全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿源卷 第 愿期摇 摇 圆园员源年 源月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
海洋浮游纤毛虫生长率研究进展 张武昌袁李海波袁丰美萍袁等 渊员愿怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城市森林调控空气颗粒物功能研究进展 王晓磊袁王摇 成 渊员怨员园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
雪地生活跳虫研究进展 张摇 兵袁倪摇 珍袁常摇 亮袁等 渊员怨圆圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
黄河三角洲贝壳堤岛叶底珠叶片光合作用对 悦韵圆浓度及土壤水分的响应
张淑勇袁夏江宝袁张光灿袁等 渊员怨猿苑冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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米槠人促更新林与杉木人工林叶片及凋落物溶解性有机物的数量和光谱学特征
康根丽袁杨玉盛袁司友涛袁等 渊员怨源远冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
利用不同方法测定红松人工林叶面积指数的季节动态 王宝琦袁刘志理袁戚玉娇袁等 渊员怨缘远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
环境变化对兴安落叶松氮磷化学计量特征的影响 平摇 川袁王传宽袁全先奎 渊员怨远缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土塬区不同土地利用方式下深层土壤水分变化特征 程立平袁刘文兆袁李摇 志 渊员怨苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
土壤水分胁迫对拉瑞尔小枝水分参数的影响 张香凝袁孙向阳袁王保平袁等 渊员怨愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
遮荫处理对臭柏幼苗光合特性的影响 赵摇 顺袁黄秋娴袁李玉灵袁等 渊员怨怨源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
漓江水陆交错带典型立地根系分布与土壤性质的关系 李青山袁王冬梅袁信忠保袁等 渊圆园园猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
梭梭幼苗的存活与地上地下生长的关系 田摇 媛袁塔西甫拉提窑特依拜袁李摇 彦袁等 渊圆园员圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎
模拟酸雨对西洋杜鹃生理生态特性的影响 陶巧静袁付摇 涛袁项锡娜袁等 渊圆园圆园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
岩溶洞穴微生物沉积碳酸钙要要要以贵州石将军洞为例 蒋建建袁刘子琦袁贺秋芳袁等 渊圆园圆愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
桂东北稻区第七代褐飞虱迁飞规律及虫源分析 齐会会袁张云慧袁蒋春先袁等 渊圆园猿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
鄱阳湖区灰鹤越冬种群数量与分布动态及其影响因素 单继红袁马建章袁李言阔袁等 渊圆园缘园冤噎噎噎噎噎噎噎噎
雪被斑块对川西亚高山两个森林群落冬季土壤氮转化的影响 殷摇 睿袁徐振锋袁吴福忠袁等 渊圆园远员冤噎噎噎噎噎
小秦岭森林群落数量分类尧排序及多样性垂直格局 陈摇 云袁王海亮袁韩军旺袁等 渊圆园远愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
圆园员圆年夏季挪威海和格陵兰海浮游植物群落结构的色素表征 王肖颖袁张摇 芳袁李娟英袁等 渊圆园苑远冤噎噎噎噎
云南花椒园中昆虫群落特征的海拔间差异分析 高摇 鑫袁张立敏袁张晓明袁等 渊圆园愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
人工湿地处理造纸废水后细菌群落结构变化 郭建国袁赵龙浩袁徐摇 丹袁等 渊圆园怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
极端干旱区尾闾湖生态需水估算要要要以东居延海为例 张摇 华袁张摇 兰袁赵传燕 渊圆员园圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
秦岭重点保护植物丰富度空间格局与热点地区 张殷波袁郭柳琳袁王摇 伟袁等 渊圆员园怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
太阳辐射对黄河小浪底人工混交林净生态系统碳交换的影响 刘摇 佳袁同小娟袁张劲松袁等 渊圆员员愿冤噎噎噎噎噎
黄土丘陵区油松人工林生态系统碳密度及其分配 杨玉姣袁陈云明袁曹摇 扬 渊圆员圆愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
湘潭锰矿废弃地不同林龄栾树人工林碳储量变化趋势 田大伦袁李雄华袁罗赵慧袁等 渊圆员猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
湘南某矿区蔬菜中 孕遭尧悦凿污染状况及健康风险评估 吴燕明袁吕高明袁周摇 航袁等 渊圆员源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
北京市主要建筑保温材料生命周期与环境经济效益评价 朱连滨袁孔祥荣袁吴摇 宪 渊圆员缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎
城市地表硬化对银杏生境及生理生态特征的影响 宋英石袁李摇 锋袁王效科袁等 渊圆员远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆苑远鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢圆怨鄢圆园员源鄄园源
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 冷杉红桦混交林雪要要要冷杉是松科的一属袁中国是冷杉属植物最多的国家袁约 圆圆 种 猿 个变种遥 冷杉常常在高纬度
地区至低纬度的亚高山至高山地带的阴坡尧半阴坡及谷地形成纯林袁或与性喜冷湿的云杉尧落叶松尧铁杉和某些松树
及阔叶树组成针叶混交林或针阔混交林遥 冷杉具有较强的耐阴性袁适应温凉和寒冷的气候袁土壤以山地棕壤尧暗棕
壤为主遥 川西尧滇北山区的冷杉林往往呈混交状态袁冷杉红桦混交林为其中重要的类型遥 雪被对冷杉林型冬季土壤
氮转化影响的研究对揭示高山森林对气候变化的响应及其适应机制提供重要的理论支持遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 8 期
2014年 4月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.8
Apr.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家“十二五冶科技支撑计划项目 (2012BAC16B03)
收稿日期:2013鄄03鄄13; 摇 摇 修订日期:2013鄄07鄄29
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: dmwang@ 126.com
DOI: 10.5846 / stxb201303130407
李青山, 王冬梅, 信忠保, 李扬, 任远.漓江水陆交错带典型立地根系分布与土壤性质的关系.生态学报,2014,34(8):2003鄄2011.
