科爾沁沙地幾種草本植物和灌木根系形態(tài)與分布規(guī)律研究.pdf

1、科爾沁沙地地處中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶，是中國沙地中水熱組合條件最好的地區(qū)之一。但是，由于大范圍的開荒和過度土地利用，致使該區(qū)成為我國土地荒漠化最為嚴(yán)重的地區(qū)之一。過去對(duì)于該區(qū)的研究多集中在沙漠化所引起的土壤、植被退化及沙漠化過程中植物的適應(yīng)對(duì)策和植被穩(wěn)定性機(jī)理方面，對(duì)于植物根系的生長和地下分布的研究較少(趙哈林2003，2004；趙愛芬1997)。根系是構(gòu)成植物的重要部分，是該區(qū)植被生產(chǎn)力的重要貢獻(xiàn)者和土壤碳庫的輸入者。因此，搞清沙地根系生

2、產(chǎn)力、根系特征、根系分配在沙地生態(tài)系統(tǒng)中的變化，是完整認(rèn)識(shí)該區(qū)植物生長特性和植被—土壤系統(tǒng)碳、氮儲(chǔ)存的基礎(chǔ)，也是完善該區(qū)植物適應(yīng)對(duì)策及演潛必不可少的前提。本文將野外調(diào)查和室內(nèi)控制試驗(yàn)相結(jié)合，利用土鉆法、挖掘法、微管法等根系調(diào)查和觀測(cè)方法，對(duì)區(qū)域內(nèi)幾種草本植物和灌木的根系分布和生長特征進(jìn)行了研究，并對(duì)根際養(yǎng)分變化進(jìn)行了研究。主要得出如下結(jié)論： 科爾沁地區(qū)植物根系生長特征。用挖掘法和土鉆法，在固定、半固定和丘間地隨機(jī)調(diào)查了12種草本

3、和3種主要灌木的根系分布特征，并對(duì)10種草本和2種小灌木的根系生物量、主根長、主根直徑、地上高、側(cè)根數(shù)、根體積等特征參數(shù)進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：(1)大部分草本植物的根系分布在地下50cm的范圍內(nèi)，生長在流動(dòng)沙丘的沙地旋覆花的根深超過了80cm；(2)所有調(diào)查的植物側(cè)根都很發(fā)達(dá)；(3)須根型的禾草的S/R比較小，而主根型的雜類草的S/R比較大；(4)流動(dòng)沙丘的沙地旋覆花的莖長同根長的比例(0.43)最小，半流動(dòng)沙丘的五星蒿、糙影子草、太陽

4、花分別為0.74，0.87，0.88，固定沙地的黃蒿、和三芒草比值最大。(5)調(diào)查發(fā)現(xiàn)糙影子草的根系體積最大，而其不定根的數(shù)量也最多?？茽柷呱车貎煞N典型灌木獨(dú)生和混交的根系分布規(guī)律。對(duì)比研究了科爾沁沙地黃柳、差不嘎蒿兩種典型灌木在獨(dú)生和混交情況下的根系分布和根量變化。結(jié)果表明，獨(dú)生情況下，黃柳的根量顯著高于差不嘎蒿。在整個(gè)剖面，黃柳總根量為30.84kg/m3，是差不嘎蒿的5.47倍。差不嘎蒿根系主要分布在0～20cm的表層，黃柳根系主

5、要分布在20～50cm的深層土壤中?；旖粭l件下，黃柳總根量為9.94kg/m3，相比于獨(dú)生根量明顯減少；差不嘎蒿為5.45kg/m3，沒有多大變化，但在距冠叢50cm、100cm處根量要大于獨(dú)生(p＜0.05)，尤其是細(xì)根生物量有了顯著增加。另外，同獨(dú)生相比，黃柳根系在垂直和水平方向上擴(kuò)展，但其總根、粗根、細(xì)根生物量均未有顯著增加(p＞0.05)；差不嘎蒿的根系由主要在表層分布變化為在各層均勻分布?；旖粭l件下兩種植物之間的競爭是導(dǎo)致根系

