全 文 ：第１７卷第４期
２０１０年８月
水土保持研究
Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．４
Ａｕｇ．，２０１０
　
　　收稿日期：２０１０－０４－０２
　　资助项目：国家林业局９４８项目（２００６－０４－１６）
　　作者简介：康博文（１９６３－），男，陕西周至人，高级工程师，主要从事森林生态及植被恢复技术研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｏｗａｎｋａｎｇ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ
陕北毛乌素沙漠黑沙蒿根系分布特征研究
康博文１，刘建军１，孙建华１，李岩峰２
（１．西北农林科技大学 林学院，陕西 杨陵７１２１００；２内蒙古巴彦淖尔市水土保持站，内蒙古 巴彦淖尔０１５０００）
摘　要：研究沙生植物根系空间分布特征对制定沙质困难立地植被恢复与重建技术路线，选定适宜树种，提高造林成
活率、保存率和效益，都会起到非常重要的作用。采用埋置网状沙袋土芯、分层挖掘、根系分析系统等方法对毛乌素沙
地主要优势植物黑沙蒿的根系生长和分布特征进行了测定，结果表明：（１）不同年龄的黑沙蒿根系生物量变化范围及
其在各土层中的分布规律各不相同。黑沙蒿根系生物量随着树龄的增加而增加，在一定时期达到最大值，然后逐渐
下降并趋于稳定；其根系分布也随年龄的增加向深层土壤延伸，在垂直方向上，根生物量随深度增加呈指数递减。１～
５年生黑沙蒿根系生物量主要分布在０－６０ｃｍ土层，占总根系生物量百分比分别为９９．０６％、９７．７１％、９４．３１％、
９３．８２％、８４．３５％。０－２０ｃｍ土层根系生物量占根总生物量百分比随着树龄的增加逐渐减小，２０－６０ｃｍ土层的根系
生物量百分比则随着树龄的增大先增大后减少。（２）黑沙蒿根长的变化特征与其根生物量的分布规律较为相似，随着
年龄的增加不同土层间根长的变幅增大，但随着土壤深度的增加沙蒿根长呈指数函数模式递减。（３）１～５年生黑沙蒿
比根长在０－２００ｃｍ土层平均比根长随着树龄的增加而减小，１年生黑沙蒿的比根长最大，５年生黑沙蒿用以构建根系
的碳投入最多，比根长最小。黑沙蒿用以构建根长的生物量投入效率也随着年龄的增加而减小。同龄黑沙蒿在不同
土层的比根长也各不相同，不仅说明了植物对其生存环境具有较高的可塑性，也反映了土壤环境条件存在差异。
关键词：毛乌素沙漠；黑沙蒿；根系；分布特征
中图分类号：Ｑ９４５．３　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００５－３４０９（２０１０）０４－０１１９－０５
Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｒｏｏｔ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｒｔｅｍｉｓａ　Ｏｒｄｏｓｉｃａ　ｉｎ　Ｍｕ　Ｕｓ　Ｓａｎｄｙ　Ｌａｎｄ
ＫＡＮＧ　Ｂｏ－ｗｅｎ１，ＬＩＵ　Ｊｉａｎ－ｊｕｎ１，ＳＵＮ　Ｊｉａｎ－ｈｕａ１，ＬＩ　Ｙａｎ－ｆｅｎｇ２
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａ＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ　Ｓｈａａｎｘｉ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａｎ
Ｂａｙａｎｎｏｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　Ｓｏｉｌ　Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｂａｙａｎｎａｏｅｒ，Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　０１５０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｒｏｏｔ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｐｌａｙｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ａｎｄ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ
