義?？v觀(guān)已有關(guān)于礦區(qū)修復(fù)植物的研究,多局限于植物對(duì)于土壤修復(fù)的生態(tài)作用,而少有研究集中于植物根系形態(tài)特征變化及根系的生長(zhǎng)適應(yīng)策略對(duì)生態(tài)修復(fù)的影響。

植物根系是連接土壤和植物的動(dòng)態(tài)界面,根系在生長(zhǎng)過(guò)程中在土壤中縱橫穿行,在一定程度上有利于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成,能夠提高土壤透氣性和滲透性。同時(shí),根系分泌的各種化學(xué)物質(zhì)能夠幫助植物適應(yīng)、改變土壤環(huán)境,是土壤資源的重要利用者和貢獻(xiàn)者[14]。并且死亡后的植物根系對(duì)不同深度土壤中有機(jī)質(zhì)的增加及微生物的活化乃至下茬植被生長(zhǎng)恢復(fù)均起著關(guān)鍵作用。根系還是植物吸收、傳輸水分和養(yǎng)分的重要器官,其在土壤中的形態(tài)特征與空間分布是影響植物水分和養(yǎng)分吸收利用的重要因素[15]。根系平均直徑、根長(zhǎng)、根體積等性狀是根系重要的形態(tài)指標(biāo),可以較好反映煤礦復(fù)墾區(qū)的植被恢復(fù)效果。同時(shí)氮素作為植物生長(zhǎng)發(fā)育和煤礦復(fù)墾區(qū)植被恢復(fù)的主要影響因素,其用量不僅會(huì)影響地上部的生長(zhǎng)發(fā)育,也會(huì)對(duì)根系形態(tài)建成和氮素吸收利用產(chǎn)生影響[16-17]。根系形態(tài)特征不僅受到遺傳基因控制,還受環(huán)境因子的影響。有研究發(fā)現(xiàn),植物根系與氮素吸收量有著密切的關(guān)系[18]。在苗期氮素供應(yīng)不足,植物會(huì)將更多的能量分配至根系,通過(guò)增大根系表面積來(lái)吸收更多的養(yǎng)分。當(dāng)?shù)毓?yīng)充足時(shí),根系長(zhǎng)度及根表面積均增加,以降低土壤中氮素的損失。而當(dāng)?shù)毓?yīng)過(guò)量時(shí),根系的生長(zhǎng)受到抑制,不僅降低了根系長(zhǎng)度,同時(shí)也會(huì)降低對(duì)水分、養(yǎng)分的利用效率[19]。但不同地區(qū)、不同物種根系形態(tài)特征對(duì)養(yǎng)分的響應(yīng)可能存在差異性。

為此,本研究從實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益相結(jié)合的角度出發(fā),以復(fù)墾區(qū)先鋒植物博落回根系為研究對(duì)象,通過(guò)設(shè)置5個(gè)不同氮添加水平的控制實(shí)驗(yàn),分析2020年和2021年不同時(shí)期下博落回根系形態(tài)特征與根系比值關(guān)系對(duì)氮添加的響應(yīng),篩選博落回修復(fù)復(fù)墾區(qū)的最優(yōu)施氮方案,以期為當(dāng)?shù)孛旱V復(fù)墾區(qū)植被修復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

該研究區(qū)位于山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣管頭鎮(zhèn)申南凹煤礦復(fù)墾區(qū)(36°3′47.602 8″ N,110°58′44.396 4″ E,1 295.56 m),該區(qū)屬暖溫帶亞干旱氣候,四季分明,春季多風(fēng),夏季炎熱,秋季溫涼,冬季寒冷,全年平均氣溫10℃左右,全年平均日照時(shí)數(shù)2 400 h,平均降水量為570 mm;平均無(wú)霜期為170 d,風(fēng)向多偏東北風(fēng)和西北風(fēng),年平均風(fēng)速1.6 m·s-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

該試驗(yàn)于2020—2021年在山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣管頭鎮(zhèn)申南凹煤礦復(fù)墾區(qū)進(jìn)行。2020年4月播種博落回種子,播種量為500 g·hm-2,行距50 cm。待苗出齊后,間苗1～2次,保持株距50 cm。選擇地形、土壤較均一的土地400 m2,采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)來(lái)布局,設(shè)置16 m×25 m的樣地,并在樣地內(nèi)設(shè)置4 m×16 m的5個(gè)小區(qū),小區(qū)間的緩沖帶寬1 m。5個(gè)小區(qū)的施氮量分別為:0 kg·hm-2(CK,對(duì)照),75 kg·hm-2(N1),150 kg·hm-2(N2),225 kg·hm-2(N3)和300 kg·hm-2(N4),所施肥料為尿素(CO(NH2)2)。采用將肥料加水溶解后再?lài)娛┤胪寥赖姆椒ㄌ砑拥?對(duì)照樣地噴施等量的清水。

