4种灌木林地根系分布特征及其固持土壤效应的研究

研究了石灰岩山区的黄栌、连翘、绣线菊和黄荆4种灌木林地根系分布特征及其固持土壤效应。结果表明：4种灌木林地根系的分布特征存在极显著差异,黄栌林地根系的生物量和长度均最大,各径级根系中直径〈1 mm的根系生物量最大;连翘林地根系的生物量和长度均较小,各径级根系中直径≥5 mm的根系生物量最大;黄荆林地根系的生物量和长度较高,主要分布在0～20 cm土壤层;绣线菊林地根系生物量最小,主要分布在0～20 cm土壤层。4种灌木林地土壤的抗侵蚀性能明显高于荒坡地,且与0～20 cm层根系生物量和根系长度显著相关,根系固持土壤效应从强到弱依次为：黄栌林〉黄荆林〉绣线菊林〉连翘林。     

植被根系固土机理研究进展

坡面植被不仅可以稳定岩土边坡,而且具有美化生态环境的作用。为了阐明植被根系对不稳定斜坡的影响,根据多年来根系固土的研究成果,从根系固土力学基础、根系几何力学特性、根系对土壤抗冲与抗剪的影响等方面,对植被根系护坡机理进行了综述,分析了目前研究中存在的不足,并就今后研究中应注意的问题提出了看法。     

三峡库区消落带几种草地根系分布及土壤养分变化

为明确三峡水库消落带典型草本植物根系分布及土壤养分的变化,在三峡腹地忠县石宝镇消落带选取牛鞭草(Hemarthria altissima)、扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)、双穗雀稗(Paspalum paspaeoides)和自然恢复草地,利用WinRhizo Pro.2009c根系分析系统和常规统计方法对比研究了4种典型草地植物根系在土壤剖面分布及其对土壤剖面养分的影响。结果表明:四种草地的根系大部分都分布在0—5cm土层中,根长密度(Root length density,RLD)、根面积比(Root area ratio,RAR)均沿土壤深度程幂函数递减分布。植被及其根系的存在对土壤养分的剖面分布有重要影响。裸地的土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)和总N含量要显著低于草地,扁穗牛鞭草和自然恢复杂草地的全量养分大都要高于其他草地。四种草地类型的RLD,RAR与SOC、总N含量均有显著(p0.05)或极显著(p0.01)相关。可见本研究涉及几种植物的根系对土壤养分分布有重要影响。研究结果可以为三峡水库消落带植被恢复和水土保持提供一定的依据。     

连续种植不同绿肥的土壤团聚体碳分布及其固持特征

为探讨连续种植绿肥对土壤团聚体碳的影响,以箭筈豌豆(Vicia sativa L.)、肥田萝卜(Raphanussativus L.)、蓝花苕子(Viciacracca L.)、毛叶苕子(Viciavillosa Roth)、光叶苕子(Viciavillosa var.)为研究对象,分析连续种植不同绿肥条件下的土壤团聚体碳含量、分布、富集及固持特征。结果表明:清耕条件下的土壤有机碳含量在空间分布上变化较小,种植的绿肥作物不同使得土壤有机碳含量、土壤团聚体有机碳含量在空间分布上产生变化,在0～20 cm土层中,光叶苕子提升效果较为明显,而在20～40 cm土层中肥田萝卜提升效果较为明显,其中,两者对5～0.25 mm粒径的土壤团聚体碳含量提升最为显著。土壤团聚体碳含量随着粒径减小而呈现下降的趋势,各粒径土壤有机碳的富集系数在1.23与0.88之间,且随着粒径的减小呈现下降的趋势,在1 mm粒径中,几乎所有处理富集系数均大于1,处于积累状态,0.25 mm粒径的团聚体碳贡献率占了80%以上,其中5 mm粒径的碳贡献率最大,且在不同绿肥之间差异较大,0.5～0.25 mm粒径的碳贡献率最小。连续种植绿肥,土壤总有机碳的积累随着各粒径土壤团聚体有机碳含量的增加而增加,总有机碳与5～0.5 mm粒径的团聚体碳含量显著相关,且5～1 mm粒级土壤团聚体的增加对土壤总有机碳积累的影响较为突出,连续种植绿肥促进了有机碳在大团聚体中的固持。     