ｃｈｏｉｃｅ　ｏｆ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｓｐｅｃｉｅｓ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ａｆｆｏｒｅｓｔａｔｉｏｎ　ｓｕｒｖｉｖａｌ，ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇ　ｒａｔｅ，ａｎｄ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ｔｏ　ｍａｓｔｅｒ　ｓａｎｄｙ
ｐｌａｎｔ　ｒｏｏｔ　ｇｒｏｗｔｈ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ－ｔｅｍｐｏｒａｌ　ｒｏｏｔ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ
Ａｒｔｅｒｎｉｓｉａ　ｏｒｄｏｓｉｃａ　ｉｎ　ｍｏｖｉｎｇ　ｄｕｎｅ，ｓｅｍｉ－ｆｉｘｅｄ　ｄｕｎｅ，ａｎｄ　ｆｉｘｅｄ　ｄｕｎｅ　ｏｆ　Ｍｕ　Ｕｓ　ｓａｎｄｙ　ｌａｎｄ　ｂｙ　ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ　ｒｅ－
ｔｉｃｕｌａｒ　ｂａｇ　ｓｏｉｌ　ｃｏｒｅ，ｌａｙｅｒｅｄ　ｅｘｃａｖａｔｉｎｇ，ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｒｏｏｔ．Ｔｈｅ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　Ａｒｔｅｒｎｉｓｉａ　ｒｏｏｔ　ｂｉｏｍａｓｓ
ｗａｓ　ｖａｒｉｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ａｇｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｒｏｏｔ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｗａｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ
ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｇｅｓ，ａｎｄ　ｃｏｍｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｉｎ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｇｒｏｗｔｈ，ｔｈｅｎ　ｇｒａｄｕａｌｙ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ａｎｄ　ｋｅｐｔ
ｓｔａｂｌｅ．Ｔｈｅ　ｒｏｏｔｓ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｅｐｅｒ　ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒｓ　ａｌｏｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ａｇｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｏｏｔ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｅｘ－
