全 文 ：书犇犗犐：１０．１１６８６／犮狔狓犫２０１４４５６ 犺狋狋狆：／／犮狔狓犫．犾狕狌．犲犱狌．犮狀
谌芸，何丙辉，练彩霞，刘志鹏．紫色土区３种草本植物根系特征及改土培肥效应．草业学报，２０１５，２４（１０）：９９１０７．
ＣＨＥＮＹｕｎ，ＨＥＢｉｎｇＨｕｉ，ＬＩＡＮＣａｉＸｉａ，ＬＩＵＺｈｉＰｅｎｇ．Ｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｒｅｅｈｅｒｂｓａｎｄｔｈｅｉｒｅｆｆｅｃｔｓｏｎｓｏｉｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
ａｎｄｎｕｔｒｉｅｎｔｓｉｎｔｈｅ‘ＰｕｒｐｌｅＳｏｉｌ’ｒｅｇｉｏｎ．ＡｃｔａＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，２０１５，２４（１０）：９９１０７．
紫色土区３种草本植物根系特征及改土培肥效应
谌芸，何丙辉，练彩霞，刘志鹏
（西南大学资源环境学院，三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆４００７１５）
摘要：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０～１０ｃｍ，１０～２０ｃｍ，２０～３０ｃｍ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１３．４６ｃｍ／ｃｍ３ 和５．７５ｃｍ２／ｃｍ３），紫花苜蓿则总
体上的根重密度最好（最小均值为１８．１０ｍｇ／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３．９３～４．８３ｇ／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
２０．２４ｍｇ／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）。
关键词：水土保持；根重密度；根长密度；根表面积密度；土壤养分　　
犚狅狅狋狊狔狊狋犲犿犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳狋犺狉犲犲犺犲狉犫狊犪狀犱狋犺犲犻狉犲犳犳犲犮狋狊狅狀狊狅犻犾犮狅犿狆狅
狊犻狋犻狅狀犪狀犱狀狌狋狉犻犲狀狋狊犻狀狋犺犲‘犘狌狉狆犾犲犛狅犻犾’狉犲犵犻狅狀
ＣＨＥＮＹｕｎ，ＨＥＢｉｎｇＨｕｉ，ＬＩＡＮＣａｉＸｉａ，ＬＩＵＺｈｉＰｅｎｇ
犆狅犾犾犲犵犲狅犳犚犲狊狅狌狉犮犲狊犪狀犱犈狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋，犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犈犮狅犲狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋狊犻狀犜犺狉犲犲犌狅狉犵犲狊犚犲狊犲狉狏狅犻狉犚犲犵犻狅狀，犛狅狌狋犺狑犲狊狋犝狀犻
狏犲狉狊犻狋狔，犆犺狅狀犵狇犻狀犵４００７１５，犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｈｅｒｂｒｏｏｔｓｏｎｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｓ，ａｌｆａｌｆａ
（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪），Ｂｅｒｍｕｄａｇｒａｓｓ（犆狔狀狅犱狅狀犱犪犮狋狔犾狅狀）ａｎｄｖｅｔｉｖｅｒｇｒａｓｓ（犞犲狋犻狏犲狉犻犪狕犻狕犪狀犻狅犻犱犲狊），ｐｌａｎｔｅｄｆｏｒ
ｔｈｒｅｅｙｅａｒｓ，ｗｅｒｅｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｓｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔａｋｉｎｇｂａｒｅｐｌｏｔｓａｓａｃｏｎｔｒａｓｔ，ｓｏｉｌａｎｄｒｏｏｔｓａｍｐｌｅｓｆｒｏｍ
０－１０ｃｍ，１０－２０ｃｍａｎｄ２０－３０ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒｓｗｅｒｅｃｏｌｅｃｔｅｄ．ＴｈｅｎｔｈｅＷｉｎＲＨＩＺＯ（Ｐｒｏ．２００４ｃ）ｒｏｏｔａｎａｌｙ
ｓｉｓｓｙｓｔｅｍｗａｓｕｓｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｒｏｏｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌ
ａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎａｌｔｈｒｅｅｓｏｉｌｌａｙｅｒｓ，ｖｅｔｉｖｅｒｇｒａｓｓｒｏｏｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｅｘｃｅｌｅｎｔ，ｅｓｐｅｃｉａｌｙｒｏｏｔ
ｌｅｎｇｔｈｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｒｏｏｔｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｄｅｎｓｉｔｙ，ｆｏｒｔｈｅｓｅｔｗｏｔｒａｉｔｓｔｈｅｍａｘｉｍａａｖｅｒａｇｅｄ１３．４６ｃｍ／ｃｍ３ａｎｄ５．７５
ｃｍ２／ｃｍ３，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｏｖｅｒａｌ，ｒｏｏｔｗｅｉｇｈｔｄｅｎｓｉｔｙ（ＲＷＤ）ｏｆａｌｆａｌｆａｗａｓｔｈｅｇｒｅａｔｅｓｔ，ｗｉｔｈａｍｉｎｉｍｕｍａｖｅｒ
