中間錦雞兒根系構型對土壤養分的響應

李峰

內蒙古機電職業技術學院，內蒙古呼和浩特 010070

摘要 本文選取準格爾黃土丘陵溝壑區3種不同土壤基質（黃土Z1、風沙土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行挖掘并且取土測定其質地、水分及N、P、K含量。結果顯示：黃綿土/黃土中間錦雞兒根系分布較深，可達10m；風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%，與黃土基質上的植株相比，根系分布較淺；砒砂巖基質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、土壤質地、土壤養分直接或間接影響植株根系形態的變化，水分成為這些因素中的主導因子。該研究可為黃土丘陵溝壑區植被恢復和管理提供重要的理論依據。

關鍵詞 黃土丘陵溝壑區；根系形態；水分；養分

中圖分類號S151 文獻標識碼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進行了系統觀測和描述，為研究干旱、半干旱地區植物根系問題提供了基礎資料。然而，并沒有涉及各種植物根系形態構型的變化。值得重視的是，近年來關于生態系統恢復研究的焦點已經由地上轉移到地下，尤其是地下生態系統對生態系統退化的作用、機理和過程備受關注。不言而喻，植物根系是地下生態系統的主角。

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]，主要分布于草原區和荒漠區。錦雞兒屬植物是黃土高原地區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中的重要植物種[6]。關于錦雞兒屬植物，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型及其適應生境方面的假設研究較少。

1 研究區概況

準格爾黃土丘陵溝壑區地處內蒙古陰山以南黃土高原和鄂爾多斯高原過渡區，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相連；黃河流經北面、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，黃土丘陵溝壑區面積為6 180km2。該區地處暖溫性典型草原區，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

進行土壤含水量的測定與采集與土壤機械組成樣品的同時，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%。

土壤養分的測定為，將采集的土壤樣品放在陰涼處風干后過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 實驗結果

中間錦雞兒群落土壤水分分析

各樣地土壤質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范圍內隨土層深度的增加而增加，且在30cm處達到最大值，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折點，0cm~30cm范圍內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范圍內氮素變化與0cm~30cm相反，只有Z1樣地在繼續減小。

土壤全磷含量：

Z2和Z3土壤全磷含量在0cm~30cm范圍內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。30cm處是各樣地全磷含量的轉折點，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 結論

生長于黃土基質中的植株扎根很深，由于黃土具垂直紋理，根系可順縫追水而下，推測至少達7m多深，側根和毛根很少；生長于沙丘風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4m~5m，側根和毛根密布于0cm~20cm土層；砒砂巖質地較硬，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。

生長在風沙土與砒砂巖基質中的中間錦雞兒根系分布均較淺，側根延伸很長，密集根層在0cm~30cm的范圍。風沙土基質土壤砂粘比較大，主要受該樣地降水量的影響。砒砂巖基質，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合在一起，因為土壤含水量的變化將引起土壤中化學因素和物理因素的改變。如：土壤水分含量增加，化學因素的作用增強，特別是養分有效性提高[9]；土壤水分含量減少，則物理因素的作用增強，特別是機械阻抗迅速加大，不利于根系生長[10]。當水分過多時，又會導致通氣不良。因此，區分水分對根系生長的直接效應是研究水分與根系生長之間關系的難點。在一定的水分范圍內根系生長與土壤水分狀況之間有正相關關系[10-12]。

養分含量對根系形態的影響：N，P含量低時，根系生長相對增加，以便增加養分吸收面積，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] 。水分和養分常常對根系形態構型產生復合效應，因此，根系形態構型的變化受多種因子的影響且各因子之間是密不可分的。

參考文獻

[1]陳世鐄，張昊，王立群.中國北方草地植物根系[M].長春：吉林大學出版社，2001.

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[15]張喜英. N，P，K對冬小麥苗期根系生長的影響[J].土壤通報，1998，6：38-41.