ｐｏｎｅｎｔｉａｌｙ　ｄｅｃｌｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ｓｏｉｌ．Ｔｈｅ　ｒｏｏｔ　ｂｉｏｍａｓｓｅｓ　ｏｆ　Ａｒｔｅｒｎｉｓｉａ　ａｔ　ｔｈｅ　ａｇｅ　ｏｆ　ｏｎｅ　ｔｏ　ｆｉｖｅ　ｙｅａｒｓ
ｗｅｒｅ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎ　０－６０ｃｍ　ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒ，ｗｈｏｓｅ　ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ　ｗｅｒｅ　９９．０６％，９７．７１％，９４．３１％，９３．８２％，８４．３５％．
Ｉｎ　０－２０ｃｍ，ｔｈｅ　ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｏｏｔ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｏｆ　ｔｏｔａｌ　ｒｏｏｔ（ＰＢＴ）ｒｅｄｕｃｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｇｅｓ．Ｉｎ　２０－６０ｃｍ，
ｔｈｅ　ＰＢＴ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ａｔ　ｆｉｒｓｔ　ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｏｏｔ　ｌｅｎｇｔｈ　ｗｅｒｅ　ｓｉｍｉ－
ｌａｒ　ａｓ　ｔｈｅ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｉｏｍａｓｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｏｏｔ　ｌｅｎｇｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａ－
ｇｅｓ，ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｒｏｏｔ　ｌｅｎｇｔｈ　ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｙ　ｄｅｃｌｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ｓｏｉｌ．Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｒｏｏｔ　ｌｅｎｇｔｈ（ＳＲＬ）ｃａｎ　ｒｅｆｌｅｃｔ
ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｈａｂｉｔａｔ　ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｐｌａｎｔｓ．Ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＳＲＬ　ｏｆ　Ａｒｔｅｒｎｉｓｉａ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｅａｎｓ
ｏｆ　ＳＲＬ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｇｅｓ　ｉｎ　０－２００ｃｍ　ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｎｅ　ｙｅａｒ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｌａｒｇｅｓｔ　ｉｎ　ｆｉｖｅ　ａｇｅ　ｓｔａｇｅｓ．