1.3 樣品采集與測(cè)定

分別于2020年和2021年6月、8月和10月(21年因10月連續(xù)降雨,推遲到11月)進(jìn)行采樣。在每個(gè)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)抽取10株植株,測(cè)量其株高(植株基部到最上部展開(kāi)葉的葉尖的距離),株高數(shù)據(jù)以cm為單位,且不選取邊際植株。在每個(gè)小區(qū)內(nèi)設(shè)置1 m×1 m的樣方,采用直接挖掘法獲得植物樣品,用剪刀將地上部分和根系分開(kāi),并將地面下屬于冠部部分的樣品剪掉放入地上樣品中。地上部分裝入信封中,根系裝塑封袋并保存在保溫箱中,帶回實(shí)驗(yàn)室。所有根系用清水沖洗干凈后,用Delta-TSCAN根系分析系統(tǒng)對(duì)根系掃描并進(jìn)行分析,獲得根系的形態(tài)參數(shù)(文中根長(zhǎng)、根體積和根表面積均為1 m×1 m樣方內(nèi)總的根長(zhǎng)、根體積和根表面積)。掃描后根系放入烘箱中烘干至恒重,并記錄。

比根長(zhǎng)(SRL):該部分根系長(zhǎng)度/根系干重。

根系密度(RD):根系干重/該部分根系體積。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2019,SPSS 25.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和分析,利用Origin 2021繪圖。2020年和2021年不同時(shí)期和氮添加水平對(duì)博落回根系形態(tài)特征的差異采用雙因素方差分析(Two-way ANOVA),并用Duncan多重比較的方法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(P=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮對(duì)根系平均直徑的影響

2020年根系平均直徑除8月在N3處理下顯著低于CK外(P<0.05,圖1a),其余月份不同氮處理間均無(wú)顯著差異。8月根系平均直徑最低值N3為CK的0.76倍。在所有施氮處理下,10月的平均直徑均最高。

圖1 2020年、2021年不同施氮處理下不同時(shí)期博落回根系平均直徑

2021年根系平均直徑除8月在N3,N4處理下顯著低于CK外(P<0.05,圖1b),其余月份N3,N4與CK處理間無(wú)顯著差異。8月根系平均直徑在N1～N4處理下顯著低于CK(P<0.05),降幅范圍為23%～30%。在所有施氮處理下,6月根系的平均直徑顯著高于8月(P<0.05)。

2.2 施氮對(duì)根系長(zhǎng)度的影響

2020年所有時(shí)期根長(zhǎng)的最高值出現(xiàn)在N3,N4處理下(P<0.05,圖2a)。6月和8月根長(zhǎng)在N3,N4處理下顯著高于CK～N2(P<0.05),最高值N3,N4分別為CK的4.63倍和5.19倍。10月根長(zhǎng)在N3處理下顯著高于其他施氮處理(P<0.05),為CK的5.32倍。在所有施氮處理下,6月的根長(zhǎng)均最低(P<0.05)。

圖2 2020年、2021年不同施氮處理下不同時(shí)期博落回根系長(zhǎng)度

2021年所有時(shí)期博落回根長(zhǎng)均在N3,N4處理下與CK無(wú)顯著差異(圖2b)。6月根長(zhǎng)在CK,N3和N4處理下顯著高于N1和N2(P<0.05),最高值N3為N1的2.93倍。8月根長(zhǎng)在N1處理下顯著高于CK(P<0.05),為CK的2.02倍。在CK,N3和N4處理下,8月的根長(zhǎng)均最低。

2.3 施氮對(duì)根系體積的影響

2020年所有時(shí)期根體積在N3,N4處理下達(dá)到最大(P<0.05,圖3a),6月和10月根體積均在N3處理下顯著高于CK(P<0.05),最高值N3分別為CK的4.16倍和3.72倍。8月根體積在N4處理下顯著高于其它處理(P<0.05),最高值N4為CK的3.99倍。在所有施氮處理下,10月的根體積顯著高于6月(P<0.05)。