ａｇｅｏｆ１８．１０ｍｇ／ｃｍ３．Ｎｏｎｅｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｈｅｒｂｓｈａｄａｎｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｓｏｎｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ３ｙｅａｒｓａｆ
ｔｅｒｐｌａｎｔｉｎｇ，ｂｕｔｄａｔａｆｏｒｔｈｅｈｅｒｂｐｌｏｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｓａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｈａｄｄｅｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅｐｒｏ
ｐｏｒｔｉｏｎｏｆｆｉｎｅｒｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ｓｉｌｔａｎｄｃｌａｙ）ｈａｄｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｂａｒｅＣＫｐｌｏｔｓ．Ｍｏｓｔｈｅｒｂｓｈａｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ
第２４卷　第１０期
Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．１０
草　业　学　报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
２０１５年１０月
Ｏｃｔ，２０１５
收稿日期：２０１４１１０６；改回日期：２０１５０１１４
基金项目：国家自然科学基金（４１２７１２９１，４１５０１２８８），国家科技支撑计划项目（２０１１ＢＡＤ３１Ｂ０３），中央高校基本科研业务费专项（ＳＷＵ１１３０１３，
ＸＤＪＫ２０１４Ｃ１０３，ＸＤＪＫ２０１５Ｃ１７０）和西南大学教育教学改革研究项目（２０１３ＪＹ０５２）资助。
作者简介：谌芸（１９８１），女，四川西昌人，副教授，博士。Ｅｍａｉｌ：ｓｙ２２４７８＠１２６．ｃｏｍ
通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅｍａｉｌ：ｈｅｂｉｎｇｈｕｉ＠ｓｗｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
ｅｆｆｅｃｔｓｏｎｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒａｎｄａｖａｉｌａｂｌｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｉｎｍｏｓｔｓｏｉｌｌａｙｅｒｓ，ｗｉｔｈｃｏｎｔｅｎｔｏｆｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｉｎ
ｃｒｅａｓｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｅｎｔｏｆａｖａｉｌａｂｌｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｈｅｒｂｓｈａｄａｌｍｏｓｔｎｏｅｆｆｅｃｔｏｎｓｏｉｌｔｏｔａｌ
ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ａｌｋａｌｉｈｙｄｒｏｌｙｚａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ，ａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓａｎｄｔｏｔａｌｐｏｔａｓｓｉｕｍ．Ｔｈｅｔｏ
ｔａｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆａｌｈｅｒｂｐｌｏｔｓ（３．９３－４．８３ｇ／ｋｇ）ｗｅｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｂａｒｅｐｌｏｔｓ，ｂｕｔｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅ
ｐｏｔａｓｓｉｕｍｌｅｖｅｌｓｏｆａｌｈｅｒｂｐｌｏｔｓｗｅｒｅｌｏｗ，ｅｓｐｅｃｉａｌｙｉｎａｌｆａｌｆａ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｅｆｉｃｉｅｎｔｎｕｍｂｅｒｗａｓ２０．２４
ｍｇ／ｋｇ．Ａｌｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｓｈａｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ（犘＜０．０５）ｗｉｔｈａｌｏｒｓｏｍｅｏｆｔｈｅｒｏｏｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｎｄ
ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓ０．８３３，ｆｏｒｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒａｎｄＲＷＤ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｓｏｉｌａｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ；ＲＷＤ（ｒｏｏｔｗｅｉｇｈｔｄｅｎｓｉｔｙ）；ＲＬＤ（ｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈｄｅｎｓｉｔｙ）；ＲＡＤ（ｒｏｏｔ
ｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｄｅｎｓｉｔｙ）；ｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔ
紫色土，结构松散，抗侵蚀能力弱，在集中降雨特别是暴雨的冲刷下极易造成严重的水土流失，而植被是治理
水土流失最有效和最根本的方法［１３］。草本植物种植方法简单、费用低廉、生长迅速、防止初期土壤侵蚀效果良
好，在水土保持中具有重要地位和广泛应用。根系则是植物体非常重要的部分，具有支持与固着，吸收、输导与贮
藏，合成和分泌等主要功能，还具有收缩、呼吸、寄生、攀缘和繁殖等特殊功能［４］。鉴于其重要性，人类很早就开始
研究根系，最早是Ｈａｌｅｓ［５］对栽培作物的根系进行了形态学的观察，并测定了长度和重量。植物与土壤方面的研
究一致认为根系能疏松土壤，能影响土壤有机质等养分的含量和分布。首先，根系穿插在土壤中并生长，一方面
能增加土壤孔隙数量，疏松土壤，改善土壤通透性，提高土壤水库贮水能力［６８］，另一方面须根网络固持土壤颗粒，
促进团聚体形成，均减少了水土流失量，进而减少了土壤养分流失；其次，根系能产生各种分泌物，为土壤中的小
生物（如蚯蚓）和微生物的活动、繁殖等创造有利条件，而这些小生物和微生物可以分解有机质，改善土壤性状，从
而影响土壤养分；再次，深根还可以吸收利用土壤深层营养物质，减少土壤表层养分损耗，进而改变土壤养分分
布。
考虑到物种的广泛性、适生性和经济性，本实验选取了南方水土保持先锋物种香根草（犞犲狋犻狏犲狉犻犪狕犻
狕犪狀犻狅犻犱犲狊），“牧草之王”紫花苜蓿（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪），本地野生狗牙根（犆狔狀狅犱狅狀犱犪犮狋狔犾狅狀）为目标物种，人工栽植
３年，测定土壤机械组成和土壤养分，根系扫描分析系统测定根系指标，分析根系、土壤质地和土壤养分的垂直分
布特征及根系对土壤质地和土壤养分的影响。以期研究结果为人工边坡植被构建、植物篱技术推广和果园生草
栽培中草种选用提供参考，为这几种草本植物改土培肥效应评估提供一定的理论依据。
１　材料与方法
１．１　研究区概况
试验小区位于重庆市北碚区歇马镇西南大学教学科研基地内，１０６°４８′５４″Ｅ，２９°４５′０８″Ｎ，属丘陵地貌，平均
海拔５６３ｍ［９］。该地区属亚热带湿润季风气候，年均气温１８．３℃；雨量充足，年均降雨量１１００ｍｍ；日照较少，年
均日照１２７０ｈ。试验小区土壤为灰棕紫色土。
１．２　试验设计
紫花苜蓿、狗牙根和香根草均为多年生草本植物，根系发达，抗逆性强。试验共设４个处理：对照，即裸地，无
任何植被；３个草本区，分别种植紫花苜蓿、狗牙根和香根草，每个处理３次重复，共１２个小区（长６ｍ，宽４ｍ）。
所有草本植物均于２０１１年３月底采用育苗区健壮的实生苗移栽，“株距×行距”为“３０ｃｍ×３５ｃｍ”［９］。栽培期
间，各小区进行相同的常规管护，定期人工拔除杂草和灌溉。
１．３　样品采集
２０１３年７月中旬，天气连续放晴时，分别对各小区进行土样采集。采样前３ｄ以上无拔草和灌溉。每个小区
先按“五点法”确定采样点，然后分０～１０ｃｍ、１０～２０ｃｍ、２０～３０ｃｍ取各自的混合土样５００ｇ左右带回实验室，
用于土壤机械组成和养分测定。
草本区按Ｓ曲线选取健康成体植株，去除植株的地上部分后，以植株为中心确定采样点。取样时，先清除表
００１ 草　业　学　报 第２４卷
层的枯落物、杂质和浮土层，将环刀（底面积３０ｃｍ２，高２ｃｍ）刃口向下垂直且水平缓慢地依次压入０～１０ｃｍ、
１０～２０ｃｍ、２０～３０ｃｍ土层，小心挖掘出，轻轻削平环刀两端，去除四周多余的土和根系。每个小区４个重复，共
计３６个样。取样时，各草本区植被盖度约为９０％。
１．４　指标测定
土壤机械组成采用吸管法；有机质采用重铬酸钾容量法；全氮采用浓硫酸消化－扩散法；碱解氮采用碱解扩
散法；全磷采用Ｎａ２ＣＯ３ 熔融－钼锑抗比色法；有效磷采用ＮａＨＣＯ３－钼锑抗比色法；全钾采用ＮａＯＨ熔融－火
焰光度法；速效钾采用ＮＨ４Ａｃ－火焰光度法［１０］。环刀内的土样待直剪试验完成后取出，先置于水中浸泡数小时
以利于根、土分离；然后置于０．０５ｍｍ的网筛内用适当流量的自来水冲洗，并分选出所有的根系；最后，采用ＥＰ
ＳＯＮＬＡ在４００ｄｐｉ下进行灰度扫描，ＷｉｎＲＨＩＺＯ（Ｐｒｏ．２００４ｃ）根系分析系统对根系长度ＲＬ（ｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ）和根表
面积ＲＡ（ｒｏｏｔｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ）进行分析［９］。扫描后的根系装入牛皮纸信封放入烘箱在１０５℃下烘至恒重，冷却后
１／１０００电子天平称出根干重ＲＷ（ｒｏｏｔｗｅｉｇｈｔ）。根重密度 ＲＷＤ（ｒｏｏｔｗｅｉｇｈｔｄｅｎｓｉｔｙ）、根长密度 ＲＬＤ（ｒｏｏｔ
ｌｅｎｇｔｈｄｅｎｓｉｔｙ）和根表面积密度ＲＡＤ（ｒｏｏｔｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｄｅｎｓｉｔｙ）的计算公式如下：
ＲＷＤ＝总根干重／土体体积 （１）
ＲＬＤ＝总根长度／土体体积 （２）
ＲＡＤ＝总根表面积／土体体积 （３）
１．５　数据处理
采用 ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２００７作图，ＳＰＳＳ１７．０进行差异显著性检验（Ｄｕｎｃａｎ法，犘＜０．０５）和Ｐｅａｒｓｏｎ相关分
析（双侧，犘＜０．０５，犘＜０．０１）。
２　结果与分析
２．１　根系垂直分布特征
草本植物根系的分布特征决定了它对土体的影
响范围，即大多数只能对深３０ｃｍ以内的土体产生