Ｔｈｅ　ｆｉｖｅ－ｙｅａｒ　ｐｌａｎｔ　ｉｎｐｕｔ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｃａｒｂｏｎ　ｂｕｔ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｌｅａｓｔ　ＳＲＬ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｉｎｐｕｔｔｉｎｇ　ｃａｒｂｏｎ　ｆｏｒ　ｒｏｏｔ
ｌｅｎｇｔｈ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ａｇｅ．Ｔｈｅ　ＳＲＬ　ｗａｓ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒｓ　ａｔ　ｔｈｅ
ｓａｍｅ　ａｇｅ．Ｉｔ　ｗａｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｔｓ　ｈａｄ　ａ　ｈｉｇｈ　ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ　ｔｏ　ｔｈｅｉｒ　ｌｉｖｉｎｇ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ　ｔｈｅ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ａｍｏｎｇ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｍｕ　Ｕｓ　Ｄｅｓｅｒｔ；Ａｒｔｅｒｎｉｓｉａ　ｏｒｄｏｓｉｃａ；ｒｏｏｔ　ｓｙｓｔｅｍ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ
　　毛乌素沙漠是我国的大沙区之一，降雨稀少、土
壤干旱环境对多数沙漠植物生长造成严重威胁，也是
形成沙区植被稀疏、种类单纯的根本原因。林木根系
分布特征及其对干旱的抗御能力是林分生长和稳定
的主要决定因素，尤其在干旱地区，根系空间分布直
接影响植物的水分吸收和利用［１］，它反映了土壤的物
质和能量被利用的可能性以及生产［２］，在干旱荒漠化
地区，深根性植物可以通过根系的提水作用在一定程
度上对土壤水分进行再分配，从而改善植物的微生
境［３］。掌握不同沙地类型植物根系空间分布特征、土
壤水分含量与植物根系生长的关系，对制定沙质困难
立地植被恢复与重建技术路线，选定适宜树种，提高造
林成活率、保存率和效益，都会起到非常重要的作用。
黑沙蒿（Ａｒｔｅｒｎｉｓｉａ　ｏｒｄｏｓｉｃａ），又名油蒿，是我国
北部及西北部温带荒漠和草原地带沙漠化的主要标
志性植物，适应干旱沙地环境，具有耐沙埋、抗风蚀、
耐贫瘠、分枝和结实性良好等特性，是沙漠和沙漠化
土地恢复与重建的优良树种，以其为对象研究根系生
长及其空间分布规律，对了解和掌握沙生植物根系特
征及其适应环境机理具有借鉴意义。
１　研究地概况与研究方法
１．１　研究地概况
试验在陕西省榆林市榆阳区巴拉素林场进行，该
区位于毛乌素沙地南缘，北纬３７°４８′１５″－３８°５５′１４″，
东经１０８°５６′０９″－１１０°２４′０３″之间。属于中温带大陆
性季风气候，年均气温７．６～８．６℃，极端最高气温
４０．１℃，极端最低气温－３２．７℃，年降水量３１６～４５０
ｍｍ，年蒸发量２　０９２～２　５０６ｍｍ，是降雨量的５～６
倍；无霜期平均１３４～１６９ｄ，最短仅有１０２ｄ；气温日
较差大，年平均日较差１１．４～１３．９℃；日照充足、光
能资源丰富，年日照２　５９４～２　９１４ｈ。土壤为风沙
土，地带性植被属于干草原，主要植物有沙蓬（Ａｇｒｉ－
ｏｐｈｙｌｌｕｍ　ｓｑｕａｒｒｏｓｕｍ）、刺沙蓬（Ｓａｌｓｏｌａ　ｒｕｔｈｅｎｉｃａ）、
沙竹 （Ｐｓａｍｍｃｈｌｏａ　ｖｉｌｌｏｓａ）、寸草 （Ｃａｒｅｘ　ｓｔｈｅｎｏ－
ｐｈｙｌｌａ）、冰 草 （Ａｇｒｏｐｙｒｏｎ　ｃｒｉｓｔａｔｕｍ）、苦 马 豆
（Ｓｗａｉｎｓｏｎｉａ　ｓａｌｓｕｌａ）、黑沙蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａ　ｏｒｄｏｓｉｃａ）、
白沙蒿 （Ａｒｔｅｍｉｓｉａ　ｓｐｈａｅｒｏｃｅｐｈａｌａ）、沙柳 （Ｓａｌｉｘ