Li Qingshan, Wang D m, Xin Z B, Li Y, Ren Y.Root distribution in typical sites of Lijiang ecotone and their relationship to soil properties.Acta Ecologica
Sinica,2014,34(8):2003鄄2011.
漓江水陆交错带典型立地根系分布与土壤性质的关系
李青山, 王冬梅*, 信忠保, 李摇 扬, 任摇 远
(北京林业大学水土保持学院,水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室,北京 100083)
摘要:研究根系与土壤关系是发掘河岸带生态退化等问题内在原因的重要途径。 在漓江流域水陆交错带选取缓坡、陡坡、江心
洲、人工岸坡 4种典型立地类型,对不同土层深度的根长密度、根系生物量、比根长,以及根系特征与土壤有机质、全氮、有效磷
的关系进行了研究,旨在为漓江流域生态修复过程中植被恢复、植被配置、快速绿化材料选取提供科学依据。 结果表明:(1)同
一立地类型 0—10 cm土层和 10—20 cm土层比根长差异性不显著。 0—10 cm到 10—20 cm土层,各立地类型根长密度和根系
生物量密度均减小,但不同立地类型根长密度和根系生物量密度的差异程度逐渐缩小,表明地形、地表植物类型及生长状况对
根长密度分布的影响也随土层深度的增加而逐渐减小。 细根根长和生物量随着土壤深度的增加而减小。 (2)土壤有机质含量
差异性显著,分布规律为人工岸坡>陡坡>江心洲>缓坡;土壤全氮含量从大到小依次是人工岸坡、陡坡、缓坡、江心洲,其值分别
为:3.12、2.33、1.56、1.32 g / kg;土壤全氮与土壤有机质呈显著正相关。 江心洲和缓坡有效磷含量远远大于人工岸坡和陡坡,原
因是漓江水长期受人为洗漱影响,导致受江水干扰大的立地类型有效磷含量高。 (3)根长密度、比根长、根系生物量与有机质、
全氮含量呈正相关,与有效磷含量呈负相关,说明土壤根系越丰富,越有利于增加土壤有机质和全氮含量,但遏制了土壤有效
磷。 细根长度、生物量与根长密度在 0.01水平(双侧)上显著正相关,与根系生物量密度呈负相关。
关键词:漓江;水陆交错带;根长密度;比根长;根系生物量密度;土壤性质
Root distribution in typical sites of Lijiang ecotone and their relationship to
soil properties
LI Qingshan, WANG Dongmei*, XIN Zhongbao, LI Yang, REN Yuan
Soil and Water Conservation College of Beijing Forestry University, State Key Laboratory of Soil and Water Conservation and Desertification Prevention, Beijing
100083, China
Abstract: Studying the relationship between roots and soil is an important way to determine the fundamental reasons for
ecological degradation in areas of riverside belt. Concentrating on the problem of ecosystem degradation in the Lijiang River,
this paper explored the plant root distribution features of degraded ecosystems on the river鄄land ecotone. In the repair
process, root distribution characteristics are an important basis for the characterization of different herbs忆 soil and water
protection functions. Thus, there is an urgent need to carry out the study into the types of dominant herbaceous plant root
distribution in different sites on the Lijiang River ecotone. This paper studied the root characteristics, such as root length
density, specific root length and root biomass in different soil depths, and assessed the correlation between root
characteristics and soil organic matter, total nitrogen and available phosphorus. This research was conducted on gentle
slope, steep slope, middle bar and artificial bank slope from four typical site types on the river鄄land ecotone, which aimed
to provide a scientific basis for vegetation restoration, vegetation configuration and material selection of fast greening plants
