全 文 ：第 24卷　第 3期 干　旱　区　资　源　与　环　境 Vol.24　No.3
2010年 3月 JournalofAridLandResourcesandEnvironment Mar.2010
文章编号:1003-7578(2010)03-158-04
毛乌素沙地沙柳与柠条根系分布特征对比＊
张莉 , 吴斌 , 丁国栋 , 张宇清
(北京林业大学水土保持学院 ,教育部水土保持与荒漠化防治重点实验室,北京 100083)
　　提　要:采用土柱法对毛乌素沙地沙柳与柠条的根系进行了研究。研究表明:沙柳与柠条均为主根型植
物 ,沙柳的水平根更为发达。三年生沙柳根系水平分布在距树基 160cm范围内的土层中 , 距树基 0 ～ 40cm范
围内根系分布最多 , 占总根量的 78.73%;柠条根系水平分布在距树基 60cm范围内的土层中 , 占总根量的 78.
58%。沙柳根系垂直分布在 60cm土层以上 ,而柠条根系垂直分布在 30cm至 90cm土层之间。
关键词:毛乌素沙地;沙柳;柠条;根系
中图分类号:Q948　　　　　　文献标识码:A
　　根是植物直接与土壤接触的营养器官 ,也是植物生物量的重要组成部分。根系不仅可与土壤颗粒形
成根网 ,将植物体牢牢地固定于土壤中 ,起到保持水土 、固定流沙的作用 ,而且可通过根系不断地从土壤中
吸收并获得水分和养分来满足植物生长发育 [ 1] 。沙生植物长期处于沙面流动 、高温和干旱的严酷生境
中 ,根系是首当其冲最敏感部位 ,为适应环境植物具有强大的侧根和较深的垂直根系 [ 2, 3] 。因而 ,研究沙
生植物的根系结构 、生长情况 ,对认识干旱环境下植物适应机理 ,揭示其水分的吸收及利用特征具有重要
意义。
沙柳(Salixpsammophila)是杨柳科的一种中生灌木 ,在毛乌素沙地广泛分布 ,是该地区流动沙丘边缘
和半流动沙丘分布最广的灌木型先锋植物之一。沙柳较耐旱 ,抗沙埋 ,生长迅速 , 在流动 、半流动沙丘甚
至形成纯群落 ,为毛乌素沙地优良的固沙树种 [ 4, 5] 。柠条(CaraganaKorshinski)是豆科锦鸡属的旱生落叶
灌木 ,其生态适应性强 ,具有很强的防风固沙能力 ,是干旱 、半干旱地区重要的固沙灌木造林树种之一 ,还
可以保持水土 、美化环境 、提供优质饲草 、进行综合利用 ,不仅生态价值高 ,而且经济效益好[ 6] 。柠条不但
抗旱性强 ,而且抗热性极强 ,还具很强的抗寒性 ,能抵御 -30 ～ -40℃的严寒 [ 7] 。文中通过对毛乌素沙地
沙柳和柠条根系的对比研究 ,初步分析了沙柳和柠条根系的不同特性 ,对今后在沙区营造人工灌木林具有
重要的理论指导意义 。
1　研究区概况
　　盐池县位于宁夏回族自治区东部 ,地理坐标北纬 37°04′～ 38°10′,东经 106°30′～ 107°41′。盐池县北
与毛乌素沙地相连 ,南靠黄土高原 ,在地理位置上属于一个典型的过渡地带 。即自南向北地形上是从黄土
高原向鄂尔多斯台地(沙地)过渡地带 ,在气候上是从半干旱区向干旱的过渡地带 ,在植被上是从干草原
向荒漠的过渡地带 ,在资源利用上是从农区向牧区过渡地带。这种地理上的过渡性造成了本县自然条件
资源的多样性和脆弱性特点。盐池县主要为剥蚀的准平原地形 ,全县地势南高北低 ,海拔高度在 1295 ～
1951m之间 ,南北明显地分为黄土丘陵和鄂尔多斯缓坡丘陵两大地貌单元。该县属于典型中温带大陆性
气候 ,年均气温 8.1℃,极端最高温为 34.9℃,极端最低温为 -24.2℃,年均无霜期为 165d, 年降水仅 250
～ 350mm,从东南向西北递减 。土壤类型以灰钙土为主 ,其次是黑垆土和风沙土 ,此外还有黄土 ,少量的
盐土 、白浆土等 [ 8]
＊ 收稿日期:2008-12-30。
基金项目:国家科技支撑课题(2006BAD26B03)资助。
作者简介:张莉(1984-),女 ,硕士研究生;研究方向:水土保持与荒漠化防治。 E-mail::zhangli1326@ 163.com.
通讯作者:丁国栋(1963-),男 ,内蒙古赤峰人 ,教授;研究方向:荒漠化防治 、工程绿化;E-mail:dch1999@263.net.