ｃｈｅｉｌｏｎｈｉｌａ）、沙棘（Ｈｉｐｐｏｐｈａｅ　ｆｈａｍｎｏｉｄｅｓ）、小叶
锦鸡儿（Ｃａｒａｇａｎａ　ｍｉｃｒｏｐｈｙｌｌａ）、花棒（Ｈｅｄｙｓａｒｕｍ
ｓｃｏｐａｒｉｕｍ）等。
１．２　研究方法
１．２．１　黑沙蒿根系形态特征测定　在野外选择１～
５年生的黑沙蒿植株作为研究材料，每个年龄段的黑
沙蒿各选３株，采用全挖法获取黑沙蒿根系，在挖取
根样的过程中，在土层垂直方向每２０ｃｍ为一层，分
别采集根系，装入布袋，放好标签，带回实验室。在实
验室利用游标卡尺，参照 Ｗ．伯姆《根系研究法》对根
系进行分级，具体划分为ｄ≤２ｍｍ和ｄ＞２ｍｍ两
级，然后利用根系分析系统获取沙蒿根系的根长、根
表面积、根体积等参数。根系生物量的测定采用烘干
法，把根放入烘箱中，在８０℃条件下烘干至恒重，然
后称其干重。
１．２．２　黑沙蒿根系生长量测定　在半固定沙丘，分
别在沙丘的迎风面下部、中部、沙丘顶部、背风面中部
和下部选择大小相近，生长旺盛，平均高度为６０ｃｍ
的黑沙蒿各３株。于２００７年４月按十字交叉法分别
在距植株水平距离为２０，４０，６０ｃｍ的位置埋置灌沙
的土芯网。土芯网采用尼龙沙网缝制而成，长１２０
ｃｍ，直径５０ｍｍ。于２００７年１１月按０－２０，２０－４０，
４０－６０，６０－８０，８０－１００，１００－１２０ｃｍ的深度进行
分层取根。把根装入袋中，带回实验室，在８０℃条件
下把根放入烘箱中烘干至恒重，然后称其干重。
１．２．３　数据处理与统计方法　采用 Ｅｘｃｅｌ　２００３、
ＤＰＳ　ｖ３．１、ＳｉｇｍａＰｌｏｔ　１０．０对试验数据进行统计、分
析、制图等。
２　结果与分析
２．１　根系形态与分布特征
２．１．１　黑沙蒿根生物量在土壤中的分布特征　生物
量是衡量植物群落环境贡献的重要指标之一，也是植
物群落最重要的数量特征之一，它直接反映了生态系
统生产者的物质生产量，是生态系统生产力的重要体
现，也体现了群落结构、环境以及人类活动等因素的综
合作用结果，反映了群落的生长状况。土壤不同深度
的根系生物量，可以反映该植物在某一土层深度的生
长能力和积累的生物量，而积累的生物量越多，说明在
该层中利用土壤营养、水分和微量元素的能力越强。
０２１ 　　　　　　　　　　　　 　　　　　水 土 保 持 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第１７卷
试验结果（图１、图２）表明：１～５年生的黑沙蒿
根系平均生物量分别为２．６３ｇ／株、５．３６ｇ／株、１５．４４
ｇ／株、２４．９４ｇ／株和３３．０６ｇ／株。１年生黑沙蒿根系
在０－１００ｃｍ土层范围内均有分布，但主要分布在０
－２０ｃｍ土层，其生物量占总根生物量的８１．３３％，而
０－４０ｃｍ土层内的根系生物量则占到总生物量的
９４．９６％，黑沙蒿根系生物量在不同土层的分布范围
为０．０３～２．１４ｇ／株，其最大根生物量分布在０－２０
ｃｍ土层，最小根生物量分布在８０－１００ｃｍ土层。２
年生黑沙蒿根系分布在０－１００ｃｍ土层范围，其最大
根系生物量分布在０－２０ｃｍ土层，占总根生物量的
７４．２４％，最小生物量分布在８０－１００ｃｍ土层，占总
跟生物量的１．３８％，０－４０ｃｍ土层根生物量则占总
跟生物量的８４．６５％，黑沙蒿根系生物量在不同土层
的分布范围为０．０７～３．５８ｇ／株。３年生沙蒿根系分
布在０－１６０ｃｍ的土层范围，０－２０ｃｍ土层根生物
量占总根生物量的７２．９５％，０－４０ｃｍ土层根生物量
占总跟生物量的８８．６０％，而０－６０ｃｍ土层内的根
系生物量则占到总生物量的９３．５２％，黑沙蒿根系生
物量在不同土层的分布范围为０．０４～１１．４８ｇ／株，其
最大根系生物量分布在０－２０ｃｍ土层，最小生物量
分布在１４０－１６０ｃｍ土层。４年生黑沙蒿根系分布
在０－１８０ｃｍ的土层范围，在０－２０ｃｍ土层根生物
量占总根生物量的６４．８９％，０－４０ｃｍ土层根生物量
占总跟生物量的８１．９５％，而０－６０ｃｍ土层内的根
系生物量则占到总生物量的９４．２３％，黑沙蒿根系生
物量在不同土层的分布范围为０．０１～１６．１９ｇ／株，其