during the process of ecological restoration. The result shows: Within each site type, the difference between specific root
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length in the 0—10 cm and 10—20 cm soil layer is not significant. From the 0-10 cm to 10-20 cm soil layer, the root
length density and root biomass decreased in each site type, but the difference between the root length density and root
biomass gradually decreased, which indicated that the effects of the terrain surface, types of plant and growth conditions on
the distribution of root length density gradually decr eases with the increase insoil depth. The fine root and root biomass also
decrease with the increase in soil depth. The difference in soil organic matter content is significant with the distribution
being bank slope > steep slope > middle bar > gentle slope. The total nitrogen content relationship is bank slope > steep
slope > gentle slope > middle bar, and the values separately are 3. 12 g / kg, 2. 33 g / kg, 1. 56 g / kg and 1. 32 g / kg,
respectively. Soil total nitrogen and soil organic matter show a significant positive correlation. Since Lijiang River water has
been affected by human activities for a long time, the available phosphorus content in the middle bar and gentle slope is
much greater than that in the bank slope and steep slope. Root length density, specific root length and root biomass are
positively correlated with organic matter and total nitrogen, and negatively correlated with available phosphorus. We can
therefore draw the conclusion that with more soil roots, there is more organic matter and total nitrogen, and less available
phosphorus. Fine root length and biomass have a significant positive correlation with root length density at 0.01 level ( two
tails), and show a negative correlation with root biomass density.
Key Words: Lijiang; land / inland water ecotone; root length density; specific root length; root biomass density;
soil properties
摇 摇 漓江是国家重点保护的黄金水道之一,是桂林
山水的精华,素有“桂林山水甲天下,百里漓江百里
画冶的美称,它是集饮用和旅游为一体的多功能河
流。 然而,随着旅游业的过度开发,近 40 年漓江纯
真古朴的自然景观出现了快速退化趋势,漓江水陆
交错带生态安全体系遭受严峻的挑战,漓江河漫滩、
岸滩侵蚀呈现加剧趋势[1鄄2]。 针对漓江面临的问题,
有关部门曾先后组织过一些小型的调查研究工作,
重点主要放在地质、水文方面[3],而对漓江流域水陆
交错带植物多样性、植物根系、土壤等研究较少,因
此迫切需要开展漓江流域水陆交错带生态修复
研究。
水陆交错带是内陆水体生态系统和陆地生态系
统之间的界面区[4],对经过水陆交错带的物质流和
能量流有拦截和过滤作用。 水陆交错带不同于森林
生态系统,由于水陆交错带土层薄、石砾含量高等特
点,根系在植物固定和保持土壤、养分循环、土壤结
构改善中起着更加重要的作用[5]。 关于根系研究的
重要性,早在 20 世纪 30 年代 Weaver 就较系统地阐
述过[6],但自然生态系统中植物根系和土壤关系的
研究却是直到 70年代以后。 随着实验技术的进步,
国内外学者将根长密度、根系生物量密度、比根长等
指标用于研究植物根系分布特征及其与土壤性状的
关系[7鄄11],并取得了一定的研究成果。 另外从水陆
交错带根系研究进展来看,国内外对水陆交错带植
物根系的特征分布和土壤性质的关系研究较少。 其
中国际对水陆交错带植物根系的研究相对较为全
面[12鄄14];国内对水陆交错带根系研究较少,主要集中
在净化污水[15]、根系特征[16鄄17]等方面。