有效影响［８］，所以本实验仅研究０～３０ｃｍ土层的根
系和土壤。同一草本区，紫花苜蓿和香根草的根重
密度在０～１０ｃｍ、１０～２０ｃｍ、２０～３０ｃｍ土层间均
存在显著性差异，排序均为 ＲＷＤ（０～１０ｃｍ）＞
ＲＷＤ（１０～２０ｃｍ）＞ＲＷＤ（２０～３０ｃｍ）；狗牙根０～
１０ｃｍ土层的根重密度显著大于１０～２０ｃｍ和２０～
３０ｃｍ土层，１０～２０ｃｍ和２０～３０ｃｍ土层间则无
显著性差异。这表明土层能有效影响根系的垂直生
长：０～３０ｃｍ，土层越浅，根系生长能力越强。一般
植物在某土层积累的生物量越多，表明在该土层利
用土壤水分、营养和微量元素的能力越强，所以上述
草本植物根系在０～１０ｃｍ 土层的吸收能力最强，
２０～３０ｃｍ则相对最弱。草本间，０～１０ｃｍ 土层，
香根草的根重密度显著大于紫花苜蓿；１０～２０ｃｍ、
２０～３０ｃｍ土层，紫花苜蓿的根重密度却显著大于
香根草。紫花苜蓿在０～３０ｃｍ各土层间的差异较
香根草和狗牙根小，这可能是因为紫花苜蓿根系的
主要分布土层范围较宽（整株实验中，其根系的主要
表１　草本植物根系参数
犜犪犫犾犲１　犘犪狉犪犿犲狋犲狉狊狅犳狉狅狅狋狊犻狀狊狅犻犾狊犪犿狆犾犲狊
草类
Ｈｅｒｂ
土层
Ｓｏｉｌｌａｙｅｒ
（ｃｍ）
根重密度
Ｒｏｏｔｗｅｉｇｈｔ
ｄｅｎｓｉｔｙ
（ｍｇ／ｃｍ３）
根长密度
Ｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ
ｄｅｎｓｉｔｙ
（ｃｍ／ｃｍ３）
根表面积密度
Ｒｏｏｔｓｕｒｆａｃｅ
ａｒｅａｄｅｎｓｉｔｙ
（ｃｍ２／ｃｍ３）
紫花苜蓿
犕．狊犪狋犻狏犪
０～１０ ６４．１３±０．０３ａＢ ０．８３±０．６４ａＢ １．１５±０．３２ａＢ
１０～２０ ５１．５１±１４．４４ｂＡ０．７３±０．４１ａＢ ０．９７±０．４０ａＢ
２０～３０ １８．１０±５．２０ｃＡ ０．４５±０．０５ａＢ ０．６３±０．０４ａＢ
狗牙根
犆．犱犪犮狋狔犾狅狀
０～１０ １０．９４±１．５９ａＣ １．９４±０．４０ａＢ ０．７５±０．１７ａＢ
１０～２０ １．７１±０．３３ｂＣ ０．７９±０．１１ｂＢ ０．２０±０．０１ｂＣ
２０～３０ ０．７０±０．１７ｂＣ ０．５１±０．２０ｂＢ ０．１３±０．０２ｂＣ
香根草
犞．狕犻狕犪狀犻狅犻犱犲狊
０～１０ ７７．４１±５．５０ａＡ１３．４６±１．５７ａＡ ５．７５±０．８４ａＡ
１０～２０ １８．７７±３．３０ｂＢ７．２８±４．０９ｂＡ ２．５４±０．５９ｂＡ
２０～３０ ９．５１±１．７９ｃＢ ４．７８±１．５５ｃＡ １．７０±０．１８ｃＡ
　注：表中数据为平均值±标准误差（狀＝１２）；不同小写字母表示同一草本
不同土层之间的差异显著，不同大写字母表示同一土层不同草本之间的差
异显著。
　Ｎｏｔｅ：Ｄａｔａａｒｅｍｅａｎｓ±ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｗｅｒｃａｓｅｌｅｔｔｅｒｓ
ｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇｓｏｉｌｌａｙｅｒｓｏｆｔｈｅｓａｍｅｈｅｒｂ，ａｎｄｄｉｆ
ｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇｈｅｒｂｓｏｆｔｈｅｓａｍｅ
ｓｏｉｌｌａｙｅｒ．
１０１第１０期 谌芸　等：紫色土区３种草本植物根系特征及改土培肥效应
分布范围在０～４０ｃｍ土层），因此土层之间的差异性稍小。所有土层中，狗牙根的根重密度均最小，显著小于紫
花苜蓿和香根草，某些土层其根重密度仅为其他草本的３％（表１）。可见，狗牙根根系对表土层水分和养分的吸
收利用能力最弱，不会与其他植物发生争水争肥的问题。
根长密度能够较为客观的反映根系在各土层中的分布情况。它既能反映根系在土壤中的穿插和缠绕能力，
也能表征某一土层的根系伸展量。同一草本区，紫花苜蓿的根长密度在各土层间无显著差异；狗牙根０～１０ｃｍ
土层的根长密度显著大于１０～２０ｃｍ，２０～３０ｃｍ土层，而后两个土层间则无显著差异；香根草各土层的根长密
度均存在显著差异。结合整株实验的观察，这可能是因为０～１０ｃｍ土层虽然紫花苜蓿的根重密度大，但根径较
粗、少须根，以致根长密度值不大；而其他两个土层，虽然根重密度较小，但根较细且多须根，所以根长密度与０～
１０ｃｍ土层的相差不大，体现不出显著性差异。狗牙根和香根草的根系则多须根，且大量分布在０～１０ｃｍ土层。
同一土层，香根草的根长密度均显著大于紫花苜蓿
图１　试验小区土壤机械组成
犉犻犵．１　犛狅犻犾犿犲犮犺犪狀犻犮犪犾犮狅犿狆狅狊犻狋犻狅狀犻狀犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋犪犾狆犾狅狋狊
　　　Ａ：０～１０ｃｍ土壤机械组成Ｓｏｉｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｏｎｉｎ０～１０ｃｍｓｏｉｌ
ｌａｙｅｒ；Ｂ：１０～２０ｃｍ土壤机械组成Ｓｏｉｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｏｎｉｎ１０～２０
ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒ；Ｃ：２０～３０ｃｍ土壤机械组成Ｓｏｉｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｏｎｉｎ
２０～３０ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒ．图中数据为平均值±标准误差（狀＝３）；不同小写字
母表示同一小区不同土层之间的差异显著，不同大写字母表示同一土层
不同小区之间的差异显著。Ｄａｔａａｒｅｍｅａｎｓ±ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ（狀＝３）．
