全 文 ：书黄土丘陵地区唐古特白刺根际
土壤水分与根系分布研究
王文１，２，蒋文兰１，２，谢忠奎３，张德罡１，２，宫旭胤４，寇江涛１，２
（１．甘肃农业大学草业学院，甘肃 兰州７３００７０；２．草业生态系统教育部重点实验室 甘肃省草业工程实验室 中－美草地畜牧业
可持续研究中心，甘肃 兰州７３００７０；３．中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，甘肃 兰州７３００００；
４．甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所，甘肃 兰州７３００７０）
摘要：以根际土壤水分和根系分布特征为主要指标，研究了兰州北部黄土丘陵地区唐古特白刺根系分布和根际土
壤水分的响应关系。结果表明，唐古特白刺根际土壤水分变化规律明显，０～４０ｃｍ土层含水量变幅较大，４０～８０
ｃｍ土层含水量最高，之下随土层加深而递减，１６０～３００ｃｍ土层含水量没有明显变化。唐古特白刺平均根长１００
ｃｍ，根幅３００ｃｍ。主根较粗，入土浅，根长为地上株丛高的１．３２倍，侧根发达，扩展范围较广，根幅为冠幅的３．２３
倍，地上生物量为根系生物量的１．４６倍；有效根系主要分布于０～４０ｃｍ，在０～２０和２０～４０ｃｍ土层中，有效根重
分别占总有效根重的５８．６９％和２２．９６％，有效根长分别占总有效根长的５９．６５％和２３．２０％，０～４０ｃｍ土层是吸
收和利用水分的重要区域，该层土壤水分含量随季节呈现明显的动态变化，根系的浅层分布和分布面积扩大，对于
及时有效利用季节性降水有重要意义。根系的水平分布范围是垂直分布范围的３倍，这种根系分布格局对于以自
然降水为唯一水分补充方式的黄土丘陵地区，有利于对来自降水而短暂提高的土壤浅层水分的吸收。
关键词：黄土丘陵地区；唐古特白刺；根际土壤水分；根系分布
中图分类号：Ｑ９４８．１２　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１３）０１００２００９
　　唐古特白刺（犖犻狋狉犪狉犻犪狋犪狀犵狌狋狅狉狌犿）是蒺藜科（Ｚｙｇｏｐｈｙｌａｃｅａｅ）白刺属（犖犻狋狉犪狉犻犪）旱生或超旱生落叶灌木植
物［１，２］，广泛分布于内蒙古、甘肃、新疆、青海、宁夏、陕北和西藏东北边缘的沙漠、戈壁或干旱盐渍化地区，在柴达
木盆地、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠等地区也有较为广泛的分布，是我国北部荒漠植被的优势种和建群种之
一［３６］。唐古特白刺作为中国的特有种，在甘肃主要分布于民勤、古浪、景泰的沙漠边缘地区［７，８］，兰州北山、秦王
川盆地以及白银等盐碱化严重地区也有不同程度的分布。其生态适应性广，具有沙生植物和盐生植物的耐干旱、
抗高温、耐盐碱、耐贫瘠、耐严寒、抗沙埋等多重生物学特性，且生长快、易繁殖，是优良的防沙固沙、改良盐碱地的
先锋植物和柴达木盆地维持荒漠草原生态平衡的四大支柱灌木品种之一，在北方荒漠地区生态环境保护和治理
方面得到广泛应用，对控制沙漠南移、保护沙漠地区农田、村庄及交通道路等方面具有其他草灌植物无法替代的
作用［９，１０］。
近年来，荒漠地区生态条件的恶化，促进了对唐古特白刺生态特性研究和利用的不断深入［１１］，特别在青海、
甘肃、内蒙古、新疆、吉林等省区的沙漠和盐碱地区深受研究者关注。２０世纪８０年代后期，兰州市南北两山绿化
运动中，唐古特白刺的优良生长特性就受到林业科研和推广工作者的重视，催芽、育苗试验的成功，使其成活率达
到较高水平。在北山黄土丘陵采用集雨保墒措施，营造白刺林，保存率达８１％，对南北两山绿化和生态环境改善