漓江具有发育良好的水陆交错带,从灵川到阳
朔 83km河段,水陆交错带按坡度可以分为缓坡、陡
坡和人工岸坡,人工岸坡主要集中在城区,有浆砌石
等人工护岸措施,坡度一般大于 45毅;缓坡和陡坡一
般分布在离城区较远的河郊地区;江心洲是内陆水
体生态系统和陆地生态系统之间的界面区的另一种
形式。 本文对漓江水陆交错带退化区域 4 种立地类
型上植物根系、土壤进行调查,分析根长密度、根系
生物量密度、比根长与土壤有机质、全氮、有效磷之
间的关系,以期通过此研究,能更深入地了解漓江水
陆交错带根系组成、分布规律及其与土壤因子的相
互关系,为漓江流域植被恢复、生态建设提供基础
依据。
1摇 研究区域
研究区域位于广西桂林灵川县到阳朔县的漓江
水陆交错带,河段全长 83km。 漓江流域地处北回归
线以北的低纬度区,属湿热多雨的亚热带季风气候,
年均气温 17.8 益,降雨量丰富,年平均降雨量 1949.5
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mm;年日照时数 1243.5—1467.1 h,年平均相对湿度
为 73%—79%。 自灵川以下,桂林—阳朔以峰丛洼
地、峰林平原等喀斯特地貌为主,是世界亚热带喀斯
特发育最典型最完美的地区,为旅游重点河段,且人
类活动干扰严重,为生态修复重点区域,平均海拔
150 m,主要土壤类型为山地黄壤,土层薄、质地粗,
石砾含量高。 漓江流量从 9 月份开始下降,一直到
次年 2月份春雨降临,流量开始复苏,枯季结束[18]。
主要乔木树种为枫杨(Pterocarya stenoptera)、阴香
( Cortex Cinnamomi Burmannii )、 乌 桕 ( Sapium
sebiferum)、桉树 ( Eucalyptus ) 等;竹类为凤尾竹
(Bambusa multiplex ) 和孝顺竹 ( Bambusamultiplex
(Lour.)Raeuschelex J.A.etJ.H.Schult.);主要灌木有一
叶萩 ( Suffrutescent Securinega Twig)、水杨梅 ( Geum
aleppicum)、马甲子(Paliurus ramosissimus)等;草本植
物为狗牙根(Cynodon dactylon)、紫菀(Tatarian Aster
Root)、水蓼(Polygonum hydropiper)等。
2摇 研究方法
2.1摇 样地选择
2012年 11月对漓江 83 公里河段全线踏查,根
据踏查资料,选择漓江流域水陆交错带 4 种典型立
地类型进行研究:缓坡、陡坡、江心洲、人工岸坡(表
1)。 缓坡:坡度<15毅的漓江水陆交错带,陡坡:15毅<
坡度<45毅的漓江水陆交错带,江心洲:位于江、河中
心,人工岸坡:坡度>45毅的漓江水陆交错带,有人工
岸坡护岸措施(浆砌石)和客土。 在研究区内选择
34块 10m伊10m 的典型样地,其中缓坡 9 块,陡坡 9
块,江心洲 8块,人工岸坡 8块;用 GPS 定位,每木检
尺后,对样地植被、土壤、地形进行调查。 样地基本
情况见表 1。
表 1摇 不同立地类型样地调查表
Table 1摇 The questionnaire of standard plots in different site types
项目 Item
林下草本植被盖度 Cover degree under stand
85% 90% 38% 29%
主要灌木、草本植物
Main shrub and herb species
水蓼 Polygonum
hydropiper,小蓬草
Conyza Canadensis
L. Cronq.
白背黄花稔 Sida
rhombifolia L.,
土牛膝 Achyranthes
bidentata Bl.
紫菀
Tatarian Aster,
艾草
Artemisia argyi
葎草
Humulus scandens Merr.
砾石含量 Gravel content / % 26 10 40 5
土壤质地 Soil texture 砂壤 壤土 砂土 黏壤土
土厚 / cmSoil depth 25 50 20 100
平均密度 Mean density / (个 / hm2) 620 850 930 1570
平均冠幅 Mean canopy width / m 2.2伊2.4 5.1伊5.2 5.6伊6.3 4.3伊4.6
平均树高 Mean height / m 15.5 17.8 10.6 20.4
主要树种 Main species 枫杨 Pterocaryastenoptera
枫杨 Pterocarya
stenoptera
枫杨 Pterocarya
stenoptera
阴香 Cortex
Cinnamomi
Burmannii
桉树 Eucalyptus
坡位 Minus grade 下坡 下坡 下坡 下坡
立地类型 Site type 缓坡 陡坡 江心洲 人工岸坡
2.2摇 根系样品采集和测定
根系采集于 2012 年 12 月进行,植物根系基本
停止生长。 根系采集采用剖面法,在每个样地内随
机选取 6个取样点。 考虑到漓江流域水陆交错带土
层薄,石砾含量高,植物根系浅,水分含量随土层变
化不大,挖掘困难等特点,本文根系挖取仅分两层,
即从土壤表层向下按 0—10 cm、10—20 cm 分层,用
钢制圆形环刀水平向下取土样,将取出的土壤样品
放入灭菌处理过的密封袋内带回,根样取回后先在
水中浸泡冲洗,并过 0.2 mm 筛使根与大部分土壤、
杂质分离,然后放入清水中利用网勺和镊子根据根
的外形、颜色和弹性区分死根和活根并将死根挑除。
处理后的根系按直径臆2 mm(细根)和>2 mm(粗
根)分为两级。 用 WinRHIZO2005 仪器对直径臆2
mm(细根)和>2 mm(粗根)的根系分别进行根系的
长度的测定,并计算根长密度:根系长度 /土壤体积。
5002摇 8期 摇 摇 摇 李青山摇 等:漓江水陆交错带典型立地根系分布与土壤性质的关系 摇
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扫描后的两种不同径级根系样品分别置入 80 益烘
