土壤容重对野生香根草幼苗根系形态及其生物量的影响

香根草因其具有发达的根系而被许多国家用于水土保持,但紧实土壤影响根系的生长,而土壤容重与土壤紧实度密切相关。为了掌握粤西野生香根草对紧实土壤的适应状况,用人工土柱研究了容重分别为1.20 g/cm³ (D_1.20)、1.35 g/cm³ (D_1.35)和1.58 g/cm³ (D_1.58)的土壤对其根系形态和生物量的影响。结果表明：1）随容重增大,根系和地上部生物量下降,根冠比降低,植株的根表面积、根长密度和根体积密度减小,而平均根直径增大。2）容重影响根系的空间分布,D_1.20和D_1.35处理的根系在上、下层分布较多,中间层分布少,表明粤西野生香根草具有深根型特性;高容重阻止根向下延伸,D_1.58处理的根系主要分布0～6 cm的土层内。3）D_1.20和D_1.35土壤的平均根直径随土层加深减小,而D_1.58的则增加。本实验结果说明粤西野生香根草能耐较紧实（D_1.35）的土壤,高紧实土壤（D_1.58）虽然限制其生长,但对表土层根系的分布影响小。并就容重对粤西野生香根草固土护坡的影响进行了讨论。     

毛乌素沙南缘紫穗槐根系垂直分布特征

采用全株挖掘法对毛乌素沙南缘不同年限种植的紫穗槐进行取样,研究60龄、35龄、28龄、6龄地上部形态特征、土壤含水量、根系生物量、比根长、根比例、根体积、根表面积及根长密度的垂直分布格局,以期揭示紫穗槐在沙地生境下生态适应性。结果表明,随着土壤深度的增加,各株龄紫穗槐根生物量、根体积,根表面积均呈指数Y=ae^-bx形式递减;通过对消弱系数的分析,根系集中分布于接近地表的土层中,根系分布各参数之间表现不同程度的相关性,土壤含水量(SM)与地上生物量(AGB)、根生物量(RB)、比根长(SRL)的相关性达显著水平,与根表面积(RSA)呈正相关。利用主成分分析法将根系分布参数确定为水分控制因子和构架因子。随着株龄的增加紫穗槐没有出现衰退现象,其根系有自疏与更新的能力,不断适应环境的变化。     

沙地苜蓿种植年限对土壤速效钾与碱解氮含量的影响

通过测定不同种植年限紫花苜蓿地土壤中速效钾和碱解氮的含量,分析了速效钾和碱解氮在原生质土壤与人工种植地土壤在耕层的垂直分布以及根际土与非根际土中含量的变化状况。结果表明:种植紫花苜蓿时间越长,对土壤速效钾和碱解氮含量影响越大,紫花苜蓿地土壤速效钾和碱解氮含量在耕层呈垂直下降趋势,相同种植年限根际土与非根际土速效钾和碱解氮含量差异明显,原生质土与人工种植紫花苜蓿地土壤速效钾和碱解氮含量差异明显。随着种植年限的增加速效钾和碱解氮含量均呈现升-降-升趋势。速效钾含量整体表现为:2年生5年生4年生3年生1年生原生质土,碱解氮含量整体表现2年生5年生3年生1年生4年生原生质土。不同生长年限土壤中速效钾和碱解氮的变化幅度较大,垂直方向上随着土层深度的增加,各生长年限土壤养分均呈降低趋势,表现出明显的"表聚性",并且各生长年限土壤养分以0~20cm土层含量最多。     