圖3 2020年、2021年不同施氮處理下不同時(shí)期博落回根系體積

2021年博落回根體積在CK,N3和N4處理下隨采樣時(shí)期推移呈現(xiàn)出“V”型的變化規(guī)律(圖3b)。6月根體積在CK,N3和N4處理下顯著高于N1和N2(P<0.05),最高值N3為N1的1.90倍。8月根體積在N3處理下顯著低于CK(P<0.05),為CK的0.40倍。11月根體積最高值N4為N2的1.93倍。并且在CK,N3和N4處理下,6月和11月的根體積顯著高于8月(P<0.05)。

2.4 施氮對(duì)根系表面積的影響

2020年所有時(shí)期根表面積在N3,N4處理下最大(P<0.05,圖4a),6月和8月根表面積在N3,N4處理下顯著高于CK～N2(P<0.05),最高值N3,N4分別為CK的4.39倍和4.59倍。10月根表面積在N3處理下顯著高于N4高于CK(P<0.05),最高值N3為CK的4.36倍。在所有施氮處理下,10月的根表面積顯著高于6月(P<0.05)。

圖4 2020年、2021年不同施氮處理下不同時(shí)期博落回根系表面積

2021年博落回根表面積仍在CK,N3和N4處理下隨采樣時(shí)期呈現(xiàn)“V”型變化(圖4b)。6月根表面積在CK,N3和N4處理下顯著高于N1和N2(P<0.05),最高值N3為N1的2.36倍。8月根表面積最高值N1為N3的2.26倍。11月根表面積在N2處理下顯著低于CK(P<0.05),為CK的0.62倍。在CK,N3和N4處理下,6月和11月的根表面積顯著高于8月(P<0.05)。說(shuō)明其在生長(zhǎng)初期和枯落期將更多的生物量投資于地下根系,在快速生長(zhǎng)期將養(yǎng)分主要集中于地上部分,符合本文博落回的生長(zhǎng)適應(yīng)策略。

2.5 施氮對(duì)根系密度的影響

2020年所有時(shí)期根系密度在N3,N4處理下顯著高于CK～N2(P<0.05,圖5a),最高值為CK的7.87倍、2.32倍和3.28倍。在CK～N3處理下,10月的根系密度顯著高于6月(P<0.05)。

圖5 2020年、2021年不同施氮處理下不同時(shí)期博落回根系密度

2021年根系密度除8月有部分顯著性變化外,其余月份不同氮處理間均無(wú)顯著差異(圖5b)。8月根系密度最高值N4為N2的1.95倍。在所有施氮處理下,11月的根系密度顯著高于6月(P<0.05)。

2.6 施氮對(duì)根系比根長(zhǎng)的影響

2020年所有時(shí)期根系比根長(zhǎng)均在N3,N4處理下出現(xiàn)最低值(P<0.05,圖6a)。6月和10月根系比根長(zhǎng)在N1～N4處理間顯著低于CK(P<0.05),降幅范圍分別為60%～87%和38%～62%。在所有施氮處理下,6月的比根長(zhǎng)顯著高于8月和10月(P<0.05)。比根長(zhǎng)能夠反應(yīng)植物對(duì)養(yǎng)分的吸收利用能力,比根長(zhǎng)越大,對(duì)養(yǎng)分的利用能力越強(qiáng),CK土壤中可利用養(yǎng)分較少,因此植物通過(guò)增加比根長(zhǎng)來(lái)提高養(yǎng)分吸收速率。

圖6 2020年、2021年不同施氮處理下不同時(shí)期博落回根系比根長(zhǎng)

2021年8月根系比根長(zhǎng)在N1～N3處理下顯著高于CK(P<0.05),最高值N2為CK的2.67倍。在N1～N4處理下,8月的根系比根長(zhǎng)顯著高于11月(P<0.05)(圖6b)。8月植物處于快速生長(zhǎng)期,此時(shí)需要更多的養(yǎng)分,所以8月根系比根長(zhǎng)較大。

2.7 施氮對(duì)株高的影響

結(jié)合兩年期間株高對(duì)氮添加的響應(yīng)來(lái)看,N3,N4仍能夠持續(xù)促進(jìn)植物地上部分生長(zhǎng)。2020年所有時(shí)期博落回株高在N3,N4處理下顯著高于CK～N2(P<0.05,圖7a),最高值為CK的6.65倍、4.43倍和7.74倍。在所有施氮處理下,10月的株高顯著高于6月(P<0.05)。