箱中烘干至恒量,称量并记录根系生物量,计算根系
生物量密度:根系干重 /土壤体积。
2.3摇 土样采集和测定
在采集根系样品同时,在每个取样点不同层次
(0—10 cm、10—20 cm)取土壤混合,用于有机质、N
含量、P 含量的测定;土壤有机质测定采用重铬酸钾
氧化鄄外加热法;土壤全 N 用半微量开氏法;土壤有
效 P 用 NaHCO3提取鄄钼锑抗比色法。
2.4摇 统计分析
文中根长密度、根系生物量密度均为直径臆2
mm(细根)和>2 mm(粗根)的根系根长密度、根系生
物量密度的总和,直径臆2 mm(细根)的根系数据用
于细根分布情况研究(表 2)。
使用 Microsoft Excel 2003 计算各立地类型各层
根系特征指标值和土壤性质指标值的平均数、标准
差和百分比。 依据 SPSS 20软件中 One鄄way ANOVA
比较结果来评价不同立地类型不同土层深度根系特
征的差异显著性;用 SPSS 20 软件对根系特征和土
壤性质进行相关性分析。 利用 Excel 初步作图并用
Photoshop CS4对图添加显著性标记。
3摇 结果与分析
3.1摇 典型立地类型根系分布特征
3.1.1摇 不同立地类型根系特征横向对比
根长密度是单位土壤体积所含根系的长度,反
映在某一土壤层的根系伸展量[19]。 0—10 cm 土层,
陡坡(27.25 m / 100cm3)和缓坡(23.65 m / 100cm3)立
地类型根长密度较大,其次为人工岸坡(14. 18 m /
100cm3),江心洲最小 (12. 46 m / 100cm3 )。 10—20
cm土层,陡坡(18.44 m / 100cm3)立地类型根长密度
最大,江心洲(3.17 m / 100cm3)最小(图 1)。
图 1摇 不同立地类型植物根系特征图
Fig.1摇 Root characteristics in different site types
缓坡 Gentle slope;陡坡 Steep slope;江心洲 Middle bar;人工岸坡 Artificial bank slope; 不同小写字母表示差异显著,P<0.05
摇 摇 根系生物量密度表示单位根系深度生物量的大
小,是种群结构与功能的重要测度指标[20]。 0—10
cm土层,根系生物量密度差异性不明显,其中缓坡、
陡坡、人工岸坡较为接近。 10—20 cm 土层,根系生
物量密度差异性显著,分布规律为:人工>陡坡>缓坡
>江心洲,其值分别为:9. 90 g / 100 cm3、7. 90 g / 100
cm3、5.35 g / 100 cm3、2.20 g / 100 cm3(图 1)。
比根长是根系长度和生物量的一个比值,反映
了根系细根和粗根之间数量比例的关系。 缓坡、陡
坡比根长远远大于人工岸坡、江心洲,前者大约是后
6002 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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者的 2倍(图 1)。 原因在于细根根长密度大,根生
物量密度小,比根长大[21],缓坡、陡坡各土层细根含
量大,人工岸坡和江心洲各土层细根含量低(表 2),
缓坡、陡坡比根长较大。
同一土层细根长度和细根生物量差异性均显
著,分布规律均为:陡坡>缓坡>人工岸坡>江心洲。
陡坡和缓坡各层的细根长度、细根生物量比例均远
远大于江心洲和人工岸坡,其中陡坡细根生物量是
江心洲的 4.91倍(表 2)。
3.1.2摇 不同立地类型根系特征垂直对比
漓江流域水陆交错带不同立地类型的根系集中
分布在 0—10 cm,其根长密度和根系生物量密度是
10—20 cm土层的 1—3倍。 江心洲立地类型根长密
度 0—10 cm土层是 10—20 cm土层的 3.93 倍,根系
生物量密度 0—10 cm土层是 10—20 cm土层的 3.77
倍。 人工岸坡立地类型 0—10 cm和 10—20 cm土层
根系长度密度和生物量密度差异性均不显著,这反
映了人工岸坡立地类型土层较深,0—20 cm 土层根
系结构变化不大,如果专门研究人工岸坡,需要更深
的土层厚度。 0—10 cm 到 10—20 cm 土层,各立地
类型的根长密度和根系生物量密度均表现为递减趋
势(图 1)。 从不同立地类型各土层标准误差分布
(图 1)也可以看出,从 0—10 cm 到 10—20 cm 土层,
各种立地类型的根长密度和根系生物量密度的标准
误差逐级减小,其值分别为:3. 76 m / 100 cm3、2. 31
m / 100 cm3;1.40 g / 100 cm3、0.60 g / 100 cm3。 与根系
长度密度和生物量密度相比,比根长在同一立地类
型各土层的分布基本一致(图 1),这与同一立地类
型不同土层细根所占的比例差异不明显相关。 细根
长度和细根生物量各层比例均随土层的加深而减
少,但差异性不显著(表 2)。
表 2摇 典型立地类型细根分布情况
Table 2摇 Fine root distribution in different site types
土层深度 / cm
Soil depth
细根长度各层百分比
Each layer of fine root length of / %
缓坡 陡坡 江心洲 人工岸坡
细根生物量各层百分比
Each layer of fine root biomass / %
缓坡 陡坡 江心洲 人工岸坡
0—10 89.93Ba 95.19Aa 38.55Ca 42.39Ca 56.69Ba 68.32Aa 13.91Ca 17.24Ca
10—20 83.45Ba 92.36Aa 32.47Ca 37.76Ca 52.27Ba 65.44Aa 10.78Ca 16.39Ca
摇 摇 缓坡 Gentle slope;陡坡 Steep slope;江心洲 Middle bar;人工岸坡 Artificial bank slope; 同行不同大写字母表示不同立地类型差异显著(P<0.
