香根草和马唐的根系特征及对坡地紫色土抗侵蚀性的影响

为探讨紫色土区草类根系特征及对土壤抗侵蚀性的影响,本试验选取坡地香根草和马唐为研究对象,分0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm土层采集根系和土壤样品,分别采用WinRHIZO(Pro.2004c)根系分析系统、ZJ型应变控制式直剪仪和改进的原状土冲刷水槽测定根系指标、根-土复合体抗剪和抗冲性能,研究了不同土层香根草和马唐的根系特征及与土壤抗侵蚀性之间的关系。结果表明,0~30 cm土层范围内,香根草根系的总体指标和径级指标(根长密度、根表面积密度、根体积密度和根重密度)均优于马唐;较之马唐,香根草更有利于降低土壤容重,改善土壤微团聚体组成状况和提高土壤有机碳含量;上述2种草类根-土复合体的抗冲剪性能均表现为:0~10 cm土层最优,10~20 cm土层次之,20~30 cm土层最差,且各土层均表现为香根草的优于马唐的;相关分析表明,1.0相似文献   

紫色土区草篱根系对其根-土复合体抗剪和抗冲性能的影响

为探索草篱在紫色土坡地的水土保持价值及其根系固土的力学性能特征,在重庆市北碚区"西南大学紫色丘陵区坡耕地水土流失监测基地"种植了2种草篱(紫花苜蓿和拉巴豆),定量研究了草篱根系形态、纤维含量、抗拉特性以及根-土复合体的抗剪/冲性能,明确了根系对其根-土复合体抗剪/冲性能的影响及主要影响因素.结果表明:1)紫花苜蓿和拉巴豆根-土复合体中有超过90％的根系直径小于1.0 mm,紫花苜蓿根系的纤维含量较高,拉巴豆根系的根长密度、根表面积密度、根体积密度较优;2)同一径级下根系平均极限抗拉力和抗拉强度均表现为拉巴豆(19.76 N,32.70 MPa)>紫花苜蓿(14.32 N,26.66 MPa).极限抗拉力与根系直径呈幂函数正相关,抗拉强度与根系直径呈幂函数负相关;3)2种草篱根系均能显著提高根-土复合体的粘聚力和抗冲指数(P<0.05),尤其是拉巴豆.拉巴豆根-土复合体平均粘聚力达22.88 kPa,较对照提高了71.06％,最大抗冲指数达19.00 L·g-1,是对照的2.60倍;4)主成分分析表明根系通过根长密度、半纤维素含量以及极限抗拉力来影响根-土复合体的抗剪/冲性能,拉巴豆草篱根-土复合体抗剪/冲性能的综合得分均高于紫花苜蓿草篱.综上,紫色土坡地上拉巴豆草篱根-土复合体抗剪/冲性能显著优于紫花苜蓿草篱.     

3种草本植物根系对土壤抗蚀特性的响应

为探明南方红壤区常见草本植物根系与土壤抗侵蚀性能之间的关系,以湖北省两种代表性土壤(黄棕壤和红壤)内生长的3种草本植物香根草(Vetiveria zizanioides)、白三叶(Trifolium repens)和黑麦草(Lolium perenne)为研究对象,在两种土壤中分别采集3种草本植物根土复合体(共6种根土复合体处理),并设裸地对照,采用集中水流冲刷试验,测定了土壤细沟可蚀性和根系参数,系统分析了该地区常见水土保持草本植物根系抗侵蚀特征。结果表明,根系存在可有效增强土壤抗侵蚀性能,不同植物的增强效果存在差异,增强效果表现为香根草白三叶黑麦草;根长密度(RLD, root length density)是影响土壤可蚀性的最重要根系参数,RLD可较好地模拟两种土壤的根土复合体分离能力变化(R2≥0.930),而根重密度(RMD, root mass density)和根面积比(RAR, root area ratio)也有重要作用;直径小于1.0 mm根系是影响根土复合体抗侵蚀性能的重要指标,其中根径为0.5～1.0 mm的细根作用更为显著(P 0.01)。研究结果表明,香根草是南方红壤区一种重要的水土保持植物种类,可为区域内植被恢复中草本植物的选取以及根系特征与土壤抗蚀特性的关系研究提供理论依据。     