最大根系生物量分布在０－２０ｃｍ土层，最小生物量
分布在１６０－１８０ｃｍ土层。５年生黑沙蒿根系分布
在０－２００ｃｍ的土层范围，在０－２０ｃｍ土层根生物
量占总根生物量的５４．３３％，０－４０ｃｍ土层根生物量
占总跟生物量的７３．６２％，而０－６０ｃｍ土层内的根
系生物量则占到总生物量的８１．３４％，黑沙蒿根系生
物量在不同土层的分布范围为０．０２～１８．１２ｇ／株，其
最大根系生物量分布在０－２０ｃｍ土层，最小生物量
分布在１８０－２００ｃｍ土层。不同年龄的黑沙蒿根系
生物量变化范围及其在各土层中的分布规律各不相
同。随着年龄的递增不同土层间根系生物量的变化
幅度增大，在一定时期达到最大值，然后逐渐下降并
趋于稳定 ［４］。在垂直方向上黑沙蒿根系分布随着年
龄的增加也向深层土壤延伸，但随着土层深度的增加
生物量呈指数递减。黑沙蒿根系主要分布在０－６０
ｃｍ土层，在０－２０ｃｍ土层，黑沙蒿根系生物量占根
总生物量百分比１年生 ＞２年生 ＞３年生 ＞４年
生 ＞５年生；在２０－６０ｃｍ土层，根系生物量百分比
则随着年龄的增大出现先增大后减少的趋势。用
ＤＰＳ对数据进行方差分析结果表明，在０－６０ｃｍ土
层根系生物量分布有显著差异，６０ｃｍ以下根系生物
量分布差异性不显著。
图１　根系在不同土层比例
图２　根系生物量在各土层分布
２．１．２　黑沙蒿根长在土壤中的变化特征　１～５年
生黑沙蒿根系平均根长分别为６０４．４９，１　１３３．７０，４
１０４．８２，５　５２１．６６，６　７０５．２３ｍｍ，不同年龄的黑沙蒿
根长变化范围及其在各土层中的分布规律各不相同。
随着年龄的递增不同土层间根长的变幅增大，但随着
土壤深度的增加黑沙蒿根长成幂函数递减，黑沙蒿根
长的分布规律与根系生物量的分布较为相似，其主要
分布也集中在０－６０ｃｍ土层（如图３）。
图３　根长在不同土层的分布
１年生黑沙蒿根系根长主要分布在０－２０ｃｍ土
层，其根长占总根长的７９．３１％，而０－４０ｃｍ土层内
的根系根长则占到总根长的９０．７１％，黑沙蒿根系根
长在不同土层的分布范围为４２．４３～６７３．６６ｍｍ，其
最大根长分布在０－２０ｃｍ土层，最小根长分布在８０
－１００ｃｍ土层。２年生黑沙蒿根系根长在０－２０ｃｍ
１２１第４期 　　　　　　康博文等：陕北毛乌素沙漠黑沙蒿根系分布特征研究
土层，其根长占总根长的７３．０７％，而０－４０ｃｍ土层
内的根系根长则占到总根长的８９．１２％，黑沙蒿根系
根长在不同土层的分布范围为３４．２７～１　０７２．２４
ｍｍ，其最大根长分布在０－２０ｃｍ土层，最小根长分
布在８０－１００ｃｍ土层。３年生黑沙蒿根系根长在０
－２０ｃｍ土层的根长百分比为６６．３９％，而０－４０ｃｍ
土层内的根系根长则占到总根长的８１．８３％，黑沙蒿
根系根长在不同土层的分布范围为５４．９３～３　３６４．１３
ｍｍ，其最大根长分布在０－２０ｃｍ土层，最小根长分
布在１４０－１６０ｃｍ土层。４年生黑沙蒿根系在０－２０
ｃｍ土层内根系根长占总根长的５８．６５％，０－４０ｃｍ
土层根长占总根长的７８．９９％，而在０－６０ｃｍ土层
内的根系根长则占到总根长的８７．７８％，黑沙蒿根系
根长在不同土层的分布范围为２５．３９～３　８３０．８８
ｍｍ，其最大根长分布在０－２０ｃｍ土层，最小比根长
分布在１２０－１４０ｃｍ土层。５年生黑沙蒿根系在０－
２０ｃｍ土层根系根长占总根长的５４．４６％，在０－４０
ｃｍ土层根长占总根长的７５．５３％，而在０～６０ｃｍ土
层内的根系根长则占到总根长的８４．７６％，黑沙蒿根
系根长在不同土层的分布范围为２８．３７～３　８２８．０１
ｍｍ，其最大根长分布在０－２０ｃｍ土层，最小根长分
布在１６０－１８０ｃｍ土层。
比根长是根长和生物量的比值，可以表征根系收
益和花费的关系。比根长是关键的根系性状之一，它
决定了根系吸收水分和养分的能力，是反映细根生理
功能的一个重要指标，并且与根系功能、根系分泌物、
根系寿命、根系呼吸、根系可塑性和根系增殖等密切
相关。植物根系吸收水分和养分的能力更多的取决
于根长而不是生物量，具有较大比根长的植物在根系