圖7 2020年、2021年不同施氮處理下不同時(shí)期博落回株高

2021年6月和11月株高在N4處理下顯著高于CK～N3(P<0.05,圖7b),分別為CK的1.52倍和1.31倍。8月株高在N1～N4處理間顯著高于CK(P<0.05),增幅為16%～42%。在所有施氮處理下,8月和11月的株高顯著高于6月(P<0.05)。

3 討論

根系形態(tài)特征能夠反映植物對(duì)土壤的探索能力[20-21],高氮素供應(yīng)能夠促進(jìn)植物根系迅速生長(zhǎng)[22-23],本研究中除根系平均直徑外,2020年3次采樣博落回根長(zhǎng)、根體積、根表面積、根系密度和株高均在N3,N4處理下達(dá)到最大,這不僅可反映出博落回的生長(zhǎng)策略以縱向生長(zhǎng)為主,而且也能夠證明氮源充足能夠在發(fā)育初期有效促進(jìn)博落回根系的生長(zhǎng)。適度比例地增加氮含量能夠促進(jìn)植物的生長(zhǎng),但如果超過(guò)了植物可利用氮水平的臨界值,就可能對(duì)植物的根系生長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)作用[19,24-25]。2020年6月和10月博落回株高、根長(zhǎng)、根體積和根表面積的最高值出現(xiàn)在N3處理下,而8月最高值均出現(xiàn)在N4處理下,可能是由于8月正處于多雨季節(jié),降水量大,水分能夠加速肥料的溶解和有機(jī)肥料的礦化,促進(jìn)養(yǎng)分的釋放,產(chǎn)生了水氮耦合效應(yīng)。這與白亞梅等[26]發(fā)現(xiàn)在高水、高氮條件下,植物根系生長(zhǎng)促進(jìn)效應(yīng)最明顯的結(jié)果相一致。盡管根系吸收水分和養(yǎng)分是兩個(gè)獨(dú)立的過(guò)程,但水分的有效性影響著整個(gè)土壤的物理化學(xué)過(guò)程和微生物、植物的生理過(guò)程,使得土壤水分和養(yǎng)分密切而復(fù)雜地聯(lián)系在一起[27]。

2021年CK,N3和N4的博落回根體積、根表面積隨采樣時(shí)期推移表現(xiàn)出“V”型變化規(guī)律,最高值出現(xiàn)在6月,最低值出現(xiàn)在8月。6月植物正處于返青后快速生長(zhǎng)階段,仍需吸收養(yǎng)分積累地下生物量,因此處理仍是返青后促進(jìn)植物生長(zhǎng)的主要因素,符合研究規(guī)律。但在N1,N2處理下顯著低于其他施氮處理,說(shuō)明N1,N2對(duì)博落回植物根系的促進(jìn)作用弱于N3和N4,而CK處理由于土壤養(yǎng)分含量低,植物采取了增加根長(zhǎng)根體積等策略來(lái)獲取養(yǎng)分,所以出現(xiàn)了6月根體積和根表面積在CK,N3和N4處理下顯著高于N1和N2的情況。而大多數(shù)研究表明[17,28],在N1,N2條件下更有利于植物形成壯碩的根系,本研究結(jié)果與其差異較大。8月為生長(zhǎng)旺期,植物將更多生物量分配給地上部分來(lái)促進(jìn)其光合作用,增加光合產(chǎn)物的積累,11月地上部分進(jìn)入枯黃階段,植物將光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到根系,為根系的越冬和來(lái)年的萌發(fā)做物質(zhì)儲(chǔ)備,因此呈“V”型變化規(guī)律,出現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)。

根系密度和比根長(zhǎng)都是反映植物吸收利用養(yǎng)分的重要指標(biāo),比根長(zhǎng)大小可以反映根系生理活性的強(qiáng)弱,其值越大則吸收養(yǎng)分和水分的效率越高[21]。氮添加對(duì)博落回根系比值關(guān)系的影響在2020和2021年有差異,2020年博落回根系密度均在N3,N4處理下達(dá)到最大,且顯著高于CK,這與根系形態(tài)特征變化趨勢(shì)較為一致,而根系比根長(zhǎng)的變化與之相反。這可能是由于2020年CK土壤中可利用氮含量較低,根系通過(guò)增加比根長(zhǎng)的方式來(lái)提高養(yǎng)分吸收效率,而N3,N4處理下由于可利用氮素較多,植物的比根長(zhǎng)較低。2021年8月根系比根長(zhǎng)在N1～N3處理下顯著高于CK,這可能是由于8月植物處于快速生長(zhǎng)期,需要通過(guò)增加比根長(zhǎng)獲得更多養(yǎng)分。Metcalfe等[29]發(fā)現(xiàn)隨著林地土壤水分的減小,比根長(zhǎng)呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。但也有研究表明[26],當(dāng)土壤水分和氮含量較低時(shí),植物根系組織密度增大,從而導(dǎo)致比根長(zhǎng)減小?？梢?jiàn),不同植物的比根長(zhǎng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)策略有差異。