紫色土坡耕地香根草根系的固土抗蚀效应

本试验以坡度3°和25°下的自然生草和香根草(Vetiveria zizanioides)为研究对象,采用室内直剪试验和原状土冲刷试验,分析紫色土坡耕地上香根草根系的固土抗蚀效应。结果表明,1)香根草根系改变了土壤结构,土壤容重与根长密度、根表面积密度极显著负相关(P0.01),与根重密度显著负相关(P0.05),土壤含水率与根长密度、根表面积密度显著正相关;2)土壤抗剪强度与根重密度、根表面积密度极显著正相关,与根长密度、含水率显著正相关,土壤抗冲性指数与根重密度、根长密度和根表面积密度极显著正相关;3)同级荷载(100、200、300、400 k Pa),土壤抗剪强度表现为,香根草3°香根草25°自然生草3°自然生草25°,土壤抗冲指数表现为,香根草3°香根草25°自然生草3°自然生草25°;4)与自然生草相比,含香根草土体结构稳定,抗剪、抗冲能力强,在3°和25°坡耕地上均表现出一定的固土抗蚀效应。     

云雾山本氏针茅群落根系分布特征

为揭示本氏针茅(Stipa bungeana Trin.)群落的生理生态适应机制,采用根系取样器(φ=9 cm)对宁夏云雾山本氏针茅群落根系分布特征和土壤含水量进行研究.结果表明:本氏针茅群落地下生物量、根长密度、根表面积、比根长均随土壤深度增加而减少,均表现出向表层(0~20 cm)集聚的趋势,且集中分布于0~40 cm土层,最大值均分布在0~20 cm土层,而底层(80~100 cm)最小;所有主要根系分布参数在0~20 cm和20~40 cm土层之间差异显著,以下各层差异不显著;土壤含水量与根生物量和比根长相关性达显著水平(P<0.05),与根表面积、根长密度均呈成正相关;根表面积、根生物量、根长密度和比根长间相关性均达极显著水平(P<0.01).     

退化高寒草甸斑块根—土复合体特征研究

高寒草甸斑块的根-土复合体对局部水土流失过程具有调控作用,为研究其特征及抗侵蚀效应,本研究选取三江源区达日县境内典型中度退化草甸的植被斑块为研究对象,调查草甸斑块中心与边缘植物群落特征,测定斑块边缘0～10 cm土层和斑块中心0～20 cm土层的容重、含水率、毛管孔隙度等土壤物理性质,并开展单根拉伸和根-土复合体直剪试验。结果表明：受优势种矮嵩草的分布影响,地上生物量主要分布在斑块中心,根系主要分布在0～10 cm土层;斑块中心区域土壤抗剪强度、内摩擦角和粘聚力均随土层深度的增加而减小;斑块边缘区域土壤粘聚力,抗剪强度明显高于斑块中心区域,草甸斑块植物根系是土壤抗剪强度的主要影响因素。草甸斑块根-土复合体能明显增加退化草甸土壤的抗侵蚀能力,研究结果可为深入研究高寒草甸根系固土功能及水土流失调控提供科学依据。     

狗牙根和三叶草的根系特征及对荒坡紫色土抗剪性能的影响

为探讨草类根系对荒坡紫色土的固土性能及其影响因素,以该环境的紫色土为研究对象,设置了空白对照、盆栽狗牙根(Cynodon dactylon)和盆栽三叶草(Trifolium repens)3个处理,8个月后分别取样用常规方法测定土壤基本理化性质、Win RHIZO(Pro.2004c)根系分析系统测定根系指标、ZJ型应变控制式直剪仪测定根-土复合体抗剪强度。结果表明,狗牙根的根系指标优于三叶草,且在根系直径(d)≤0.2 mm径级范围内更为突出;较之三叶草,狗牙根更能有效改善土壤的理化性质;两种草类均能有效提高根-土复合体的抗剪性能。较之空白对照,狗牙根的内摩擦角(φ)和粘聚力(c)分别增加了10.37%和66.36%,三叶草的分别增加了1.14%和34.22%,其中狗牙根处理的土壤抗剪性能最优;影响根-土复合体抗剪性能的关键性指标有土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度和根长密度,根系直径≤0.2 mm是影响根-土复合体抗剪性能的关键性径级。     