DOI :10.13448/j.cnki.jal re.2010.03.023
2　研究方法
2.1　样地选择
实验于 2007年 8月进行 。实验地选在宁夏盐池荒漠生态系统定位观测站 。研究区范围内广泛分布
有流动 、半固定和固定沙丘 、丘间低地 、盐碱低地 、平沙地 、硬沙梁地等 ,地表堆积物绝大部分为第四系风积
沙 ,覆沙厚度为 0.7 ～ 2.5m。
沙柳样地为丘间地 ,沙柳为 3年生 ,行式种植 ,株行距 2.5＊5m,平均冠幅 2.2＊2m,平均萌蘖数 66
枝 。土壤容重为 1.55g/cm3。
柠条样地为丘间地 ,行式种植 ,株行距 1＊5m,柠条平均冠幅 1.2＊1.2m,平均萌蘖数 35枝。林带中
间偶见地锦 、狗尾草 、蒺藜 、猪毛菜等植物 。土壤容重为 1.39g/cm3。
2.2　研究方法
所选沙柳样地与柠条样地为长期观测样地 ,布设有铝管 ,每月上中下旬用中子仪取土壤水分数据 ,长
期观测样地土壤水分动态 。
分别在沙柳样地和柠条样地中心位置挖土壤剖面 ,深度以根系明显稀疏为限。剖面宽 100cm,深
90cm,然后以长 20cm、宽 100cm,高 30cm的体积取土柱 ,按照从左到右 ,先上后下的顺序 。将每个土柱中
的沙土筛去 ,拣取所有根 ,装入自封袋中。带回室内 ,冲洗干净 ,晾干 ,用游标卡尺测量根系直径 ,并记录各
径级的数目 ,然后在 80℃的烘箱中烘至恒重 ,求得各剖面的根量。以 20＊30＊100cm土柱内根数的平均
值代表该层次的根数 。
每个样地做 3次重复 ,取 3次数据的平均值进行分析 。
3　结果分析
3.1　沙柳样地和柠条样地土壤水分状况分析
通过对沙柳样地和柠条样地的实地观测 , 8月份各层的平均
含水量(表 1)。由表 1可以看出 ,在 60cm土层以内 ,柠条样地水
分要稍高于沙柳样地 , 60cm以后 ,明显低于沙柳样地 。沙柳样地
在 60cm土层以上 ,水分含量有所起伏 ,而 60cm以后水分含量明
显增大 ,且随着深度的增加 ,水分含量也逐渐增加 ,说明沙柳对水
分的吸收利用主要以浅层和中层为主 ,而对稍深的地下水利用较
少 。柠条样地土壤水分随着土层深度的增加而逐渐增加 ,在 60cm
表 1　沙柳样地和柠条样地水分情况
Tab.1 MoistureregimeinSalixpsammophyla
plotandCaraganaKorshinsiplot
深度(cm) 沙柳样地 柠条样地
0-20 2.46 2.56
20-40 3.07 3.05
40-60 3.37 3.56
60-80 4.26 3.97
80-100 4.52 4.07
100-120 4.95 4.25
120-140 5.27 4.65
140-160 5.35 4.87
土层以下小于沙柳样地 ,说明柠条以利用中层地下水为主。
3.2　沙柳和柠条根系分布对比分析
图 1　沙柳与柠条根系水平分布
Fig.1RoothorizontaldistributionofSalix
psammophylaandCaraganaKorshinsi
侧根数的多少直接关系到根系吸收养分 、
水分 、微量元素的能力和耐瘠薄 、抗旱性的强
弱 [ 9] 。同一植物在不同的生长环境条件下 ,侧
根总数越多 ,根系体积和表面积相对越大 ,越
有利于根系吸收多的水分 、养分和微量元素供
给地上部分 ,促进整株植物的生长:这说明侧
根分布越多 ,其植物所在的生长环境越适合植
物的生长[ 10] 。
据野外实地调查 ,沙柳属于主根型植物 ,
水平根也非常发达 ,在地表 5cm以下就有分
布 。柠条主根发达 , 深入土层 ,为垂直根系。
在水平 0 ～ 20cm,垂直 0 ～ 30cm范围内有大量
的毛根 、侧根向四周延伸。根系的这种分布特
点有利于在干旱的生境中最大限度的吸收水
分和养分。
·159·第 3期 张莉 等　毛乌素沙地沙柳与柠条根系分布特征对比
图 2　沙柳与柠条根系与水平距离的函数曲线
Fig.2 Thefunctioncurvesofplantrootandhorizontaldistance
3.2.1　沙柳和柠条根系水平分布
由图 1可知 ,三年生沙柳根系主要分布
在半径为 160cm范围内的土层中 ,水平距树
基 0 ～ 40cm的范围内根系分布最多 ,占总根
量的 78.73%。柠条根系主要分布在距树基
0 ～ 60cm范围内 ,占总根量的 78.58%。距
树基越远 ,根量所占比例就越小 。沙柳和柠
条的根量分布与水平距离之间满足不同的函
数关系 ,函数变化曲线(图 2)。
由图 2可知 ,沙柳的根量随着距树基的
水平距离的增大呈乘幂函数关系减少 ,柠条
的根量随着距树基的水平距离的增加呈指数
函数减少。具体方程为:
沙柳　y=6072.9x-1.5825　R2 =0.9778
柠条　y=102.05e-0.0335x　R2 =0.9572
3.2.2　沙柳与柠条根系空间分布
沙柳和柠条的空间分布见图 3、图 4。总
体来说 ,沙柳的根系重量在各层中随着土层
厚度的增加而逐渐减少 ,柠条根系重量在各
土层中随着土层厚度的增加呈现先增加后减
少的趋势 ,即根量在垂直方向上呈两头小 、中
间大的梭形分布 。
沙柳和柠条垂直根系都很发达 ,向下直
伸 ,但随土层深度的增加 ,沙柳柠条的根系分
布差异很大。沙柳的根系主要分布在 0 ～
图 3　沙柳根系空间分布图
Fig.3 RootspatialdistributionofSalixpsammophyla
30cm的深度范围内 ,根量占总根量的 53.