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｗｅｒｃａｓｅｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇｓｏｉｌｌａｙｅｒｓ
ｏｆｔｈｅｓａｍｅｐｌｏｔ，ａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ
ａｍｏｎｇｐｌｏｔｓｏｆｔｈｅｓａｍｅｓｏｉｌｌａｙｅｒ．
和狗牙根，紫花苜蓿和狗牙根之间则无显著差异。
紫花苜蓿的根重密度与香根草相当或略胜，而根长
密度却显著小；紫花苜蓿的根重密度显著大于狗牙
根，而根长密度却与其无显著差异，原因亦与根径和
须根数量有关，观测中同一土层紫花苜蓿的须根数
量较狗牙根少很多。有关的研究认为根长密度能很
好表征土壤的抗剪强度［１３］，可作为评估根－土复合
体固土抗冲抗剪性能的重要参数，据此紫花苜蓿不
宜做护坡植物。
根表面积密度与根体积和须根的数量密切相
关。一般而言，根体积越大，根表面积就越大；须根
数量越多，根表面积亦越大，而根体积与根重、须根
与根长亦是密切相关。根系指标相关分析中，根表
面积密度与根长密度极显著相关（狉＝０．９５４），所以
同一草本区各土层之间根表面积的差异性规律与根
长密度相同；根表面积密度亦与根重密度显著相关
（狉＝０．６５９），所以同一土层不同草本间亦呈现出与
根重密度相似的差异性。
２．２　土壤机械组成特征
从图１可知，试验区土壤颗粒组成：粉粒约占
５０％，砂粒约占３０％，粘粒约占２０％，根据三者的比
值可确定为粉粘土。统计分析表明同一小区土层
间，同一土层小区间均无显著性差异。草本区植物
已定植３年，根系的纵向、横向已充分生长，可草本
区与对照间无显著差异，可见此３种草类根系对土
壤质地的影响很有限。随定植时间的进一步延长，
草本植物对土壤机械组成有可能会有较显著的影
响。
图１亦表明随土层深度的增加，草本区有砂粒
减少，粉粒、粘粒增多的趋势。同一土层，各草本区
的砂粒含量均较对照ＣＫ小区稍小，粉粒和粘粒含
量均较对照ＣＫ小区稍大。土壤颗粒的迁移具有分
２０１ 草　业　学　报 第２４卷
选性，草本区粗颗粒（砂粒）减少、细颗粒（粘粒、粉粒）增多则表明草本植物能固持土壤，改良土壤结构。这一方面
可能是地表茎叶有效拦截土壤细颗粒，减少流失，使得其所占比例增大；另一方面，草本的根系穿插在土壤中能够
粉碎部分大颗粒，而根系的缠绕作用又能固持细颗粒。
草本区各土层，细颗粒的排序均为：紫花苜蓿区＞香根草区＞狗牙根区，粗颗粒的排序则恰好相反。这与草
本间根重密度的排序非常类似，虽然相关分析并未发现二者之间显著的相关性。但根重密度越大表明同体积的
土体中根系所占的比例越大，可能对土体物理性质方面的影响越显著，这有待于进一步的长期观察和更多根系指
标的选取和测定（如根体积和根体积密度）。
２．３　土壤养分分布特征
土壤中的根系，活根能提供分泌物，死根能提供有机质，深根则能吸收土壤深层养分。此外，根系分泌物及枯
落物腐解还影响着土壤微生物的生长繁殖和活性，而土壤微生物又在土壤有机质的分解及各类营养元素的转化
循环中发挥着重要作用。因此，根系在土壤中生长，必然会影响着土壤养分的含量及分布。试验小区各土层的养
分含量见表２。
表２　试验小区土壤养分分布
犜犪犫犾犲２　犛狅犻犾狀狌狋狉犻犲狀狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犾犪狔犲狉狊犻狀犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋犪犾狆犾狅狋狊
小区
Ｐｌｏｔｓ
土层
Ｓｏｉｌｌａｙｅｒ
（ｃｍ）
有机质
Ｏｒｇａｎｉｃ
ｍａｔｔｅｒ
（ｇ／ｋｇ）
全氮
Ｔｏｔａｌ
ｎｉｔｒｏｇｅｎ
（ｇ／ｋｇ）
碱解氮
Ａｌｋａｌｉｈｙｄｒｏｌｙｚａｂｌｅ
ｎｉｔｒｏｇｅｎ
（ｍｇ／ｋｇ）
总磷
Ｔｏｔａｌ
ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
（ｇ／ｋｇ）
有效磷
Ａｖａｉｌａｂｌｅ
ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
（ｍｇ／ｋｇ）
全钾
Ｔｏｔａｌ
ｐｏｔａｓｓｉｕｍ
（ｇ／ｋｇ）
速效钾
Ａｖａｉｌａｂｌｅ
ｐｏｔａｓｓｉｕｍ
（ｍｇ／ｋｇ）
ＣＫ ０～１０ １１．８６±０．６８ａＣ １．１７±０．０１ａＤ １０６．０３±７．７１ａＡ ０．８１±０．０７ａＡ ５１．１９±１．８９ａｂＢ ４．３７±０．１３ａＢ ９３．５２±０．０４ａＢ
１０～２０ ９．３４±０．１０ｂＣ １．１５±０．０３ａＢ１０３．５１±１１．１０ａＡ０．９４±０．０４ａＡＢ ５６．５７±３．１６ａＢ ４．２７±０．０６ａＢ ７４．３６±０．７６ｂＡ
２０～３０ ８．４３±０．３８ｂＣ １．１９±０．１２ａＢ １０３．４６±５．００ａＡ ０．６３±０．０６ｂＢ ４６．２８±２．４９ｂＢ ３．６１±０．０８ｂＣ ６２．５０±２．１４ｃＡ
紫花苜蓿
Ａｌｆａｌｆａ
０～１０ １４．７９±０．９０ａＢ １．６６±０．０４ａＡ １３３．０１±８．３３ａＡ ０．８５±０．０３ａＡ ７８．６０±３．５０ａＡ ４．４４±０．０２ａＢ ７３．２８±１．４１ａＤ
１０～２０ １３．４１±０．２４ａＡ １．４５±０．１０ｂＡ１１８．００±１．７１ａｂＡ０．８３±０．１１ａＢＣ７３．６８±０．６９ａｂＡ ４．３２±０．０１ｂＢ ６０．２４±２．１３ｂＣ
２０～３０ １１．４２±０．３４ｂＡ １．４６±０．０２ｂＡ １０９．８９±６．５４ｂＡ ０．８３±０．０２ａＡ ７１．８６±０．５１ｂＡ ４．２０±０．０２ｃＡ ５６．５３±０．２２ｃＢ
狗牙根
Ｂｅｒｍｕｄａ
ｇｒａｓｓ