武功山芒根系垂直分布及其与土壤养分的关系

根系是植被-土壤的媒介,研究根系与土壤关系有助于掌握养分元素的生物化学循环过程,从而为植被恢复提供理论依据。本研究以武功山芒(Miscanthus sinensis)为研究对象,采用土壤养分常规分析法测定土壤养分,采用根系扫描法测定根系参数(根系生物量密度、根长密度和根表面积密度),进一步采用相关分析、回归分析等统计方法对二者之间的相互关系进行研究。结果表明,根系参数随着土壤深度的增加而减少,80%左右的根系主要分布在0-16cm土层;根系参数与土壤深度符合幂函数关系,根系生物量密度、根长密度、根表面积密度与土壤深度的幂函数方程分别为y=238x-1.555 9(R2=0.891 14),y=169.9x-0.882 05(R2=0.408 36),y=22.397x-0.926 14(R2=0.364 57);0-40cm土层范围内,随着土壤深度的增加土壤有机质、土壤全氮、土壤全磷、土壤有效磷和土壤速效钾含量显著下降(P0.05),土壤全钾、土壤碱解氮含量呈现出轻微的波动趋势;土壤养分与根系参数有不同程度的相关性,其中,与根系参数相关性最强的养分因子是土壤有机质、土壤全氮和土壤全钾(P0.05)。因此,在表层土壤合理施肥有利于芒根系生长发育及其对养分的吸收。     

基于离散元模拟的草本植物根系分布对黏土抗剪强度的影响研究

为深入研究草本植物根系分布对土壤固土能力的影响。通过堆积试验对植物根系-土壤接触参数进行标定,利用EDEM离散元软件研究不同根系形状,根系长度,根系间距以及根系数量对土壤固土能力的影响。结果表明：根土复合体剪应力大于无根土体剪应力,植物根系对土壤有加固的作用,提高抗剪强度;均布形根系较于三角形根系,对根土复合体抗剪强度的提升更明显;根系长度越长,根土复合体剪应力越大,固土能力越强,200 mm的根系阻力最大值比150 mm的根系阻力最大值增加5.34%,150 mm根系阻力最大值比100 mm根系阻力最大值增加18.44%;当根系间距等于两根系最长根毛长度(两根系根毛不重叠)时,根系固土能力最强;一定数量范围内,植物根系数量越多,固土能力越好。     

甘肃马鹿春秋季放牧对高寒草原土壤理化性质的影响

为了探究甘肃马鹿(Cervus elaphus kansuensis)春秋季放牧对土壤理化性质的影响,本研究设置了6个放牧强度的样地,分析了0–40 cm土层的理化性质。结果表明,1)0–40 cm土层土壤容重随放牧强度的增强而逐渐上升,对表层土壤影响尤为显著(P 0.01);2)0–40 cm各土层土壤水分、土壤有机碳密度、土壤全氮密度和总量、土壤速效磷密度和总盐含量总体上随放牧增强呈下降趋势,其中土壤水分、全氮、速效磷密度和总盐含量与放牧强度呈极显著负相关(P 0.01),土壤有机碳密度与放牧强度呈显著负相关(P 0.05),0–40 cm土层植物根碳占土壤总有机碳比例随放牧率增加而逐渐升高,与放牧率呈显著正相关(P 0.05);10–20 cm土层全氮密度最大,土壤速效氮占全氮的比例随放牧增强呈上升趋势;0–40 cm各土层和土壤总C/N值均随放牧率增加呈下降趋势。研究结果可为揭示祁连山草原土草畜互作机制和可持续管理提供科学依据。     