连续种植不同绿肥作物的耕层土壤团聚体中氮分布及其固持特征

为探讨连续种植绿肥对土壤团聚体中氮分布的影响以及其中氮的固持特征,以箭筈豌豆(Vicia sativa L.)、肥田萝卜(Raphanus sativus L.)、蓝花苕子(Vicia cracca L.)、毛叶苕子(Vicia villosa Roth)、光叶苕子(Vicia villosa var.)为对象开展研究。结果表明:光叶苕子能够显著提高土壤全氮含量。肥田萝卜、蓝花苕子提升耕层土壤团聚体各粒径中氮含量的效果较为明显,光叶苕子提升 2 mm粒径土壤团聚体中氮含量的效果较为明显。随着粒径减小土壤团聚体氮含量也呈现下降的趋势,各粒径中氮的富集系数在1.24与0.89之间。在 1 mm粒径中,几乎所有处理富集系数均大于1,处于积累状态,≥0.25 mm粒径的团聚体氮贡献率占了85%以上,其中 5 mm粒径的氮贡献率最大,0.5～0.25 mm粒径的氮贡献率最小。连续种植绿肥,土壤全氮的积累随着各粒径土壤团聚体中氮含量的增加而增加,全氮与 0.5 mm粒径的团聚体中氮含量显著正相关,且5～2 mm粒级土壤团聚体中氮的增加对土壤全氮的影响较为突出,连续种植绿肥促进了氮在大团聚体中的固持。     

土壤氮矿化-固持周转(MIT)研究进展

土壤氮矿化-固持周转(MIT)过程与土壤供氮力及氮素损失间存在密切关系。本文概述了近年来MIT过程的研究方法及其相应的模型;对土壤温度、土壤水分、土壤理化性质、植物生长状况以及有机、无机肥的施用等影响MIT过程的主要因素进行了较详尽地阐述,并展望了今后主要的研究方向。     

沙地人工小叶锦鸡儿植被根系分布与土壤水分关系研究

采用分层挖取根系方法调查不同年龄人工小叶锦鸡儿固沙植被根系分布,同时测定植被下不同深度土壤的水分含量.结果表明植被根系主要分布在0～100 cm土壤中,占总根系生物量的92.77%以上.地下部与地上部生物量比值以天然植被最高.植被的吸收根系分布对土壤水分具有显著影响,吸收根集中分布区域下层土壤含水量锐减;吸收根集中分布深度的比较发现,天然植被>19年生人工植被>4年生人工植被,成龄人工植被吸收根系分布的浅层化造成降雨无法补充土壤深层水分,植被下土壤形成不透水层,影响主要固沙植被的生长.     

不同沙土配比根系层土壤的持水特性研究

因地制宜地配置不同沙土比例的根系层是运动场草坪场地建造中最为关键的技术之一。试验将沙土配比设为11个处理,即沙/(沙+土)从0～100kg100kg-1,每10kg100kg-1为一个梯度,并采用压力膜法研究了不同沙土配比土壤的持水特性。结果表明,公式θ=AS-B能较好地拟合不同沙土配比土壤的水分曲线,所得方程均达到了极显著(0.001)水平;随含沙量增加,土壤脱湿曲线逐渐下移,表明同一土壤吸力条件下,土壤含水量随含沙量增加逐渐降低;根据土壤比水容量出现10-2级的先后顺序,11个配比土壤的供水能力可归结为三类。水分有效性受配比土壤的颗粒组成影响呈现出不同的变化规律,且与颗粒粒级的相关性显著。     

红壤丘陵区典型植被群落根系生物量及碳储量研究

采用标准地法和"WinRhizo根系分析系统"平面扫描,研究了红壤丘陵区六种典型植被群落的根系特征、生物量、固碳量及土壤碳储量.结果表明:(1)根系特征值随土壤深度增加呈递减趋势,马尾松、杉木混交林和马尾松、木荷混交林土壤表层根系分布密集,特征值较大,马尾松低效林根系分布稀疏,特征值最小;(2)不同植被群落,0-40 cm土层的根系生物量所占比例在58.89%～84.88%.0-20 cm土层的土壤碳储量所占比例在35.89%～48.67%;(3)该区乔木混交林的根系生物量大于纯林和火烧迹地,植被群落的灌草覆盖度是影响根系生物量的主要因素.马尾松、木荷混交林根系净生产力最大,为6.74 t/(hm~2·a),马尾松低效林最小,为1.28t/(hm~2·a);(4)马尾松、木荷混交林的根系固碳量和土壤碳储量最大,分别为60.66 t/hm~2和9086.32 t/hm~2,马尾松低效林最小,分别为15.97 t/hm~2和1 683.75 t/hm~2,根系固碳量只占土壤碳储量的极少部分,但根系通过改良土壤结构,对增强碳源汇集和贮存、积累碳素具有重要的影响.     