05);同列不同小写字母表示不同土层差异显著(P<0.05)
3.2摇 不同立地类型土壤化学性质分布规律
不同立地类型有机质含量差异性显著。 人工岸
坡(26.30 g / kg)立地类型腐殖质层厚,有机质含量最
高,分别是陡坡、缓坡、江心洲的 1.24、1.69、1.82 倍
(图 2)。
土壤中全氮含量从大到小依次是人工岸坡、陡
坡、缓坡、江心洲,其值分别为:3.12 g / kg、2.33 g / kg、
1.56 g / kg、1.32 g / kg(图 2)。
土壤有效磷分布规律为缓坡(11.00 mg / kg)和
江心洲(12.02 mg / kg)差异性不显著,陡坡(5.12 mg /
kg)和人工岸坡(3.51 mg / kg)差异性不显著(图 2)。
3.3摇 根系特征与土壤性质相关关系
对漓江流域水陆交错带典型立地类型根系特征
和土壤性质进行相关性分析(表 3),表明:(1)根长
密度与比根长、根系生物量密度在 0.05 水平(双侧)
正相关。 根长密度与细根根长、细根生物量在 0.01
水平(双侧)正相关;而根系生物量密度与细根根长、
细根生物量呈负相关,与细根生物量在细根根长、细
根生物量在 0.05水平(双侧)负相关。 (2)土壤有机
质与土壤全氮在 0.01水平(双侧)正相关。 (3)根长
密度、细根根长、细根生物量与有机质、全氮均呈正
相关。 这表明土壤有机质和全氮含量较高的土层
中,分布着较多的细根根长、细根生物量,并且具有
较高的根长密度。 (4)土壤有效磷与根系特征、土壤
有机质、土壤全氮均呈负相关,其与细根生物量和有
机质在 0.05水平(双侧)上显著负相关。
4摇 结论与讨论
研究根系的结构和形态,包括不同生态系统、同
一系统不同土层的根系特征,有利于认识根的基本
特征和根系内部的异质性[22],根长、根生物量分布
特征同样可以较好地反映不同立地类型不同层次根
系在林木生长过程中的作用。 根系的生长是土壤结
构和养分综合作用的结果,既表现在不同的土壤层
7002摇 8期 摇 摇 摇 李青山摇 等:漓江水陆交错带典型立地根系分布与土壤性质的关系 摇
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次之间,又表现在平均水平上[23]。 因此本文着重从
垂直和水平方向上分析和讨论漓江流域水陆交错带
4个典型立地类型根系特征与土壤理化性质及其
关系。
图 2摇 不同立地类型土壤性质分布图
Fig.2摇 The distribution map of root characteristics in different site types
表 3摇 根系特征与土壤性质相关关系分析
Table 3摇 Analysis the correlations between root characteristics and soil properties
项目
Item
根长密度 /
(m / 100cm3)
比根长 /
(m / g)
根系生物
量密度 /
(g / 100cm3)
细根根长
/ m
细根
生物量 / g
有机质 /
(g / kg)
全氮 /
(g / kg)
有效磷 /
(mg / kg)
根长密度 Root length density 1 0.623* 0.589* 0.818** 0.899** 0.427* 0.464* -0.231
比根长 Specific root length 0.623* 1 -0.528* 0.422* 0.478* 0.237 0.211 -0.127
根系生物量密度 Root biomass density 0.589* -0.528* 1 -0.278 -0.499* 0.412* 0.232 -0.179
细根根长 Fine root length 0.818** 0.422* -0.278 1 0.931** 0.556* 0.476* -0.367
细根生物量 Fine root biomass 0.899* 0.478* -0.499* 0.931** 1 0.877** 0.631* -0.564*
有机质 Organic matter 0.427* 0.237 0.412* 0.556* 0.877** 1 0.828** -0.563*
全氮 Total T 0.464* 0.211 0.232 0.476* 0.631* 0.828** 1 -0.311