生物量投入方面比具有较小比根长的植物更具有效
率［５］，研究植物比根长对于了解根系功能和探明其生
物量分配策略具有重要意义。
１～５年生的黑沙蒿０－２００ｃｍ土层平均比根长分
别为９２９．２４，８０４．１６，７１４．８２，５６０．７９，６６３．８７ｍｍ／ｍｇ，
不同年龄的黑沙蒿比根长变化范围及其在各土层中的
分布规律各不相同。１年生沙蒿比根长分布范围为
１９３．５９～１７　７２０．３７ｍｍ／ｍｇ，其最大比根长分布在８０
－１００ｃｍ土层，最小比根长分布在０－２０ｃｍ土层。２
年生黑沙蒿比根长分布范围为２２９．２８～１　８１９．７０ｍｍ／
ｍｇ，其最大和最小比根长分别分布在８０－１００ｃｍ土层
和０－２０ｃｍ土层。３年生黑沙蒿比根长分布范围为
２０３．５７～１　５３１．５０ｍｍ／ｍｇ，其最大和最小比根长分别
分布在１４０－１６０ｃｍ土层和０－２０ｃｍ土层。４年生黑
沙蒿比根长分布范围为２０５．９６～９４９．２０ｍｍ／ｍｇ，其
最大和最小比根长分别分布在８０－１００ｃｍ土层和
２０－４０ｃｍ土层。５年生黑沙蒿比根长分布范围为
１９４．２１～１　２８２．９３ｍｍ／ｍｇ，其最大和最小比根长分
别分布在１４０－１６０ｃｍ土层和０－２０ｃｍ土层。黑沙
蒿根比根长在０－２００ｃｍ土层随土层加深而增加，二
者呈正相关关系（如图３－５）。
比根长能反映植物对不同生境的适应特征，本文
通过对１～５年生黑沙蒿比根长变化特征的研究发
现，０－２００ｃｍ土层平均比根长为１年生＞２年生＞３
年生＞４年生＞５年生，５个年龄段的黑沙蒿中１年
生黑沙蒿单位生物量构建的根长最大，因此比根长最
大，５年生黑沙蒿用以构建其根系的碳投入最多，但
是其比根长却最小。５个年龄段的黑沙蒿用以构建
根长的生物量投入效率从高到低依次为１年生＞２
年生＞３年生＞４年生＞５年生。而相同年龄段的黑
沙蒿在不同土层其比根长也各不相同，这不仅说明了
植物对其生存环境具有较高的可塑性，同时也说明了
土壤环境条件的差异影响着植物根系的生长。
２．２　根生长量在不同土层中的变化
土壤条件和外部环境的变化决定着植物根系的
生长和分布，在同一沙丘上随着坡向、坡位的不同黑
沙蒿根系年生长量变化范围及其在垂直和水平方向
上的分布规律亦各不相同。在半固定沙丘迎风面下
部、中部、沙丘顶部、背风面中部和下部黑沙蒿根系的
年生长量分别为７　３７５．２５，８　５１７．２５，５　５７６．００，１４
８９３．５０，１４　３０４．７５ｇ／（ｍ·ａ），黑沙蒿根系的年生长
量背风面＞迎风面＞沙丘顶部。
在从垂直方向上，黑沙蒿根系的年生长量随土层
的增加呈现先增大后减小的变化趋势，其根生长量主
要集中分布在０－６０ｃｍ土层（如图５）；在半固定沙
丘迎风面下部，根生长量的主要集中分布在２０－８０
ｃｍ土层，其根生长量占总根生长量的６３．８３％，根生
长量最大值为１　９９０．５０ｇ／（ｍ·ａ），出现在６０－８０
ｃｍ的土层内。在沙丘迎风面中部，根生长量的主要
集中分布在０－６０ｃｍ土层，其根生长量占总根生长
量的６１．３６％，根生长量最大值为１　９７６．５０ｇ／（ｍ·ａ），
出现在２０－４０ｃｍ的土层内。在沙丘顶部，根生长量
的主要集中分布在０－６０ｃｍ土层，其根生长量占总根
生长量的５８．８２％，根生长量最大值为１　１５２．５０ｇ／（ｍ
·ａ），出现在４０－６０ｃｍ的土层内。在背风面中部，
根生长量的分布较为分散，以２０－４０ｃｍ土层内的根
生长量分布为最大，其量值为２　９３０．００ｇ／（ｍ·ａ），
占总根生长量的１９．６７％。在背风面下部，根生长量
的主要集中分布在０－６０ｃｍ土层，其根生长量占总
根生长量的６５．２９％，根生长量最大值为４　１３９．００ｇ／
（ｍ·ａ），出现在２０－４０ｃｍ的土层内。
２２１ 　　　　　　　　　　　　 　　　　　水 土 保 持 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第１７卷
图４　比根长在土层的分布
图５　根系生长量水平分布
在水平方向上，黑沙蒿根系的年生长量随距沙蒿
植株距离的增大而逐渐减小，其根生长量主要集中分