黄土丘陵沟壑区不同草灌植被土壤分离速率及其主导因素

[目的]探究不同草灌植被条件下土壤理化性质和根系特征对土壤分离速率的影响强度,为黄土高原生态建设成效的评估提供科学依据。[方法]分别选取黄土高原典型直根系灌木柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、须根系草本冰草(Agropyron cristatum)和直根系草本植物铁杆蒿(Artemisia gmelinii)及其复合群落为研究对象,采集原状土样,在坡度为15°,流量为36 L/min的条件下,进行土壤分离试验,估算其分离速率,并测定相关土壤参数和根系参数。[结果]草灌复合使分离速率较单一草本和灌木的均值降低了73.58%,其中锦鸡儿与冰草的复合模式减蚀效果最强。影响土壤分离速率的最主要根系因子为根长密度和根重密度,主要土壤因子为>0.25 mm的团聚体含量。根系因子是影响草本植物土壤分离速率最主要的因子。灌木及草灌复合下的土壤分离速率受到土壤因子和根系因子的共同主导。[结论]草灌复合根系能够有效提高土壤抗分离能力,其中以直根系与须根系的根系构型组合效果最强,且不同的根系构型组合在影响土壤性质的程度和发挥抗分离作用时的主导因子不同。     

露天煤矿排土场不同植被类型持水能力评价

采用野外调查和室内综合分析,系统研究了露天煤矿排土场不同植被类型的枯落物特征、土壤物理性质、土壤渗透性能和蓄水能力变化,并采用主成分分析对各样地持水能力进行综合评价。结果表明:不同植被类型枯落物的厚度和蓄积量均差异显著(P0.05),乔木林地、灌木林地和荒草地枯落物厚度依次为1.80,1.23,0.83cm,枯落物蓄积量为6.76,2.96,0.58t/hm~2;乔木林地枯落物的持水能力和拦蓄能力最强,显著大于灌木林地和荒草地(P0.05)。各样地土壤容重依次为荒草地灌木林地乔木林地,乔木林地和灌木林地的土壤入渗能力显著高于荒草地(P0.05),初始入渗率、稳定入渗率和渗透总量分别为1.53~4.08mm/min、0.20~1.51mm/min和28~133mL。乔木林地和灌木林地的实际库容大于荒草地,林地水库贮水效率显著高于荒草地(P0.05)。采用主成分分析法评价露天煤矿排土场不同植被类型的持水能力,15个评价指标可优化为3个主成分,累计贡献率为96.832%,各样地持水能力综合得分为乔木林地灌木林地荒草地。从排土场枯落物层和土壤层的持水能力角度,可选择乔木树种(刺槐)作为主要复垦植被。     

喷灌和地面灌条件下冬小麦根系分布特点的研究

根据喷灌水分在土壤中的分布特点,并参照地面常规灌水,研究了2种灌水方式的不同灌水定额下冬小麦根系生长规律和分布状况,提出了相应的冬小麦根系生长和分布的数学模型,较深入地分析了在喷灌和地面灌条件下根质量密度剖面相对分布的异同,从而为更加准确地建立根系吸水模型,模拟土壤水分运移规律提供参考     

三峡库区4种库岸边坡的植被根系固土效应研究

选择三峡库区无植被、草丛、灌丛及林木覆盖的4种边坡,测量了土壤表层（0—15 cm）的抗冲和抗蚀增强值,并以10 cm为单位分层获取了土壤表层（0—50 cm）的根长密度、根系生物量、土壤含水量、田间持水量、抗剪强度等指标。结果表明:（1）灌丛边坡的抗冲与抗蚀增强值均最大,显著高于草丛和林木边坡;灌丛边坡的抗剪强度值较大,裸地在10—20 cm的土层急骤增大,然后随土层深度逐渐减小,林地在最深层有着最大值。（2）3种有植被覆盖边坡的根系均集中在30 cm的表层,根长密度随着土层深度而减小;草丛和灌丛的根生物量在各层间变化不明显,林木根生物量随土层加深而迅速减小;（3）裸地的土壤含水量随着土层深度而急剧增加,林木则呈相反趋势,草丛和灌丛的变化较为平缓;灌丛的田间持水量在各层间基本保持一致,草丛和林木随着土层的加深而降低,裸地的表层田间持水量较大;（4）灌丛边坡的土体最稳定,各指标在土壤各层间较为稳定,林木和草丛边坡也有一定的稳定性,无植被覆盖的边坡稳定性最差。     

