黄土丘陵区主要植物根系对土壤有机质和团聚体的影响

发布时间：2022-01-23 17:41

　　植物根系是植物与土壤进行物质交换的通道,在土壤侵蚀严重、生态脆弱的黄土丘陵区,深入认识根系对土壤物理化学性质的影响具有重要意义。选取了白羊草（Bothriochloa ischaemum）、苔草（Carex lanceolata）、茭蒿（Artemisia leucophylla）、铁杆蒿（Artemisia sacrorum）、狼牙刺（Sophora viciifolia）、柠条（Caragana intermedia）6种植物作为研究对象,取0—10,10—20,20—30,30—40,40—50,50—60 cm土层根系和土样,分析不同土层各物种根长密度、根表面积密度、平均根直径、土壤有机质（SOM）、土壤容重以及各级水稳性团聚体重量百分含量。结果表明:所研究植物根系以细根为主。在0—20 cm土层中,白羊草、苔草根长密度显著大于其余植物（P<0.05）,表现为苔草>白羊草>铁杆蒿>茭蒿>狼牙刺>柠条,平均根直径则相反。根系能不同程度地增加SOM含量,SOM含量与根系平均直径和根系表面积密度呈极显著的正相关关系（P<0.01）。在土壤剖面... 

【文章来源】：水土保持学报. 2019,33(05)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图１植物细根长占总根长比例随土壤深度的变化

这与表层有大量枯枝落叶有关。苔草与白羊草相比，在土壤剖面上苔草ＳＯＭ明显多于白羊草，这与苔草生长环境有关，苔草一般生长在阴坡，水热条件相对较好，土壤会接收到更多的养分。ＳＯＭ表现为铁杆蒿＜茭蒿，１０—６０ｃｍ除了苔草，其余ＳＯＭ均逐渐下降，苔草在５０—６０ｃｍ最小，为３．１３ｇ／ｋｇ，在２０—３０ｃｍ有１个低点，为３．６９ｇ／ｋｇ。５０—６０ｃｍ苔草、柠条和裸地ＳＯＭ变化规律相似。图３不同植物根系生物量垂直分布图４不同植物剖面土壤有机质、容重变化随着土壤剖面深度的增加，土壤容重变大［１９－２０］。本研究除了农地外，其余土壤容重整体随着土层深度增加而增加（图４）。农地相对稳定，土壤容重为１．３６～１．２４ｇ／ｃｍ３。从图４可以看出，除了白羊草土壤容重较大外，其余基本小于农地，说明根系具有改善土壤结构的作用，草本植被苔草、白羊草下土壤容重要均比其余４个物种大，这可能与白羊草分布坡面的土壤特性有关，白羊草分布于较陡的阳坡，土壤侵蚀强烈，土壤干旱贫瘠，有机质含量低，对土壤物理结构改善作用相对较小。其中柠条样地土壤容重变化最大，为０．８８～１．２９ｇ／ｃｍ３，这是因为柠条种植密度较大，地上部分生长旺盛，枯落物较多，枯落物分解进入土壤，大大降低了表层土壤的容重。铁杆蒿、茭蒿、狼牙刺样地土壤容重变化相近，前４层容重小于农地，后２层与农地相近。说明根系改善了土壤结构

在４０—５０ｃｍ，仅为０．７２％。２．４根系特征与土壤理化性质的作用关系根系特征均与土壤有机质显著相关（ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏｔｅｓｔＰ＝０．００２＜０．０１），尤其是与根长、根表面积相关性更密切（图６）。同时根系特征与ＭＷＤ呈正相关，土壤容重与根系特性呈负相关，说明植物根系改善了土壤结构，土壤稳定性提高。平均直径与＞１ｍｍ大团粒团聚体呈正相关。比根长与小粒径、土壤容重呈正相关，说明根系物质累积不利于土壤稳定。图６根系与土壤理化性质之间典型相关分析３讨论黄土丘陵区不同恢复阶段植物根系特征不尽相同，本研究中，草本植物根系表聚现象最明显，且主要为＜２ｍｍ细根，细根占比达９９％以上，说明植物细根在群落演替以及土壤结构变化中具有重要作用［２１］。在黄土高原地区，水是限制植被生长的关键因素之一，大多数研究者［２２］认为，毛细根或拥有较大表面积比的细根可以有效提高获取土壤资源的能力，而有些学者［２３］则认为，粗根或老根则可以更好地保持植物取得的土壤水分和养分，本研究植物细根占比较大，这应该是黄土高原地区资源限制条件下植被适应生境的策略之一。对根系与有机质的关系研究［２４］发现，根系输入有机质的贡献多于地上部分，每年土壤０－３０ｃｍ有机碳储量增加４‰，本研究中苔草表层ＳＯＭ大于白羊草，这与２种植物的生存环境有关，苔草生长在阴坡水分条件较好的坡下，植被盖度大，有利于土壤有机质积累，而白羊草处于阳坡，由于水分条件限制，植被盖

【参考文献】：
期刊论文
[1]不同恢复类型植被细根分布及与土壤理化性质的耦合关系[J]. 吕渡,杨亚辉,赵文慧,雷斯越,张晓萍.  生态学报. 2018(11)
[2]复杂地形条件下根系对土壤有机碳的贡献[J]. 张彦军,郭胜利.  环境科学. 2019(02)
[3]植物根系分解及其对生物和非生物因素的响应机理研究进展[J]. 罗永清,赵学勇,王涛,李玉强,左小安,丁杰萍.  草业学报. 2017(02)
[4]不同演替阶段群落根系分布与土壤团聚体特征的协同变化[J]. 由政,姚旭,景航,谷利茶,王国梁.  水土保持研究. 2016(06)
[5]黄土高原边坡特征与破坏规律的分区研究[J]. 李萍,张波,李同录.  地球科学与环境学报. 2012(03)
[6]水蚀风蚀交错带植被恢复对土壤物理性质的影响[J]. 李裕元,邵明安,陈洪松,霍竹,郑纪勇.  生态学报. 2010(16)
[7]黄土退耕坡地植物根系分布特征及其对土壤养分的影响[J]. 韩凤朋,郑纪勇,张兴昌.  农业工程学报. 2009(02)
[8]黄土高原地区水土保持科学研究的重点领域[J]. 刘国彬,王国梁,上官周平,张文辉,穆兴民,谢永生,李敏.  中国水土保持. 2008(12)
[9]黄土丘陵沟壑区县域土壤有机质空间分布特征及预测[J]. 连纲,郭旭东,傅伯杰,虎陈霞.  地理科学进展. 2006(02)
[10]植物根系提高土壤抗侵蚀性机理研究[J]. 刘定辉,李勇.  水土保持学报. 2003(03)



本文编号：3604854