有效磷 Available P -0.231 -0.127 -0.179 -0.367 -0.564* -0.563* -0.311 1
摇 摇 *表示在 0.05 水平(双侧)上显著相关;**表示在 0.01 水平(双侧)上显著相关
4.1摇 根系特征和土壤性质水平分布
立地类型是造成根系分布差异的一个重要原
因[24],立地类型的差异表现在坡度、坡位、土壤性
质、植被类型、林分密度等方面。 不同立地类型根系
空间分布具有高度的异质性[5],本文研究结果发现
不同立地类型根系分布差异性显著,这与立地类型
差异相关,即与各立地类型坡度、土壤质地、树种和
植被盖度等有一定的相关性,其相关程度需进一步
研究。 一些研究认为表层土壤中根长密度主要受到
草本植物(浅根性植物) [21]的影响,根系生物量主要
受林下植被和粗根含量的影响[25]。 本研究发现,林
下草本植物茂盛的陡坡和缓坡立地类型,细根含量
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大,比根长大,根长密度和根系生物量密度较大。 人
工岸坡立地类型虽然林下植被稀疏,但乔木茂盛,石
砾含量少,粗根比例大,根系生物量密度也较大,另
一方面,人工岸坡腐殖质层厚,土壤有机质含量高,
土壤全氮含量高。 另有学者发现土壤养分资源相对
匮乏的土层,其细根生物量、根长密度的投入较
少[5]。 与本文中江心洲土层薄,土壤贫瘠,石砾含量
高,其细根含量少,比根长小,根长密度、根系生物量
低的结论相一致。
已有研究表明在一定范围内随着坡度的增加,
各立地类型的植被及物种多样性逐渐减少,石砾含
量逐渐增加。 郝文芳[26]等在黄土丘陵区天然群落
的植物组成、植物多样性及其与环境因子的关系研
究发现,各立地类型随坡度的增加,植被盖度、土壤
有机质逐渐减少。 但本研究从林木生长、土壤厚度
等因子和根系特征、土壤指标的分析结果来看,陡坡
均优于缓坡,目前对造成这种现象的机制并不十分
清楚,这是以后的研究中需要重点解决的问题,其可
能与水陆交错带这个特殊地理位置有关,本文研究
缓坡和陡坡立地类型的坡位均属于下坡,缓坡坡度
较小,受水位变化的影响较大。 江水的涨停对水陆
交错带进行冲刷,带走大量泥沙,导致缓坡立地类型
土壤侵蚀较大,土层薄,石砾含量高,根系含量和土
壤性质较差。
土壤有机质的矿化降解是植物的重要养分来源
之一,而且土壤有机质是土壤养分的主要储存
库[27]。 土壤有机质主要来源于动、植物残体以及各
种有机肥料(包括秸秆还田和绿肥等) [28]。 本研究
中,各立地类型有机质含量存在一定的差异。 人工
岸坡立地类型腐殖质层厚,有机质含量最高。 土壤
氮素的输入主要依赖于植物残体的归还及生物固
氮,少部分来源于大气沉降[29]。 滞留在土壤中的氮
的输出,主要是通过植物根系吸收氮,将其同化为自
身的组织,但大部分氮素会随着植物组织的衰老和
凋落回归土壤[30]。 人工岸坡和陡坡立地类型全氮
含量高,原因是源于其根系发达,土壤植物残体含量
丰富。 江心洲立地类型土层薄,石砾含量高,林下植
被稀疏,腐殖质层薄,全氮含量最少。
人工岸坡立地类型由浆砌石护砌,将江水与岸
坡土壤隔开,陡坡立地类型坡度较陡,减少了土壤水
分和江水循环流动,两种立地类型均受水位影响小。
缓坡、江心洲受江水干扰大。 受水位影响较大的缓
坡、江心洲的有效磷含量明显高于受水位影响相对
较小的陡坡、人工岸坡。 可能是由于:漓江边居民长
期在江边进行洗衣等洗刷活动,洗刷用品中含有大
量的磷,致使流域水陆交错带边受水位影响大的土
壤中磷含量较高[31]。 另一方面,陈建会[32]等认为地
表腐殖质层可以避免土壤磷矿物的沉淀,进而保持
土壤有效磷的供应,这说明腐殖质层厚的陡坡、人工
岸坡立地类型应该有效磷含量高,这与本文研究结
果相反,进一步增加了江水影响土壤磷含量的可
能性。
4.2摇 根系特征和土壤性质垂直分布
很多研究发现,根长密度和根系生物量密度的
垂直分布随着土层的加深而减少,且多集中分布在
土壤表层,主要是受到土壤理化性质和结构的影
响[25,33]。 本研究发现,各立地类型土壤从表层向下
腐殖质减少,有机质和全氮相应减少,有机质和全氮
含量与根长密度和根系生物量密度呈正相关,这表
现在:0—10 cm到 10—20 cm土层,各立地类型的根
长密度和根系生物量密度均表现为减少,这与李勇