滴灌棉田根系与土壤氮磷钾养分的分布特征

为了解滴灌棉田根系与土壤养分的分布特征,选择壤土和砂壤土两种质地土壤,定期调查滴灌棉田不同生育时期的棉花根系与土壤氮磷钾养分在水平和垂直方向的分布规律。结果表明:第一次滴灌水前棉花根系体系构建完成,棉花根系水平分布均匀,在3~20 cm土层垂直分布较多,疏松土壤中可深入到40 cm土层;根系分布与基肥分布吻合,基肥能被有效利用。各生育期棉田养分垂直方向分布总体规律是0~30 cm土层中有效氮磷钾养分分布一致且较高;30~40 cm土层中养分略低,是过渡层;40 cm以下土层中养分较低。0~30 cm土层与40~60 cm土层养分间差异显著。棉田在垂直滴灌带的水平方向土壤养分含量差异不显著;滴肥后0~30 cm土层氮磷钾养分增加明显,及时提供了棉花生长的养分,维持了土层中养分水平。     

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

采用空间代替时间的方法,选取黄土高原丘陵区退耕地演替前期(茵陈蒿)、中期(铁杆蒿)和后期(白羊草)典型群落,研究了不同植物群落在不同演替阶段的根系特征、分布格局及其与土壤团聚体之间的关系。结果表明:群落根系主要为2mm的细根,且多向土壤表层集中,根长密度、表面积,根系生物量以及比根长表现出随着直径的增大而减小规律。同时随着演替的进行,土壤团聚体稳定性有所增强,根长密度和根表面积也表现出增长趋势。对比群落根系分布与土壤团聚体的相关关系可知,表层0.5~2mm的细根根长、表面积与根系生物量和土壤团聚体稳定性极显著相关,说明了植物细根在群落演替以及土壤结构变化中具有重要作用。     

玉米根系在土壤剖面中的分布研究

玉米根系在土壤剖面中的分布是准确量化植被与气候相互作用不可缺少的参数,也是玉米生产科学管理和节水农业发展的重要科学依据.在中国气象科学研究院固城生态环境与农业气象实验站内的大型根系观测系统中,采用地下室玻璃窗观测法和方形整段标本法,观测了"屯玉46号"玉米的根深、根宽、根长和根重,分析了玉米根长、根长密度、根重密度和根系粗度等在土壤剖面中的分布状况.结果表明,玉米根长、根干重均随土壤深度的增加基本呈递减类型.吐丝期0～40 cm土层根长占整层根长51.5%,0～80 cm土层占76.2%,0～120 cm土层占90.5%.乳熟后期其分布趋势与吐丝期相似.玉米根系粗度随着土壤深度增加,在上层呈减少分布型,在下层呈增加分布型.乳熟后期,玉米最大根深可达230 cm,根长总量达8.288 km·m-2,显示出该玉米品种有较发达的根系.通过玻璃窗观测的根深大于远离玻璃窗处的根深.     

五种护坡草本植物根系固土效果研究

对于公路边坡而言,植物根系在稳定土壤结构、提高土壤抗冲性、防治土壤侵蚀方面作用显著。为准确地评价植物根系的固土作用,选取北京地区常见的5种护坡草本植物,研究了其根系结构特征和根系强度特征,比较了不同草本植物根系结构的差异,结果表明:选取的草本植物根系生长深度除紫花苜蓿外多在0.6 m以内,沙打旺和狗尾草的根系总长度最大,表现出更好的抵抗拔出破坏的能力,而高羊茅和沙打旺根系在土壤中的数量较多,表现出更好的增强浅层土壤抗剪强度的效果。因此,北京地区的护坡草本植物,从根系固土的角度分析,沙打旺表现最好,其次是狗尾草、高羊茅和白三叶,表现较差的为紫花苜蓿。     