99%, 30 ～ 60cm范围内次之 , 占总根量的
35.09%, 60 ～ 90cm深度内分布最少 ,只占
10.92%。说明沙柳对浅层地下水利用较
多 ,这和沙柳样地土壤水分变化特征一致 。
柠条的根系在土层 0 ～ 30cm深度内分布很
少 ,只占 3.77%,主要为毛根;30 ～ 60cm深
度范围内的根量占总根量的 58.79%, 60 ～
90cm范围内次之 ,占总根量的 37.44%。
说明柠条用来吸收水分的根系分布在 30 ～
90cm,和柠条样地的土壤水分变化特征一
致 。
4　结论
　　(1)沙柳与柠条均为主根型植物 ,沙柳
的水平根更为发达。
(2)三年生沙柳根系水平分布在距树基 160cm范围内的土层中 ,距树基 0 ～ 40cm范围内根系分布最
多 ,占总根量的 78.73%;柠条根系水平分布在距树基 60cm范围内的土层中 ,占总根量的 78.58%。
(3)在垂直分布上来看 ,沙柳根系主要分布在 0 ～ 30cm的土层范围内 ,根量占总根量的 53.99%;柠条
根系主要分布在 30 ～ 60cm深度土层范围内 ,根量占总根量的 58.79%。
沙柳与柠条根系的空间分布格局与其各自生理生态学特征和对不同层次土壤水分的利用有关 ,是长
·160· 干　旱　区　资　源　与　环　境 第 24卷
图 4　柠条根系空间分布图
Fig.4 RootspatialdistributionofCaraganaKorshinskii
期适应自然环境的过程中所形成的特点 。
不同植物因其各自生态位不同 ,其根系分别
占据不同的生态空间 ,这是植物对有效水土
资源的合理利用的反映 [ 1] 。毛乌素沙地降
水量少 ,每次降雨一般入渗不超过 30mm,
降雨结束后就会在很短的时间内蒸发 ,沙柳
发达的水平浅根系 ,可利用土壤表层储水 ,
降水后也可及时补给;而柠条则主要利用其
庞大的根网维持水分供应 ,充分利用土壤表
层和中层的水分 。在实际造林中 ,应该注意
到沙柳和柠条根系的不同特征 ,在不同的土
壤水分条件下 ,营造不同的物种 ,扬长避短 ,
使其更好的生长 ,最大限度的发挥防风固沙
效益。
参考文献
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RootdistributioncharacteristicsofSalixpsammophylaandCaraganaKorshin-
skiinMuUssandyland
ZHANGLi, WUBin, DINGGuodong, ZHANGYuqing
(KeyLaboratoryofSoilandWaterConservationandCombatingDesertification;MinistryofEducation;CollegeofSoilandWaterConservation, Beijing
ForestryUniversity, Being100083, P.R.China)
Abstract:ThispapercoverstheresearchesabouttherootdistributioncharactersofSalixpsammophylaandCara-
ganaKorshinskiinMuUssandyland.Researchshowed:BothSalixpsammophylaandCaraganaKorshinskiare
taproottypeplants, andSalixpsammophylahasmoredevelopedlateralroot.Forathree-year-oldSalixpsam-
mophyla, thehorizontalrangeofrootsystemcanreacharadiusof160cm, andmainlyin40cmwhichcanac-
countfor78.73%;TherootofCaraganaKorshinskiismainly60cminradius, andwhichaccountfor78.58%.
RootofSalixpsammophylaismainlylessthan60cmindepth, andforCaraganaKorshinski, thereisamassof
rootin30-90 cmsoillayer.
Keywords:MuUssandyland;Salixpsammophyla;CaraganaKorshinski;root
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