紫花苜蓿根系生物量垂直分布规律

本文综述了紫花苜蓿(Medicago sativa L.)根系生物量垂直分布的影响因子和若干自然区域内紫花苜蓿根系生物量的垂直分布及其规律。紫花苜蓿根系生物量垂直分布的影响因子包括土层厚度、地下水位、土壤特性、施肥、灌溉、刈割、混播、品种和生长年限。土层越薄、地下水位越高、土壤障碍(酸、碱、盐、粘重和紧实)越重,紫花苜蓿根系生物量在土壤浅层的分布比例越高。施(磷)肥会提高紫花苜蓿根系生物量在土壤深层的分布比例。灌溉对紫花苜蓿根系生物量垂直分布的影响,因灌溉定额、灌水定额和灌水频率的不同而异,降低灌溉定额可提高紫花苜蓿根系生物量在土壤深层的分布比例;降低灌水定额和提高灌水频率则提高其在土壤浅层的分布比例。随着刈割频率的增加,紫花苜蓿根系生物量在土壤浅层的分布比例逐渐提高。与禾本科牧草混播,使紫花苜蓿根系生物量在表土层的分布比例提高。不同品种紫花苜蓿根系生物量的垂直分布比例存在差异。随着生长年限增加,紫花苜蓿根系生物量在土壤深层的分布比例提高。一般而言,由浅至深,紫花苜蓿根系生物量逐层递减,而且,随着土层深度增加呈指数函数规律递减。通常情况下,紫花苜蓿根系生物量在0～30cm土层的分布比例在60%～90%之间,0～60cm土层为65%～95%。     

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。     

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。     

黄土丘陵区草地根系生物量对踩踏干扰生物结皮的响应

为明确干扰生物结皮对高等维管束植物的影响,本研究以黄土丘陵区退耕封禁20年左右的草地为对象,通过野外调查与室内分析相结合,研究了踩踏干扰对退耕地生物结皮及植物根系生物量的影响。结果表明：干扰降低了生物结皮盖度,增加了植物盖度;干扰显著增加植物根系总生物量,37%干扰度组较不干扰组增加104.55%,其中0~10 cm土层较不干扰组增加204.59%;干扰增加了0~10 cm土壤含水量,48%干扰度组较不干扰组增加22.37%;干扰生物结皮降低了夏季午后土壤温度,37%干扰度组较不干扰组降低5.85℃;干扰增加了生物结皮下层土壤全氮含量,影响了土壤养分循环以及水文、温度的重新分配,促进了与之镶嵌分布的植物根系的生长,并促使草地根系浅层化。     

不同放牧梯度下高寒小嵩草草甸植被根系和土壤理化特征的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了不同放牧梯度下高寒小嵩草草甸的植被根系空间变化和土壤环境因子间的关系.结果表明,放牧干扰不仅改变了高寒小嵩草草甸植被根系分布、根土比例,改变了植物群落的结构和功能,而且使土壤的物理和化学特性发生了明显的改变.随着放牧强度的增加,蕴育土壤根系的基质量逐渐减少,根土比特别是0～10 cm土层的根土比例增加;"载体"量减少导致大部分地下根系由于营养供给水平的降低而死亡,归还土壤中有机质的数量逐渐减少;不同放牧梯度下,植被根系(0～40 cm)的垂直分布、根土比与土壤容重、土壤含水量以及土壤中全氮、硝态氮和铵态氮含量存在一定的相关性;放牧主要通过影响土壤环境及其养分含量来改变草地群落生物量(地上、地下).     

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。     

苜蓿根系生长对黄土母质生土的改良效应

为明确苜蓿根系生长对黄土母质生土的改良效应,以黄土母质生土为供试土壤,采用根管土柱栽培方法,研究了2~4年生紫花苜蓿(Medicago sativa L.) 0~300 cm土层根系生长特点及其根际土壤微生物、酶活性以及土壤营养的垂直分布。结果表明:黄土母质生土0~300 cm土层的苜蓿根重、根体积、根直径随土层的加深皆符合Y=A·e^-BX锥形负指数递减模型;苜蓿根系对土壤的穿孔、切割、挤压作用有利于改善生土的结构;苜蓿发达的根系明显促进了生土根际微生物的繁衍、酶活性的提高及土壤氮素营养与有机质含量的提高。试验年限内,以4年生苜蓿根际效应更好。本研究结果为苜蓿应用于黄土母质生土地的改良沃化提供了理论参考。     