丹江口库区不同植被类型地表根系对土壤渗透性的影响

为研究地表根系结构特征及其对土壤渗透性的影响,通过对丹江口库区针阔混交林、灌木林、针叶林和阔叶林35块样地进行地表土壤(0 ～10和10～20 cm土层)和根系采集和室内实验,分析4种植被类型根系结构特征、土壤渗透特性及其相互作用关系,并建立回归方程.结果表明:4种植被类型土壤0 ～10土层的土壤初渗率和稳渗率均高于10～20 cm土层;土壤0～10和10～20 cm土层土壤初渗率和稳渗率在不同植被类型间均表现相同趋势,即阔叶林＞针阔混交林＞灌木林＞针叶林;不同植被类型土壤初渗率、稳渗率等指标均与根长密度和根表面积密度存在显著的线性相关性(P＜0.05);根系直径在0.5 ～5 mm范围内的根系结构特征参数与土壤入渗特征指标之间存在显著的线性相关性(P＜0.05);在Kostiakov入渗模型中,直径介于0.5 ～5 mm不同径级的根长密度和根表面积密度与b值正相关,与a值负相关.丹江口库区阔叶林和针阔混交林土壤渗透性能优于灌木林和针叶林,4种不同的植被类型土壤入渗特征值均随根系结构参数值增大而增大,且直径在0.5 ～5 mm径级范围内的根系对土壤渗透能力的增强作用最明显.     

河南省土壤与植被空间分布的多样性特征研究

植被作为土壤发育的主要形成因素之一,二者间关系密切。以河南省为研究样区,在中国1∶100万植被数据库的基础上获取河南省三级植被分类图,并运用改进的仙农熵公式计算植被和土壤要素的构成组分多样性及5 km×5 km网格尺度下二者的空间分布多样性。接着,将河南省划分为6个面积相近的次级研究区探讨不同分区优势植被(栽培植被)下发育的土壤类型状况。最后,计算一级植被类型和土类空间分布多样性的相关性。结果表明:①随着分类级别由高级别向低级别变化,植被和土壤要素的丰富度指数和构成组分多样性均呈上升趋势,且土壤类型的丰富度指数和构成组分多样性值整体上均大于植被类型的对应值。②栽培植被、两年三熟或一年两熟旱作和落叶果树分别是河南省的一级和二级优势植被类型,三级植被类型中有75%的区域被农作物覆盖,且甘薯、花生、大豆和小麦在河南省的种植比例高。③在6个不同的次级研究区内,西部分区栽培植被下发育的土类个数最多,但其面积在6个分区中最小;东部分区土类个数和构成组分多样性值均最低,但其面积最大。④11个一级植被类型与15个土类空间分布多样性间存在一定的相关性,相关比例达到61%。综上,植被和土壤类型的发育程度和...     

旱季雨季对黄土丘陵退耕区植被根系分布及水分利用的影响

黄土丘陵区属于季节性干旱的区域,研究退耕生态系统植被根系分布及其水分利用特征对植被恢复具有重要意义。该研究利用稳定同位素技术,采集黄土区5种典型退耕植被群落的根系、土壤样品,分析根系形态结构和稳定同位素特征,探讨根系在不同季节的吸水策略。结果显示:旱季茵陈蒿、铁杆蒿、白羊草、达乌里胡枝子群落和油松的根长密度(16.3、21.7、17.3、17.3、6.0 mm/cm3)分别是雨季(1.7、2.1、3.2、5.9、4.2 mm/cm3)的9.4、10.2、5.3、2.9、1.4倍,茵陈蒿、铁杆蒿、白羊草根系对土壤水分季节变化的响应较为敏感。茵陈蒿群落仅可利用0~10 cm土壤水,旱季铁杆蒿、白羊草群落主要利用30~40 cm土壤深度的水分,雨季吸水深度上移至0~20 cm。旱季达乌里胡枝子和油松主要利用60 cm以下的土壤水分,雨季则吸收20~40 cm土壤水分。表明退耕植被群落根系在不同季节的吸水策略不同,旱季吸收较深的土壤水而雨季则吸收近地表的土壤水,吸水深度范围的季节变化与土壤水和根系分布变化相一致。该研究为黄土丘陵区退耕植被对流域生态水文过程影响的研究提供科学依据。