紫色土区香根草不同径级的根系特征与培肥效应

为探讨水土保持先锋物种香根草的培肥效应及其与各径级根系指标间的关系,以裸地为对照,定期分010 cm,1020 cm,2030 cm土层采集土壤和根系样品,常规方法测定土壤有机质、氮、磷、钾的全量和速效养分,WinRHIZO(Pro.2004c)根系分析系统分10个径级测定根系参数(根长、根表面积和根体积)。结果表明:香根草的培肥效应主要体现在有机质上,且此效应随香根草定植时间的延长而增强,其次是全氮,而有效磷和速效钾则出现亏损;香根草小区土壤有机质、有效磷、全钾、速效钾均表现出明显的土壤养分表聚现象,在010 cm土层的含量显著大于其他土层的(P<0.05);0.00 mm相似文献   

干湿作用对紫色土坡耕地生物埂土壤抗剪强度衰减-恢复效应

在次降雨过程中,生物埂土壤内部经历了干燥-湿润-再干燥的干湿循环过程,对生物埂坎土壤抗剪强度和稳定性造成潜在影响;本文主要研究次降雨后干湿作用对桑树生物埂土壤抗剪强度衰减-恢复效应。采用根系挖掘法、室内直剪试验和土壤理化性质分析等综合性研究手段,全面研究了桑树生物埂根系分布、在次降雨前后(降雨第0~9天)干湿循环过程中生物埂土壤理化变化及抗剪强度响应特征、根系对土壤抗剪强度增强效应。结果表明:(1)不同径级根系随土层深度变化显著,根径级≤1 mm的根系集中于土层深度较浅(0~20 cm)位置,而2 mm<根径级≤5 mm的根系在较深层次(20~40 cm)土壤中穿插生长。(2)桑树生物埂土壤垂直层次土壤容重、土壤孔隙在次降雨前后均存在显著差异(P<0.05)。除30~40 cm土层外,土壤容重在经过一次干湿循环作用后有所增加,增加幅度为5.47%~5.88%,且在第5天时土壤容重达到最大值(各层次依次为1.39,1.37,1.44 g/cm³);土壤总孔隙度、毛管孔隙度随干湿作用时间呈现先增大后减小的趋势,在第1 天(峰值点)发生转折变化。(3)生物埂土壤粘聚力和内摩擦角随着含水率增加呈现出一阶指数衰减变化,各层次土壤粘聚力和内摩擦角在干湿作用过程呈现出先衰减后恢复的“V”型变化趋势;粘聚力与含水率的相关系数为0.68,内摩擦角与含水率的相关系数为0.73。(4)桑树生物埂不同根系径级土体的粘聚力、内摩擦角和抗剪强度与根长密度和根表面积密度呈正相关关系,相关系数在0.30~0.79之间。土壤粘聚力和内摩擦角随含水率增加呈线性衰减的趋势,在次降雨前后生物埂土壤容重、土壤孔隙特征表现为显著性变化;土壤粘聚力和内摩擦角的变化与根长密度、根表面积密度呈正相关关系。生物埂能够改善土壤结构及其土壤通气性,提高土壤养分含量,降低土壤容重,增加土壤孔隙度,为坡耕地耕层作物的生长发育、产量的提高创造有利的条件。     

藏东南高寒草甸不同生境植物根系形态及分布特征

在藏东南高寒草甸选择积水、湿润和干旱三种类型生境,分土层(0～10cm、10～20cm)取样获取植物一年生和多年生根,利用根系扫描仪测定总根长、根系平均直径、根系分叉数等形态指标。结果表明:一年生根形态指标在三种生境间差异显著(P0.05),多年生根形态指标在三种生境间差异不显著。湿润生境中多年生根所占比例显著高于一年生根(P0.05),而积水和干旱环境一年生根比例更高。积水生境根系在两个土层中的分布比例均为50%左右;湿润和干旱生境中,80%左右的根系集中分布于0～10cm土层,且一年生根的比例随生境旱化逐渐增大。生境干旱化对高寒草甸植物根系形态及分布有重要影响,一年生根在形态和分布上都表现出较多年生根更强的适应性,其根系形态在不同水分生境间的可塑性更强,根系分布在土壤表层的占比逐渐增大。     

