全 文 ：书收稿日期:2015 － 03 － 17
基金项目:辽宁省教育厅科学研究项目“结缕草坪建植酸性土、盐碱土壤改良技术研究”(2008230)
作者简介:张学勇(1971 －) ，男，内蒙古宁城县人，副研究员，从事草地生态学研究．
辽宁大学学报
自然科学版
第 42 卷 第 3 期 2015 年
JOUＲNAL OF LIAONING UNIVEＲSITY
Natural Sciences Edition
Vol． 42 No． 3 2015
不同土壤粗化度对金色狗尾草生长的影响
张学勇1，费继丹1，刘 能1，吕林有2
(1．辽宁大学 环境学院，辽宁 沈阳 110036;2．辽宁省风沙地改良利用研究所，辽宁 阜新 123000)
摘 要:研究增加科尔沁沙地土壤粗化度对金色狗尾草(Setaria glauca(L．)Beauv．)生长的影响．结果表明:
随着土壤粗化程度的提高，金色狗尾草的株高、根长、地上和地下生物量等生长指标均降低，但根冠比却显著
提高;不同粗化程度土壤下金色狗尾草的地上、地下生物量有着相同的非线性定量关系，其地上 －地下关系符
合幂函数异速生长模型．
关键词:金色狗尾草;土壤粗化;生长特征;异速生长;科尔沁沙地
中图分类号:Q 945． 32 文献标志码:A 文章编号:1000-5846(2015)03-0270-04
Effects of Soil Coarsening on Growth of Setaria glauca(L．)Beauv．
ZHANG Xue-yong1，FEI Ji-dan1，LIU Neng1，LV Lin-you2
(1． School of Environmental Science，Liaoning University，Shenyang 110036，China;
2． Liaoning Institute of Sandy land Improvement and Utilization，Fuxin 123000，China)
Abstract: The research studied the effects of soil coarsening on the growth of Setaria glauca
(L．)Beauv ． in Horqin Sandy land． The results showed that:with the increase of soil coarse
degree，plant height，root length，above-and below － ground biomass of Setaria glauca(L．)Beauv ．
decreased，while the root shoot ratio significantly increased;above-and below-ground biomass had
the same nonlinear relationship in different soils，its relationship between above-and below-ground
biomass allocations was characterized by allometry model．
Key words: Setaria glauca(L．)Beauv ．;soil coarsening;growth characteristics;allometry;
Horqin Sandy land
0 引言
金色狗尾草(Setaria glauca(L．)Beauv．)属于禾本科，狗尾草属 1 年生草本植物，生长繁殖速度
DOI:10.16197/j.cnki.lnunse.2015.03.014
快，株高可达到 1m，广泛分布于温带地区．其种子萌发快、生活周期短，适应性强等特点使其可在短
期内形成地表优势种［1］，是科尔沁沙地仅有的能在各类型沙地上分布的植物种之一［2］，当其以一定
密度生长时可协助一些植物抵抗恶劣环境［3］．土壤颗粒粗化会通过影响土壤环境而使得植物生长发
生变化，这种变化是环境条件与植物共同作用的结果，既反映了环境变化对植物的影响程度，也反映
了植物个体对环境变化的适应能力［4］．国内对植物生长影响方面的研究多在气候［5］、环境［6 － 8］及土
壤质地［9］等方面，而具体从土壤粗化方面对植物生长的研究未见报道．本试验通过研究不同粗化土
壤对科尔沁沙地金色狗尾草生长的影响，以揭示金色狗尾草在沙化土壤上的生长变化规律并为科尔
沁草地管理提供一定的科学依据．
1 研究地区与研究方法
1. 1 研究区域概况
试验地位于辽宁省章古台镇风沙所试验基地(42°43N，122°22E) ，地处科尔沁沙地南缘，属于
温带大陆性气候，年均气温 6. 1 ℃左右，年降水量 495 mm 左右，雨季集中在 6 ～ 8 月，年蒸发量
1 300 ～ 1 800 mm［10］．冬、春两季风大且持续时间长［11］．土壤质地为砂土，土壤 pH 值 6. 7 左右，养分
含量较低．
1. 2 试验设计
试验设 5 个处理，以 S1(当地土)为对照组，S2、S3、S4 和 S5 处理分别在 20 cm 的表土层内掺入
10%、30%、50%和 70%的河沙，模拟土壤粗化，以砾石含量作为判断粗化的标准．不同配比土壤下砾
石含量如表 1 所示，以 S1 土壤下砾石所占百分
数为常数值，用其他不同配比下土壤砾石所占百
分比与 S1 砾石所占百分比的比值来表示该土壤
的粗化程度［12 － 13］．
试验采取随机区组方法，5 次重复，每小区面
积 4 × 4 m2，四周做有防水设计，以防止小区之间
水分与养分的流动． 2013 年 6 月 10 日播种金色
狗尾草，每小区的播种量为 0． 4 g /m2 ．
表 1 土壤粗化度
处理
掺入河沙
百分比(%)
砾石(＞ 2 mm)
百分比(%)