等研究结果相同[34]。 0—10 cm 到 10—20 cm 土层,
各立地类型的根长密度和根系生物量密度的标准误
差逐级减小,说明了随着土层深度的增加,不同立地
类型根长密度和根系生物量密度的差异程度逐步缩
小,地形、地表植物类型及生长状况对根长密度分布
的影响也随土层深度的增加而逐渐减小,黄林等的
研究结果与此相同[24]。
4.3摇 根系特征和土壤性质相关性
根系吸收土壤中的水和矿物质,合成和储存有
机物,另一方面,根系表面微生物、根系残体以及根
系死亡后的孔穴在转化为氮和土壤有机物等方面有
着重要的作用[20]。 土壤环境具有高度的异质性,不
同土层深度根系的生长、分布受到自身遗传特性和
土壤环境的双重影响[7]。 土壤环境异质性对根系分
布空间异质性的产生有重要作用,根系适应土壤空
间异质性的策略是调整根长密度和根系生物量等根
系特征[8]。 已有研究表明,根系基本特征与有机质、
全氮含量呈正相关,黄林[24]在不同森林类型根系分
布与土壤性质的关系研究表明根长密度与有机碳、
全氮呈极显著正相关。 本研究发现,根长密度、比根
长、根系生物量与有机质、全氮含量呈正相关。 另
9002摇 8期 摇 摇 摇 李青山摇 等:漓江水陆交错带典型立地根系分布与土壤性质的关系 摇
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外,研究表明,根长和生物量之间存在不对称的比例
关系,反映了细根和粗根功能上的差异[21]。 本文
中,根长密度与根系生物量在 0.05 水平(双侧)上显
著相关,这种对称的比例关系,说明漓江流域水陆交
错带各立地类型根系差异性较大,这可能与植物种
类和盖度有关,其根本原因需进一步研究。 Vogt[35]
等对大量研究数据加以分析,发现土壤结构和养分
状况是决定细根含量的重要因素,而细根生产则主
要受养分条件的控制。 Cavelier J[36]等研究表明细根
的垂直分布主要由土壤中氮含量控制。 本研究发
现,漓江流域水陆交错带细根长度、细根生物量与土
壤有机质、全氮呈正相关。
研究中还发现,有效磷与根系特征、有机质、全
氮均呈负相关,其与细根生物量和有机质在 0.05 水
平(双侧)上显著负相关。 说明适当的减少磷的排
放,对漓江流域植被根系的生长,土壤肥力的保持有
一定的相关性,这对漓江流域快速绿化材料的选取
有指导意义。 另外已有研究表明,低磷胁迫下,植物
根系会发生适应性改变,包括根变长、变细,增加地
下部分的生长等[37鄄38],这也正好与本研究中陡坡和
人工岸坡在低磷环境下根系生长较好,根长密度和
根系生物量较大的结果相一致。
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稳定作用.水土保持学报, 1998, 4(2): 1鄄7.
1102摇 8期 摇 摇 摇 李青山摇 等:漓江水陆交错带典型立地根系分布与土壤性质的关系 摇
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圆苑员圆 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿源卷摇
叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁圆愿园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
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通讯地址院 员园园园愿缘 北京海淀区双清路 员愿号摇 电摇 摇 话院 渊园员园冤远圆怨源员园怨怨曰 远圆愿源猿猿远圆
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生摇 态摇 学摇 报渊杂匀耘晕郧栽粤陨摇 载哉耘月粤韵冤渊半月刊摇 员怨愿员年 猿月创刊冤
第 猿源卷摇 第 愿期摇 渊圆园员源年 源月冤
粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤摇渊杂藻皂蚤皂燥灶贼澡造赠袁杂贼葬则贼藻凿 蚤灶 员怨愿员冤摇灾燥造郾 猿源摇 晕燥郾 愿 渊粤责则蚤造袁 圆园员源冤
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