紫色土区3种草本植物根系特征及改土培肥效应

为探讨紫色土区草本植物根系的改土培肥效应,选取已种植3年(2011-2013年)的水土保持常用草类紫花苜蓿、狗牙根和香根草为目标物种,分0~10 cm,10~20 cm,20~30 cm土层采集根系和土壤样品,WinRHIZO(Pro.2004c)根系分析系统测定根系指标,常规方法测定土壤理化性质。结果表明:所有土层,香根草的各项根系指标均较优,尤其是根长密度和根表面积密度(最大均值分别为13.46 cm/cm³和5.75 cm²/cm³),紫花苜蓿则总体上的根重密度最好(最小均值为18.10 mg/cm³);定植3年,这3种草本植物并未对试验区紫色土的机械组成产生显著影响,但在数值上草本区有粗颗粒减少、细颗粒增多的趋势;多数草本植物对多个土层的土壤有机质和速效钾产生显著影响(有机质增加,速效钾亏损),而对土壤全氮、碱解氮、总磷、有效磷和全钾的影响却很微弱;所有草本区的全钾含量较高3.93~4.83 g/kg,却在几乎所有土层出现速效钾的亏损,尤其是紫花苜蓿区最大亏损量达20.24 mg/kg;相关分析中,所有土壤养分与全部或部分根系指标呈现显著或极显著相关(最大相关系数为0.833)。     

黄河源区六种草本植物根系抗拔力特征及其影响因素研究

为探讨黄河源区高寒草地植物根系抗拔力特性,本研究选取青海河南县高寒草地6种优势草本为研究对象,通过原位拉拔、单根拉伸、根-土复合体直接剪切等试验,分析6种植物根系抗拔力特性,探讨植物根径、根数、根长和土体密度、含水率、紧实度、含根量及单根抗拉强度、根-土复合体黏聚力等9种因素对植物根系抗拔力的综合影响。结果表明：6种草本根系抗拔力以矮嵩草(Kobresia humilis K.)最大(46.50 N),高山嵩草(Kobresia pygmaea C. B. Clarke.)次之(37.50 N),冷地早熟禾(Poa crymophila Keng.)最小(16.45 N);根系抗拔力与根径、根数、根长间呈显著正相关(P<0.05),相关系数(R)为0.881,0.727,0.969,与土体密度、紧实度、含根量、根-土复合体黏聚力间呈正相关,与含水率呈负相关。研究结果对探讨黄河源区高寒草地退化力学机理具有理论指导作用,为有效防治区内草地退化、水土流失等地表浅层灾害发生提供理论依据和实际指导。     

黄土丘陵区不同种植行距下柳枝稷根系分布特征研究

明确旱区作物根系生长与行距的关系可为合理选择种植密度提供依据。以梯田种植第7年的柳枝稷(Pancium virgatum L.)草地为研究对象,采用根钻法于2016年4月和10月对0~150cm土层进行根系取样,比较研究了3种种植行距下(20cm,40cm和60cm)柳枝稷根系生物量和根长密度分布特征。结果表明:柳枝稷根系主要分布在0~40cm土层,20cm和40cm行距下0~20cm土层根系生物量显著高于60cm行距(P0.05);在40~150cm土层,根系生物量和根长密度在20cm行距下最低。行上与行间根系生物量均随种植行距增大而增大,均以40cm行距下根长密度较高。细根(d≤0.5mm)根长密度为40cm行距下显著最高,20cm行距下最低(P0.05)。总体表明,40cm行距下柳枝稷根系生物量较高,平均根长密度与细根根长密度最高。     