粗化指数
S1 0 0． 85 1
S2 10 1． 87 2． 2
S3 30 4． 77 5． 6
S4 50 11． 22 13． 2
S5 70 19． 03 22． 4
1. 3 指标测定
2013 年 9 月 24 日每小区选取 10 株成熟且完整的个体取样，取样时确保地上和地下部的连接和
根系的完整性，分别测定株高与最长根长，将植株分为地上、地下两部分，分别装入信封带回实验室，
将清洗干净后的地下部分样品和地上部分样品在 70 ℃条件下烘烤 48 h至恒重后，分别称重．
1. 4 数据分析
实验数据采用 SPSS18. 0 软件进行显著性检验及相关性分析［14 － 15］．
2 结果与分析
2. 1 土壤粗化对株高、根长的影响
株高是反映植株长势强弱的重要指标［9］．统计分析结果如表 2 所示，随着处理粗化指数的增加，
金色狗尾草的株高呈下降的趋势，处理 S1 的株高最大(53. 57 cm) ，处理 S2、S3、S4 和 S5 的株高分
172第 3 期 张学勇，等:不同土壤粗化度对金色狗尾草生长的影响
别下降 5. 2%、13. 8%、14. 1%和 25. 8%，金色狗尾草出现明显的矮化现象，表明土壤粗化明显地影
响了其长势．多重比较结果进一步表明，各处理间金色狗尾草的株高存在显著的差异，处理 S5 的株
高显著地低于处理 S1 和 S2 的;植物根系是其吸收水分和营养的主要器官．统计分析表明，金色狗尾
草的根长随着处理粗化指数的增加呈下降的趋势，处理 S1 的根长最大(13. 42 cm) ，处理 S2、S3、S4
和 S5 的根长分别下降 5. 6%、7. 2%、8. 5%和 9. 7%，各处理间金色狗尾草的根长存在显著的差异，
处理 S5 的株高显著地低于处理 S1 的．
表 2 金色狗尾草生长指标
处理 粗化指数 株高(cm) 根长(cm) 地上生物量(g /株) 地下生物量(g /株)
S1 1． 0 53． 57 ± 2． 81a 13． 42 ± 0． 68a 0． 500 ± 0． 077a 0． 101 ± 0． 005a
S2 2． 2 50． 77 ± 2． 9a 12． 67 ± 0． 19ab 0． 374 ± 0． 048ab 0． 085 ± 0． 002b
S3 5． 6 46． 19 ± 3． 12ab 12． 46 ± 0． 20ab 0． 317 ± 0． 045bc 0． 083 ± 0． 003b
S4 13． 2 45． 99 ± 2． 44ab 12． 28 ± 0． 47ab 0． 304 ± 0． 031bc 0． 083 ± 0． 001b
S5 22． 4 39． 74 ± 1． 54b 12． 12 ± 0． 16b 0． 228 ± 0． 015c 0． 073 ± 0． 001c
注:同列数字后标有相同字母表示无显著差异，不同字母则表示有显著差异
将金色狗尾草株高、根长分别与土壤粗化指
数进行相关性统计分析，发现株高与土壤粗化指
数之间存在显著负相关(P = 0. 018) ，相关方程如
图 1 所示． 这表明，金色狗尾草的株高随着土壤
粗化指数的增加而降低，粗化指数每增加 1 个单
位，金色狗尾草株高将降低 0. 554 8 cm．
2. 2 土壤粗化对地上、地下生物量的影响
统计分析结果表明，随着处理粗化指数的增
加，金色狗尾草的地上、地下生物量均呈下降的
图 1 金色狗尾草株高与土壤粗化指数的关系
趋势(表 2)．处理 S1 的地上、地下生物量均最大，分别为 0. 500 g /株和 0. 101 g /株，处理 S2、S3、S4 和
S5 的地上生物量分别下降 25. 1%、36. 5%、39. 1%和 54. 4%，地下生物量分别下降 16%、17. 9%、
17. 6%和 27. 5% ．多重比较结果进一步表明，各处理间金色狗尾草的地上、地下生物量存在显著的差
异，处理 S5 的地上、地下生物量显著地低于处理
S1 的．
根冠比指植物地下和地上部分的生物量比．
金色狗尾草的根冠比与土壤粗化指数之间存在
显著正相关(P = 0. 021) ，相关方程如图 2 所示．
表明金色狗尾草的根冠比随着土壤粗化指数的
增加而提高，粗化指数每增加 1 个单位，金色狗
尾草根冠比将提高 0. 004 3．
图 2 土壤粗化下金色狗尾草根冠比的变化
2. 3 异速生长模型分析
将 5 个处理小区金色狗尾草的地上、地下生物量进行相关性统计分析，二者呈极显著正相关(P ＜
0. 01)，相关系数为 0. 927，其观测值及相关方程见图 3．这表明，不同粗化程度土壤下金色狗尾草的地上、地
下生物量有着相同的定量关系，其地上 －地下关系符合以 b =0. 316 2的幂函数异速生长形式．
272 辽宁大学学报 自然科学版 2015 年
图 3 金色狗尾草地上 －地下生物量异速生长模型
3 结论与讨论
金色狗尾草的株高、根长、地上和地下生物
量等生长指标，均随着土壤粗化程度的提高而降
低，表明科尔沁沙地的土壤粗化使得植物生长的
土壤环境进一步恶化，不利于植物生长，使得金
色狗尾草个体生长形态特征出现明显变小趋势;
另一方面，随着土壤粗化程度的提高，金色狗尾草的根冠比却显著提高，说明在土壤环境恶化的情况
下，相对于地上部分生长及生物量的增加，金色狗尾草地下部分生长及生物量的增加更快更多，以便
从恶化的土壤中获取更多的资源，蕴含着其在不利条件下生长的自身适应调节策略．整体上，不同粗
化程度土壤下金色狗尾草的地上、地下生物量有着相同的非线性定量关系，其地上 －地下关系符合
幂函数异速生长模型．
参 考 文 献 :
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(责任编辑 李 超)
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