6、發(fā)生上述變化的原因之一。 科爾沁四種植物根系生長動(dòng)態(tài)。用玻璃微管法研究了科爾沁沙地植物狗尾草、沙米、黃蒿、差不嘎蒿根系生長動(dòng)態(tài)。結(jié)果表明：(1)在觀察期內(nèi)，狗尾草和黃蒿的根系生長表現(xiàn)出先增后減的“拋物線”型，而沙米和差不嘎蒿的根系成指數(shù)生長。在7月末至8月初狗尾草、黃蒿和差不嘎蒿根系具有最高的生產(chǎn)量；在8月末，狗尾草、黃蒿和差不嘎蒿根系都表現(xiàn)出不同程度的衰減，沙米根數(shù)保持增加。(2)狗尾草地下0～30cm的根數(shù)在峰值前、峰值和峰

7、值期后，分別占地下根數(shù)的74﹪、47.67﹪和66.27﹪;差不嘎蒿在峰值期后上層根系顯著增加，0～30cm土層中根數(shù)約占總根數(shù)的69.09﹪，表現(xiàn)出明顯的淺表化；黃蒿根系在峰值后各層根數(shù)趨于一致，主要是下層根系的生長占據(jù)了較大比例；沙米在峰值前，表層根系數(shù)量占據(jù)優(yōu)勢(shì)，在峰值期，地下40～50cm處的根系處于優(yōu)勢(shì)。(3)微管觀測(cè)的數(shù)據(jù)變異較大，觀測(cè)時(shí)應(yīng)盡量縮短觀測(cè)間隔，并輔以土鉆法，以獲取盡可能多的有效參數(shù)。 土壤水分對(duì)兩種一年

8、生草本根系形態(tài)及光合特性的影響。研究了在不同土壤水分處理下，狗尾草(Satariaviridis)、沙米(Agriophyllumsquarrosum)兩種一年生植物的光合參數(shù)和水分利用效率的日變化特征及根系形態(tài)和生物量分配。結(jié)果表明，干旱使沙米的光合速率下降，氣孔導(dǎo)度下降，蒸騰速率下降，水分利用效率提高，沙米的主根長度，側(cè)根數(shù)量均較濕處理有所增加，但都沒有達(dá)到顯著水平，根體積、地上、地下生物量均較濕處理顯著降低；干旱處理下的狗尾草凈光

9、合速率提高，氣孔導(dǎo)度上升，蒸騰速率增強(qiáng)，水分利用效率下降，狗尾草的根長、須根數(shù)、地上生物量、地下生物量、根體積、莖長、莖數(shù)均較濕處理顯著降低。干旱處理下，沙米和狗尾草的根冠比和濕處理相比均增加，但并不顯著。結(jié)合沙米和狗尾草在干旱脅迫下的光合、生理和根系形態(tài)變化，得出沙米是一種依賴于形態(tài)調(diào)整躲避干旱的植物，而狗尾草是一種借助于生理抗逆的耐旱植物。 科爾沁不同灌木根際土壤養(yǎng)分狀況及其季節(jié)變化。研究了在科爾沁沙地廣泛分布的黃柳、差不嘎

10、蒿、小葉錦雞兒3種灌木的根際養(yǎng)分狀況及其季節(jié)動(dòng)態(tài)。結(jié)果表明：(1)三種灌木根際土壤的pH值很高，大部分在7以上，土壤偏堿性。(2)在8月，三種灌木根際土壤的電導(dǎo)率都顯著高于非根際，而5月，黃柳、差不嘎蒿根際EC要略小于非根際，小葉錦雞兒根際的EC要高于非根際。(3)黃柳根際有機(jī)質(zhì)和全氮含量在5月低于非根際，在8月，黃柳、小葉錦雞兒、差不嘎蒿的根際養(yǎng)分含量全都明顯高于非根際。(4)不同灌木，根際與非根際土壤養(yǎng)分含量的比值不同(R/S值)，