對(duì)于大多數(shù)植物而言,生長(zhǎng)前期是根系構(gòu)建的關(guān)鍵時(shí)期,為其后期的健壯生長(zhǎng)奠定基礎(chǔ)[30]。2020年恢復(fù)初期時(shí)N3,N4可以促進(jìn)植物根系生長(zhǎng),符合研究規(guī)律。2021年以前一年的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),到恢復(fù)后期,植物根系生物量隨之增加,根系與土體的結(jié)合度提高,利于形成根-土復(fù)合體,同時(shí)隨著根系分泌物以及不同層次有機(jī)殘?bào)w的歸還,土壤有機(jī)質(zhì)增加,土壤肥力得到改善,礦物質(zhì)養(yǎng)分供應(yīng)逐漸充足,氮素作用于土壤,土壤中氮元素得到補(bǔ)充,植物對(duì)氮的需求也相應(yīng)降低,且植物不同生長(zhǎng)階段對(duì)氮素需求也不同,根據(jù)本研究中植物株高在2021年3次采樣中的變化特征可輔證由于兩年持續(xù)施氮,博落回根系系統(tǒng)已趨于成熟,能夠?yàn)榈厣喜糠值纳L(zhǎng)提供充足的養(yǎng)料。因此到2021年N3,N4對(duì)于植物根系生長(zhǎng)的促進(jìn)作用減弱,根系各項(xiàng)指標(biāo)在不同施氮水平之間差異減小,并且在N1,N2處理下對(duì)博落回植物根系的促進(jìn)作用弱于N3,N4,弱于N3,N4的現(xiàn)象與大多數(shù)學(xué)者研究結(jié)果差異較大,其原因可能是由于本研究是在煤礦復(fù)墾區(qū)進(jìn)行的,并且是為期兩年的連續(xù)實(shí)驗(yàn),而大部分研究是集中于短期內(nèi)施氮對(duì)植物根系生長(zhǎng)的影響,且研究區(qū)不具有特殊性。

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果可以得出,在利用博落回進(jìn)行煤礦復(fù)墾的初期,可以通過(guò)施加225～300 kg·hm-2的氮肥來(lái)快速促進(jìn)植物根系生長(zhǎng),促進(jìn)其對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收,到2021年以后,可以適當(dāng)減少施氮或不施氮,以防N3,N4或施氮對(duì)其生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。氮添加于土壤,再反饋于博落回根系需要較長(zhǎng)時(shí)間,本研究?jī)H進(jìn)行了兩年的采樣,時(shí)間尺度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,建議于該復(fù)墾區(qū)開(kāi)展長(zhǎng)期對(duì)比實(shí)驗(yàn)。同時(shí)本研究?jī)H分析了氮添加對(duì)植物根系形態(tài)特征的影響,并未研究其他因素耦合的影響,且尚未形成系統(tǒng)的理論支撐。同時(shí)也未對(duì)根系進(jìn)行更加微觀(guān)的區(qū)分,未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步綜合考慮更多的生物因素和非生物因素如土壤微生物、降水、溫度等的影響,從生態(tài)系統(tǒng)整體出發(fā)關(guān)注博落回根系形態(tài)特征對(duì)于氮添加的響應(yīng)。

4 結(jié)論

通過(guò)兩年的連續(xù)對(duì)比實(shí)驗(yàn),本研究建議恢復(fù)初期于煤礦復(fù)墾區(qū)施加225～300 kg·hm-2的氮肥,可以有效的促進(jìn)博落回植物根系生長(zhǎng)。到2021年氮素作用于土壤,土壤中氮元素得到補(bǔ)充,并且經(jīng)過(guò)兩年的生長(zhǎng),博落回根系系統(tǒng)已趨于成熟,對(duì)氮的需求也相應(yīng)降低,根系各項(xiàng)指標(biāo)在不同施氮處理之間差異減小。因此恢復(fù)后期225～300 kg·hm-2的氮肥對(duì)于植物根系生長(zhǎng)的促進(jìn)作用已經(jīng)減弱,此時(shí)可以適當(dāng)減少施氮或不施氮,以防施氮對(duì)其生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。