０～１０ １３．５７±０．４５ａＢ １．４５±０．０５ａＢ １３０．４２±６．５８ａＡ ０．８４±０．０３ａＡ ４３．３８±３．３５ａＣ ４．８３±０．０６ａＡ ９８．４２±０．３５ａＡ
１０～２０ １２．５２±０．１８ｂＢ １．３９±０．０４ａＡ１０４．２７±６．５７ａｂＡ０．７６±０．０６ａＣ ３５．２２±３．８０ａｂＣ ４．４９±０．０６ｂＡ ６４．２５±２．１２ｂＢＣ
２０～３０ １０．４１±０．４９ｃＢ １．１６±０．０７ｂＢ ８８．９８±１．８５ｂＢ ０．６６±０．０２ｂＢ ３１．０７±４．９４ｂＣ ４．０２±０．０１ｃＢ ５８．４５±２．０８ｃＢ
香根草
Ｖｅｔｉｖｅｒ
ｇｒａｓｓ
０～１０ １７．２２±０．１９ａＡ １．３１±０．０４ａＣ １０９．５９±６．５８ａＡ ０．８８±０．０６ａＡ ５２．４１±２．３４ａＢ ４．４５±０．０２ａＢ ８６．７５±２．７６ａＣ
１０～２０ １２．４７±０．１９ｂＢ １．１８±０．０６ａＢ １０４．７９±４．９３ａＡ １．０１±０．０３ａＡ ４７．４２±１．１４ｂＢ ４．２５±０．０１ｂＢ ６８．１６±３．７１ｂＢ
２０～３０ １１．１２±０．１２ｃＡＢ１．２９±０．０５ａＡＢ１０２．３０±３．３７ａＡ ０．８６±０．０８ａＡ ３７．７１±０．２３ｃＣ ３．９３±０．００ｂＢ ５５．５９±１．６２ｃＢ
　注：表中数据为平均值±标准误差（狀＝３）；不同小写字母表示同一小区不同土层之间的差异显著，不同大写字母表示同一土层不同小区之间的差
异显著。
　Ｎｏｔｅ：Ｄａｔａａｒｅｍｅａｎｓ±ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ（狀＝３）．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｗｅｒｃａｓｅｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇｓｏｉｌｌａｙｅｒｓｏｆｔｈｅｓａｍｅｐｌｏｔ，ａｎｄ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇｐｌｏｔｓｏｆｔｈｅｓａｍｅｓｏｉｌｌａｙｅｒ．
２．３．１　土壤有机质分布特征　　土壤有机质主要来源于生物有机体及根系分泌物，枯枝落叶及动物尸体等的腐
解均有利于土壤有机质的积累。表２中，对照小区０～１０ｃｍ土层的有机质含量显著大于１０～２０ｃｍ，２０～３０ｃｍ
土层，１０～２０ｃｍ和２０～３０ｃｍ土层间则无显著性差异；紫花苜蓿区０～１０ｃｍ，１０～２０ｃｍ土层的有机质含量无
显著性差异，却显著大于２０～３０ｃｍ土层；狗牙根区和香根草区各土层的有机质含量均存在显著差异。数值上，
所有小区的有机质含量均表现为：０～１０ｃｍ土层最大，１０～２０ｃｍ土层次之，２０～３０ｃｍ土层最小，这是植被对土
壤养分的表聚效应［１４］。
各土层，草本区的有机质含量均显著大于对照小区。这表明草本植物根系的生长有利于土壤有机质的积累，
３０１第１０期 谌芸　等：紫色土区３种草本植物根系特征及改土培肥效应
分析原因可能是：一方面植物的枯落物和根系分泌物增加了土壤有机质含量，另一方面由于地表植被覆盖土壤，
水分蒸发减慢，有利于腐殖物质的分解和转化。０～１０ｃｍ土层，香根草区的有机质含量显著大于紫花苜蓿区和
狗牙根区，而紫花苜蓿区和狗牙根区之间无显著性差异；１０～２０ｃｍ和２０～３０ｃｍ土层，紫花苜蓿区的有机质含
量显著大于香根草区和狗牙根区，而香根草区和狗牙根区之间无显著性差异。这与草本间根重密度的显著性差
异有些类似。进一步的相关分析（表３）表明草本区的土壤有机质含量与上述３个根系指标极显著相关，尤其是
根重密度（相关系数最大，狉＝０．８３３）。可见，虽然紫花苜蓿对土壤养分和营养元素的吸收能力强，但其对土壤有
机质的积累也最有利，分析原因一方面可能是紫花苜蓿根系较深和发达，能够较多地吸收深层土壤的养分，并不
只是消耗表土层养分，另一方面紫花苜蓿的地上部分繁茂，枯落物较多且较易腐解，能为土壤补充较多的有机质。
表３　土壤养分与根系指标相关分析
犜犪犫犾犲３　犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犪狀犪犾狔狊犻狊犫犲狋狑犲犲狀狉狅狅狋狆犪狉犪犿犲狋犲狉狊犪狀犱狊狅犻犾狀狌狋狉犻犲狀狋狊
根系指标
Ｒｏｏｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
相关性指标
Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ
ｉｎｄｅｘｅｓ
有机质
Ｏｒｇａｎｉｃ
ｍａｔｔｅｒ
全氮
Ｔｏｔａｌ
ｎｉｔｒｏｇｅｎ
碱解氮
Ａｌｋａｌｉｈｙｄｒｏｌｙｚａｂｌｅ
ｎｉｔｒｏｇｅｎ
总磷
Ｔｏｔａｌ
ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
有效磷
Ａｖａｉｌａｂｌｅ
ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
全钾
Ｔｏｔａｌ
ｐｏｔａｓｓｉｕｍ
速效钾
Ａｖａｉｌａｂｌｅ
ｐｏｔａｓｓｉｕｍ
根重密度
Ｒｏｏｔｗｅｉｇｈｔｄｅｎｓｉｔｙ
狉 ０．８３３ ０．３９２ ０．４９２ ０．３０１ ０．５６１ －０．２７０ ０．３１４
ｓｉｇ． ０．０００ ０．０４３ ０．００９ ０．１２７ ０．００２ ０．１７３ ０．１１１
根长密度
Ｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈｄｅｎｓｉｔｙ
狉 ０．５７６ －０．３５０ ０．００３ ０．４０５ －０．２４９ －０．３９７ ０．３５４
ｓｉｇ． ０．００２ ０．０７３ ０．９９０ ０．０３６ ０．２１０ ０．０４０ ０．０７０
根表面积密度Ｒｏｏｔ
ｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｄｅｎｓｉｔｙ
狉 ０．７２６ －０．１９３ ０．１１５ ０．４４８ －０．０５６ －０．４０６ ０．４２２
ｓｉｇ． ０．０００ ０．３３４ ０．５６７ ０．０１９ ０．７８１ ０．０３５ ０．０２８
　注：“”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。
　Ｎｏｔｅ：“”ａｎｄ“”ｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓａｔｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆ０．０５ａｎｄ０．０１ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｕｎｄｅｒｂｉｌａｔｅｒａｌｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ．
２．３．２　土壤氮分布特征　　氮素对作物来说是最重要的营养元素，绝大部分作物生长所需的氮素９０％以上都
是来源于土壤。土壤中的全氮含量一般在０．５～４．０ｇ／ｋｇ之间［１５］，而紫色土本身的氮素含量偏低。对照ＣＫ小
区和香根草区，０～３０ｃｍ各土层的全氮含量均无显著性差异；紫花苜蓿区０～１０ｃｍ土层的全氮含量显著大于
１０～２０ｃｍ，２０～３０ｃｍ土层，而１０～２０ｃｍ和２０～３０ｃｍ土层间无显著性差异；狗牙根区０～１０ｃｍ和１０～２０ｃｍ
土层的全氮含量无显著性差异，却都显著大于２０～３０ｃｍ土层的。可见，表土层全氮含量随土层深度变化的差异
性较小。０～１０ｃｍ土层，小区之间的全氮含量均存在显著差异，排序为：紫花苜蓿区＞狗牙根区＞香根草区＞对
照ＣＫ区；１０～２０ｃｍ土层，紫花苜蓿区与狗牙根区的全氮含量无显著差异，却均显著大于香根草区和对照ＣＫ区
（二者间无显著差异）；２０～３０ｃｍ土层，紫花苜蓿区的全氮含量显著大于狗牙根区和对照ＣＫ区，与香根草区无
显著差异，而狗牙根区、香根草区和对照ＣＫ区之间亦无显著差异。就数值而言，各小区各土层的全氮含量几乎
全大于对照小区，与有机质类似，这是因为土壤全氮含量主要取决于有机质的积累和分解作用的相对强度［１６］。
土壤碱解氮亦称为土壤有效氮，是指在当季或一定时间内能被作物吸收利用的氮。各小区，除狗牙根区
１０～２０ｃｍ和２０～３０ｃｍ土层的碱解氮含量无显著性差异，其余小区土层间碱解氮的差异性与全氮一致，相关分
析表明二者极显著相关（狉＝０．６１３）。同一土层，除狗牙根区２０～３０ｃｍ土层的碱解氮含量显著小于其他小区外，
其余土层各小区间的碱解氮含量无显著性差异。可见，草本植物在消耗利用土壤碱解氮的同时，亦向土壤补充有
机质，表２中各草本区各土层的有机质含量均较对照小区高，而碱解氮包括部分易分解有机质中的氮。紫花苜蓿
区的全氮含量显著大于其他小区，而碱解氮却与其他小区无显著差异，一则是因为碱解氮只是全氮中的部分，二
则是因为紫花苜蓿对土壤养分的吸收利用量较其他２种草本大。
２．３．３　土壤磷分布特征　　同一小区，对照ＣＫ小区和狗牙根区２０～３０ｃｍ土层的总磷含量显著小于其他２个
土层，紫花苜蓿区和香根草区各土层间均无显著差异。可见，总磷在表土层空间分布的差异性非常小，根系并未
４０１ 草　业　学　报 第２４卷
对其分布产生有效影响，这可能是因为土壤中总磷含量的多少主要决定于土壤母质类型，而土壤本身对磷的固定
能力较强。０～１０ｃｍ土层，所有小区的总磷含量无显著性差异；１０～２０ｃｍ土层，以对照小区为基准，紫花苜蓿
区和狗牙根区则出现了少量的亏损；２０～３０ｃｍ土层，紫花苜蓿区和香根草区的总磷含量显著大于对照小区，而
狗牙根区与对照间无显著差异。相关分析中，总磷与根长密度和根表面积密度显著正相关（狉＝０．４０５，狉＝
０．４４８）。香根草须根发达，根长密度和根表面积显著大于其他草本，可见这两个根系指标与土壤总磷的固持有密
切关系。
同一小区，除香根草各土层间的有效磷含量差异显著外，其余小区土层间的有效磷含量差异性与总磷类似；
同一土层，除紫花苜蓿区各土层的有效磷含量均显著大于其他小区外，香根草区２０～３０ｃｍ土层和狗牙根区的所
有土层均出现了有效磷的亏损。这可能是因为土壤中有效磷含量较其他养分低，其含量又受土壤温度、酸度和水
分等因素的影响，而紫花苜蓿所提供的小环境有利于有效磷的积累，其根能利用深层土壤中的有效磷，减少表层
土壤有效磷的消耗。相关分析中，有效磷与根重密度极显著正相关（狉＝０．５６１）。此外，有机质含量高有利于提高
磷的有效性［１７］，表２中紫花苜蓿区的有机质含量较其他小区高。狗牙根区和香根草区的有机质含量亦高于对照
区，却出现了部分亏损，可见二者对有效磷的消耗大于积累，尤其是香根草区（其总磷含量显著大于其他小区，而
有效磷却亏损），需要人工补施磷肥，避免进一步地亏损。
２．３．４　土壤钾分布特征　　土壤中全钾的含量较其他养分高，试验小区全钾含量为３．６１～４．８３ｇ／ｋｇ。同一小
区，紫花苜蓿区和狗牙根区各土层的全钾含量存在显著差异；对照小区，２０～３０ｃｍ土层的全钾含量显著小于其
他土层，其他土层间则无显著性差异；香根草区０～１０ｃｍ土层的全钾含量显著大于其他土层，其他土层间则无显
著性差异。可见紫花苜蓿和狗牙根对表层土壤全钾的垂直分布产生了有效影响。０～１０ｃｍ，１０～２０ｃｍ土层，狗
牙根区的全钾含量显著大于其他小区；２０～３０ｃｍ土层，草本区的全钾含量均显著大于对照区，紫花苜蓿区的则
显著大于狗牙根区和香根草区，而后两个草本区间则无显著性差异。相关分析中，土壤全钾与根长密度和根表面
积密度显著负相关（狉＝－０．３９７，狉＝－０．４０６），秦川等［１８］对紫色丘陵区黄花根系的研究中表土层全钾含量亦与
根表面积负相关（狉＝－０．３１５）。各土层草本区的土壤全钾含量较对照高，分析可能原因：一方面是因为紫色土富
含钾素，而上述草类对钾的需求不大；另一方面是草本枯落物腐解及根系分泌物提高土壤微生物活性，向土壤补