不同放牧强度和水分处理下荒漠草原土壤呼吸与群落地下生物量的关系

为比较短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原不同放牧强度下不同水分处理对土壤呼吸、根系现存量和根系净生长量的影响,揭示土壤呼吸与地下生物量之间的关系,本研究在内蒙古荒漠草原不同放牧强度试验区进行对比性试验。放牧强度试验采用完全随机区组设计,将50 hm²试验样地分为不放牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧4个梯度,3次重复。每个放牧强度下设有4个不同水分处理（减水50%、自然降水、增水50%和增水100%）。在不同水分处理小区内,采用开路式土壤碳通量测量系统LI-8100测定土壤呼吸速率,用根钻法测定根系现存量,根袋法测定根系净生长量。结果表明：不同放牧强度对土壤呼吸和群落地下生物量没有产生显著性影响（P>0.05）;土壤呼吸速率随着降水的增多显著增加（P<0.05）;在整个生长季中,土壤呼吸速率呈现先增高后下降的趋势;群落地下生物量在减水50%处理下显著降低（P<0.05）,根系净生长量在增水100%处理下最高,显著高于减水50%处理（P<0.05）;土壤呼吸速率与根系现存量和根系净生长量存在显著的正相关关系（P<0.05）。因此,在干旱的荒漠草原,水分是影响土壤呼吸和群落生长发育的主要因素。     

干旱区盐碱地食叶草根系形态分布适应策略研究

为明确食叶草根系应对盐碱胁迫表现的形态适应策略，采用剖面法对新疆石河子垦区盐碱地食叶草进行根系剖面采集，分析不同时期食叶草根系形态特征及空间分布规律，探究食叶草根系形态分布及对盐碱环境的适应策略。结果表明：食叶草根系显著降低了根系周围土壤电导率，与根长、根生物量增加显著正相关。随着土壤深度增加，根长、根生物量、根体积等指标呈现下降趋势，7-10月，0~20 cm土层根系生长最快，根体积增加了71.26%。水平距离上，25~35 cm内根系较5~25 cm生长缓慢，密集程度低，从而规避高盐区域并提高营养吸收能力。细根（d≤2 mm）是食叶草根长增加的主要体现，占总根长90%以上。食叶草根系在盐碱地中形成了抵抗胁迫并增强自身抗逆性的形态适应策略，主要表现为根系快速向深层拓展，距植株水平距离0~15 cm内侧根密集且快速增加。研究结果为干旱区盐碱地治理过程耐盐植物管理与配置提供依据。     

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)。     

毛乌素沙地南缘不同固沙灌木下土壤养分的空间异质性

土壤养分空间异质性的研究对于土壤管理、生态恢复及可持续发展都具有重要的意义。本文采用描述性统计和地统计学方法研究了宁夏白芨滩国家级自然保护区沙地扎设草方格后种植不同固沙灌木[柠条（Caragana korshinskii）、杨柴（Corethrodendron fruticosum var.mongolicum）、柠条-花棒（Corethrodendron scoparium）混交、柠条-沙拐枣（Calligonum mongolicum）混交和花棒-沙拐枣混交]经长期生态恢复后对土壤养分空间异质性特征的影响。结果表明：研究区土壤有机碳、全氮和速效磷空间分布拟合均符合高斯模型,均有中等程度的空间自相关性,其块金系数分别为0.612,0.612和0.503;速效钾的空间分布拟合为球状模型,具有强空间自相关性,其块金系数为0.887。有机碳、全氮、速效磷和速效钾4种土壤养分呈现出明显的空间分布特征。综上所述,种植不同固沙灌木与沙地土壤养分及其空间异质性之间有一定的关系,含柠条的固沙灌木混交林更有利于沙地土壤肥力的恢复。     