布在距黑沙蒿植株０－４０ｃｍ的范围内（如图６）。在
半固定沙丘迎风面下部，根生长量的主要集中分布在
距植株２０－４０ｃｍ的范围内，其根生长量为２　４６７ｇ／
（ｍ·ａ），占总根生长量的４２．９４％，在距植株０－４０
ｃｍ的范围内，其根生长量占总根生长量的７５．９９％。
在沙丘迎风面中部，根生长量的主要集中分布在距植
株０－２０ｃｍ的范围内，其根生长量为３　９４６．５０ｇ／
（ｍ·ａ），占总根生长量的４８．７７％，在距植株０－４０
ｃｍ的范围内，其根生长量占总根生长量的７６．７７％。
在沙丘顶部，根生长量的主要集中分布在距植株０－
２０ｃｍ的范围内，其根生长量为２　０８６．５０ｇ／（ｍ·ａ），
占总根生长量的３６．２７％，在距植株０－４０ｃｍ的范
围内，其根生长量占总根生长量的７２．１９％。在背风
面中部，根生长量的主要集中分布在距植株０－２０
ｃｍ的范围内，其根生长量为５　７８８．７５ｇ／（ｍ·ａ），占
总根生长量的３９．４０％，在距植株０－４０ｃｍ的范围
内，其根生长量占总根生长量的７０．４７％。在背风面
下部，根生长量的主要集中分布在距植株０－２０ｃｍ
的范围内，其根生长量为７　７６０．００ｇ／（ｍ·ａ），占总
根生长量的３８．７４％，在距植株０－４０ｃｍ的范围内，
其根生长量占总根生长量的７２．１７％。
３　结 论
（１）不同年龄的黑沙蒿根系生物量变化范围及其
在各土层中的分布规律各不相同。黑沙蒿根系生物量
随着年龄的增加而增加，在一定时期达到最大值，然后
逐渐下降并趋于稳定，其根系分布也随年龄的增加向
深层土壤延伸，在垂直方向上，根生物量随深度增加成
指数递减。１～５年生黑沙蒿根系主要分布在０－６０
ｃｍ土层，在０－２０ｃｍ土层，黑沙蒿根系生物量占根总
生物量百分比１年生 ＞２年生 ＞３年生 ＞４年生
＞５年生；在２０－６０ｃｍ土层，根系生物量百分比则随
着年龄的增大出现先增大后减少的趋势。
图６　根系生长量水平分布
（２）黑沙蒿根长的变化特征与其根生物量的分
布规律较为相似，１～５年生黑沙蒿根长主要分布也
集中在０－６０ｃｍ土层，而且随着年龄的增加不同土
层间根长的变幅增大，但随着土壤深度的增加黑沙蒿
根长成指数递减。
（３）比根长能反映植物对不同生境的适应特征，
通过对１～５年生黑沙蒿比根长变化特征的研究得
出：０－２００ｃｍ土层平均比根长为１年生＞２年生＞３
年生＞４年生＞５年生，５个年龄段的黑沙蒿中１年
生单位生物量构建的根长最大，因此比根长最大，５
年生黑沙蒿用以构建其根系的碳投入最多，但是其比
根长却最小。５个年龄段的黑沙蒿用以构建根长的
生物量投入效率从高到低依次为１年生＞２年生＞３
年生＞４年生＞５年生。而相同年龄段的黑沙蒿在不
同土层其比根长也各不相同，这不仅说明了植物对其
生存环境具有较高的可塑性，同时也反映了土壤环境
条件存在差异。
参考文献：
［１］　赵忠，李鹏．渭北黄土高原主要造林树种根系分布特征
及抗旱性研究［Ｊ］．水土保持学报，２００２，１６（１）：９６－１０７．
［２］　孙多．苏南丘陵天然次生栎林根系分布特征和生物量结
构的研究［Ｍ］／／中国森林生态系统定位研究．哈尔滨：
东北林业大学出版社，１９９４：５１７－５２３．
［３］　樊小林，李生秀．植物根系的提水作用［Ｊ］．西北农业大
学学报，１９９７，２５（５）：７５－８１．
［４］　李凌浩，林鹏．武夷山甜槠林细根生物量和生长量研究
［Ｊ］．应用生态学报．１９９８，９（４）：３３７－３４０．
［５］　Ｅｉｓｓｅｎｓｔａｔ　Ｄ　Ｍ．Ｃｏｓｔｓ　ａｎｄ　ｂｅｎｅｆｉｔｓ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｒｏｏｔｓ
ｏｆ　ｓｍａｌ　ｄｉａｍｅｔｅｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｌａｎｔ　Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ，１９９２，
１５：７６３－７８２．
３２１第４期 　　　　　　康博文等：陕北毛乌素沙漠黑沙蒿根系分布特征研究