库布齐沙漠不同类型沙地上植物群落根系研究

通过对库布齐沙漠不同类型沙地上植物群落根系生物量的测定,比较分析了不同植物群落根长密度、根质量密度、比根长以及不同径级根系根长密度的垂直分布格局。结果表明:不同类型沙地植物群落总根长差异不显著,总根质量与比根长差异显著,且根系主要分布于0~30 cm土层。土壤容重与土壤含水量均对沙地植被的根系垂直分布影响较大,但对不同类型沙地根系参数的影响存在差异。细根(d≤2 mm)垂直分布特征明显,在总根系当中所占比例很大。     

PAM和草类根系对荒坡紫色土物理性质与抗剪性能的影响

为探讨PAM(聚丙烯酰胺)和草类根系对荒坡紫色土物理性质与抗剪性能的影响,选取荒坡紫色土为研究对象,制备了单施PAM、单植草类和“草类+PAM”等试验处理,采用WinRHIZO(Pro.2004c)根系分析系统和ZJ型应变控制式直剪仪分别测定根系指标和土壤/根-土复合体抗剪强度,结合土壤基本物理性质指标,分析了各处理中PAM、草类根系、土壤物理性质及抗剪性能间的关系。结果表明:1)上述处理均能够显著提高土壤通气持水能力,其中“草类+PAM”对土壤孔隙度和含水率的改善效果最好,其次是单植草类;2)各处理的大粒级范围(1~0.25 mm、0.25~0.05 mm)微团聚体含量增加,小粒级范围(<0.01 mm)的则减少;3)较之CK,单植草类和“草类+PAM”可使土壤内摩擦角φ平均值分别提高37.12%和36.59%,黏聚力c平均值分别提高69.47%和83.64%,且根表面积密度(RSAD)和0.7 mm相似文献   

封育对荒漠草原优势植物根系性状特征的影响

研究植物根系特征变化对进一步了解禁牧封育过程中的植被变化具有重要意义。以宁夏荒漠草原不同封育年限(0、3、7和15年)下短花针茅(Stipa breviliora)、沙芦草(Agropyron mongolicum)、牛枝子(Lespedeza potaninii)、甘草(Glycyrrhiza uralensis) 4种优势植物为研究对象，研究了封育对优势植物根性状特征的影响及其与植物地上部和土壤特性的关系。结果表明：1)封育措施下不同植物根性状变化不尽相同，短花针茅根表面积、平均根直径和根总体积封育后显著降低(P <0.05)，比根长、比根面积在封育7年时最高；沙芦草的总根长、根表面积在封育3年时最高；封育对牛枝子、甘草的根系性状影响不显著。2)牛枝子0-40 cm地下生物量以封育3年最高，沙芦草、甘草地下生物量在封育7年最高；封育使深层根系生物量增加，短花针茅和沙芦草的30-40 cm土层和甘草的10-20 cm土层根系生物量在封育7年时最高。3)相关分析表明，荒漠草原植物根系受土壤有机质、碱解氮及土壤容重的影响明显，根系性状与植被盖度和地上生物量显著正相关(P <0...     

不同退化演替阶段高寒草甸群落根土比和土壤理化特征分布格局

以高寒草甸不同退化演替阶段原生植被(primary vegetation, PV)、轻度退化(light degradation, LD)、中度退化(moderate degradation, MD)和重度退化(heavy degradation, HD)草甸为研究对象,分析了不同退化演替阶段高寒草甸群落根土比和土壤理化性质分异特征。结果表明:高寒草甸植物群落根土比随退化演替阶段的进行而增大,随土层深度的增加而显著减小。土壤容重随土层深度的增加而增大,而土壤含水量则随土层的加深而显著降低,土壤总氮、全磷、速效磷、速效钾随土层深度的增加而显著降低,硝态氮和全钾没有呈现出规律的变化。高寒草甸退化演替过程中,表层土壤(0~10 cm)养分含量(总氮、速效磷、速效钾)、土壤物理特征(土壤含水量和土壤容重)受退化影响较大。