三江源区不同建植年限人工草地根系动态特征

根系动态特征能够反映人工草地植物利用土壤资源的效率和群落恢复演替的程度。本研究以三江源区不同建植年限（5、6、9和13年）人工草地植物根系为研究对象，利用“微根管”技术，连续两个生长季（2015年5-9月和2016年5-9月）探究了4个建植年限人工草地根系动态特征。结果表明：地上生物量和丰富度在建植5~9年呈下降趋势，建植9~13年显著上升；土壤理化性质呈“N”字型变化，不同建植年限间差异显著；随建植年限增加，根系寿命、累积生产量和累积死亡量均波动上升，根系的生长和死亡主要发生在0~10 cm土层；根系平均现存量随建植年限增加持续增加，建植6~9年趋于深层化；根系生产量、死亡量和现存量具有明显季节变化，6月为生长高峰期，7月为现存量高峰期，8月为死亡高峰期，建植9年人工草地根系正生长高峰期迟于其他建植年限；建植年限和土层深度直接影响根系寿命，其余环境因子通过影响土壤速效养分或地上生物量间接影响根系现存量。综上所述，建植人工草地能够增加地上生物量和丰富度，改善土壤质量，促进根系现存量的增加，建植6~9年人工草地的二次退化现象只是暂时性过渡阶段，可在此阶段制定合理的人工管理措施来保证土壤养分的稳定输入，加快群落正向演替的进程，从而提高人工草地的群落稳定性和恢复力。     

人工梭梭林根系的分布特征

采用全株挖掘法对干旱荒漠区梭梭(Haloxylon ammodendron(Mey.)Bunge)人工林进行取样,研究1-3龄梭梭根系生物量、比根长和根长密度的垂直分布格局,为提高造林质量和合理有序地人工接种肉苁蓉提供参考。结果表明:随着树龄增加,土壤层数增加,但细根数占总根比例减少;1龄梭梭的根集中分布在0~20cm土层,根干重占根系总量的82.60%;2龄梭梭根数以20~60cm层中最多,而0~40cm层根重占总根重的73.8%;3龄梭梭根系条数以下层为主,主要集中在40~80cm土层,但生物量多集中于上层;细根的比根长和根长密度最大,则分布细根较多的土层比根长和根长密度值均较大。因此,不同树龄梭梭根系集中区域具有下移趋势,为提高肉苁蓉(Listanche desertiwla Y.C.Ma)的种子萌发和接种机率,人工接种肉苁蓉深度也应下移。     

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）。     

渭北旱塬区不同年限苜蓿对土壤主要养分及微生物量的影响

以渭北旱塬区生长年限为6年、11年、16年和21年的紫花苜蓿(Medicago sativa)人工草地为研究对象,天然草地为对照,通过研究土壤主要养分及微生物生物量的变化特征来揭示紫花苜蓿人工草地生长年限对渭北旱塬区土壤质量的影响。结果表明,种植紫花苜蓿能够显著改善土壤有机质、全氮、全磷及土壤微生物量C和N(P<0.05),且随种植年限的延长均呈先升后降的趋势,最高点出现在第11年。相关性分析表明,土壤养分与微生物生物量存在一定的相关性,而且微生物生物量可以更灵敏地反映土壤质量变化。综合考虑,渭北旱塬区紫花苜蓿人工草地在恢复11年后应当进行合理利用或进行其他人工干预以延长草地使用寿命。     

黄土旱塬区苹果园生草覆盖对深层土壤水分和根系分布特征的影响

研究苹果园长期生草覆盖后深层土壤水分及果树根系的分布规律,以期阐明旱作条件下果园根水互作关系,为黄土旱塬区果园生草覆盖实践的优化提供依据。试验于甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站苹果园中进行,设置果园生草覆盖(生草为鸭茅草,2014年建植)和清耕处理,以一年生作物田为对照;连续两年夏季测定果树行上和行间距离树干100和200 cm共4个位置0～500 cm土层的土壤水分和果树细根长密度,分析生草覆盖对果园深层水分亏缺及细根长密度的影响。清耕果园0～300 cm土壤水分较对照农田下降了6.7%～8.3%(P<0.01),而300～500 cm土层土壤水分与对照农田差异不显著(P>0.05);生草覆盖果园0～500 cm整个剖面的土壤水分均低于清耕果园,平均下降了11.5%～12.3%。果园生草覆盖6～7年后0～500 cm土层土壤较对照农田水分亏缺量为163.9～172.1 mm,是清耕果园水分亏缺量的3.2～4.2倍。果树根系在0～100 cm土层的细根长密度最高,平均密度为0.187 cm·cm^-3,生草覆盖促进了0～100 cm土层果树...