充了钾素，进而使得表土层全钾未亏损。
速效钾能直接被植物根系吸收。所有小区土层间的速效钾含量均存在显著性差异，表现为随土层加深而含
量减小。０～１０ｃｍ土层，狗牙根区的速效钾显著大于对照小区，紫花苜蓿区和香根草区则出现明显亏损，尤其是
紫花苜蓿区；１０～２０ｃｍ，２０～３０ｃｍ土层，草本区的速效钾含量均显著小于对照小区，出现亏损。速效钾只是全
钾中能直接被植物根系吸收利用的一部分，因此其含量变化较全钾显著。相关分析中，土壤速效钾与根表面积密
度显著正相关（狉＝０．４２２），可见须根越多，根系表面积越大，越有利于固着态钾等的活化和速效钾的积累。
３　讨论与结论
定植３年，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，这与其他相关研究的结论一致，
也是香根草被多个国家和地区公认为理想的水土保持植物的原因之一。紫花苜蓿的根重密度最大，整株研究中
其根系长度较狗牙根和香根草深，能吸收利用深层土壤养分，的确是良好的牧草。狗牙根的各项根系指标均较
弱，但有关的研究认为其固土抗蚀性能却较紫花苜蓿强［９，１３，１９］。
与对照相比，定植３年的紫花苜蓿、狗牙根和香根草并未对试验区紫色土的机械组成产生显著影响，且机械
组成与根系指标的相关分析亦未发现任何显著相关。但与对照小区相比，在数值上草本区有粗颗粒减少，细颗粒
增多的趋势。虽然目前草本植物根系对土壤机械组成的影响微弱，但进一步的长期观测和更多根系指标的选取
有可能会发现显著性差异和显著相关。
定植３年后，多数草本植物对多个土层的有机质和速效钾均产生显著影响，而对土壤全氮、碱解氮、总磷、有
效磷和全钾的影响却很微弱。总体上紫花苜蓿对土壤养分的影响较狗牙根和香根草明显，其多个土层的有机质、
全氮、总磷和有效磷含量显著大于其他小区。究其原因，一方面紫花苜蓿是深根系植物，根系发达，主根粗大，侧
５０１第１０期 谌芸　等：紫色土区３种草本植物根系特征及改土培肥效应
根密布，能吸收利用深层土壤养分；另一方面紫花苜蓿是豆科植物，具有共生固氮的能力［１５］，即当根瘤菌从根毛
侵入到根部后能够形成根瘤，根瘤中的类菌体在固氮酶的作用下可将分子态的氮转变为氨态氮，而空气中８０％
是氮气，因此有固氮能力的根瘤能够为植物提供氮素营养，从而减少根系从表层土壤中吸收氮，减少表土氮的损
耗。狗牙根区所有土层的有效磷均显著小于对照小区，香根草区总磷显著大于其他小区，而有效磷却亏损，均表
明试验区土壤需要施加磷肥。几乎所有草本区的速效钾亏损，而全钾含量却较高，可能是这３种草类对钾的需求
量较大，而全钾中有效钾所占的比例却较小，这需要相关的实验研究查明原因。
总体上，定植３年的紫花苜蓿、狗牙根和香根草对紫色土具有一定的改良培肥效应，尤其是对土壤有机质，这
与张庆费等［２０］的研究结论一致。草本区的土壤养分富集在０～１０ｃｍ土层，这与植被对土壤养分的表聚效应相
吻合［２１］。此外，根系固土方面的研究认为根长密度和根表面积密度是影响土壤抗冲性能的主要根系指标，尤其
是根表面积，所以香根草是非常好的固土护坡植物，但若作为植物篱物种，则需考虑与农作物间的间距，否则有可
能发生争水争肥的问题。紫花苜蓿是良好的牧草，各土层的干物质量均较大，且改土培肥效应较好，但根系力学
性能指标较差，不宜用作护坡植物，作为植物篱或果园生草则应合理布设。狗牙根可用作草坪草，省水省肥，亦可
作为生态护坡草种，但培肥效应不明显。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊：
［１］　ＨｅＹＲ．ＰｕｒｐｌｅＳｏｉｌｓｉｎＣｈｉｎａ（２）［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＳｃｉｅｎｃｅＰｒｅｓｓ，２００３．
［２］　ＺｈａｏＪ，ＬｉａｎｇＭ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｄｉｇｍｏｆｐｕｒｐｌｅｓｏｉｌｗａｔｅｒｌｏｓｓａｎｄｓｏｉｌｅｒｏｓｉｏｎ．ＣｈｉｎａＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，
２０１０，（２）：４１．
［３］　ＷｕＱＸ，ＺｈａｏＨＹ．Ｂａｓｉｃｌａｗｓｏｆｓｏｉｌａｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｂｙｖｅｇｅｔａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｓｕｍｍａｔｉｏｎ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒ
Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，２００１，１５（４）：１３１５．
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６０１ 草　业　学　报 第２４卷
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《中国种业》征订启事
《中国种业》是由农业部主管，中国农业科学院作物科学研究所和中国种子协会共同主办的全国性、专业性、
技术性种业科技期刊。
刊物目标定位：以行业导刊的面目出现，并做到权威性、真实性和及时性。覆盖行业范围：大田作物、蔬菜、花
卉、林木、果树、草坪、牧草、特种种植、种子机械等，信息量大，技术实用。
读者对象：各级种子管理、经营企业的领导和技术人员，各级农业科研、推广部门人员，大中专农业院校师生，
农村专业户和广大农业生产经营者。
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７０１第１０期 谌芸　等：紫色土区３种草本植物根系特征及改土培肥效应