起到了重要作用［１２］。
唐古特白刺长期生存于逆境，与干旱盐碱的生态环境相协调，形成了一系列特殊的适应方式，特别是根系与
干旱土壤环境中的进化适应更为突出。采用全部挖掘法研究唐古特白刺根系，工程量大、过程复杂，仅见于内蒙
古阿拉善左旗吉兰太沙地高地下水位地区的研究［１３，１４］。因此，对于地下水资源匮乏、降水作为唯一水分补给的
２０－２８
２０１３年２月
　　　草　业　学　报　　　
　　　ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ　　　
第２２卷　第１期
Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１
收稿日期：２０１２０１０９；改回日期：２０１２０３２９
基金项目：农业部公益性行业（农业）科研专项（２０１００３０６１），绒毛用羊产业技术体系放牧生态岗位科学家（ＣＡＲＳ４００９Ｂ），ＡＣＩＡＲ项目（ＡＳ２／
２００１／０９４）和国家公益性行业科研项目 （２００９０３０６０）资助。
作者简介：王文（１９６４），男，甘肃镇原人，在读博士。Ｅｍａｉｌ：ｇｓｗｗｅｎ＠１２６．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｊｗｌ６６６６６＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ
兰州北部黄土丘陵地区唐古特白刺的根际土壤水分和根系分布进行研究，旨在为干旱盐碱地区唐古特白刺的利
用提供理论依据及相关参数。
１　材料与方法
１．１　试验地概况
试验地位于中国科学院皋兰生态与农业综合试验站。北纬３６°１８′，东经１０３°４７′，海拔１７００～１８００ｍ。该
地区是黄土高原向内陆剥蚀高原的过渡地区和水蚀、风蚀的交错地带，年平均降水量２６３ｍｍ，降水量相对变率
为２１．９％，７０％的降水分布在６－９月，年蒸发量１８０７ｍｍ，旱灾频繁。月平均气温７．１℃，≥０℃的年积温为
３３２４．５℃。年平均日照时数２７６８．１ｈ。该地区土壤为黄土母质发育而成的灰钙土，在中国土壤分类系统中为
简育雏型干旱土，土壤有机质含量１．０％～１．１％，土层内碳酸盐含量丰富，呈碱性反应，ｐＨ值８．３左右。机械组
成中粉砂粒占６０％左右，物理性粘粒占２４％～３５％，土壤容重０．１２ｇ／ｃｍ３。该地区的天然植被以珍珠猪毛菜
（犛犪犾狊狅犾犪狆犪狊狊犲狉犻狀犪）、短花针茅（犛狋犻狆犪犫狉犲狏犻犳犾狅狉犪）为优势种，伴生种有盐爪爪（犓犪犾犻犱犻狌犿犮狌狊狆犻犱犪狋狌犿）、红砂
（犚犲犪狌犿狌狉犻犪狊狅狅狀犵狅狉犻犮犪）、白茎盐生草（犎犪犾狅犵犲狋狅狀犪狉犪犮犺狀狅犻犱犲狌狊）、骆驼蓬（犘犲犵犪狀狌犿犺犪狉犿犪犾犪）、唐古特白刺、荒
漠锦鸡儿（犆．狉狅犫狅狉狅狏狊犽狔犻）、藜（犆犺犲狀狅狆狅犱犻狌犿犪犾犫狌犿）、中亚滨藜（犃狋狉犻狆犾犲狓犮犲狀狋狉犪犾犪狊犻犪狋犻犮犪）等，植被盖度一般为
２０％～６０％［１５］。
研究区２０１１年４－９月的降水量为１９１．６ｍｍ（图１），较历年降水量偏低（２００３年最高，为２７７．９ｍｍ；２００５
年最少，为１６９．７ｍｍ），生长季内３０次降水中，＜５ｍｍ的降水１６次，占总降水次数的５３．３％，＜５ｍｍ的降水
量３７．３ｍｍ，占总降水量的１９．５％。
图１　２０１１年４－９月降水次数及降水量
犉犻犵．１　犜犺犲狆狉犲犮犻狆犻狋犪狋犻狅狀犪狋狉犲狊犲犪狉犮犺狊犻狋犲犻狀２０１１
１．２　根系测定
１．２．１　根系测定方法　２０１１年７月，在典型样地内随机选择生长均一的唐古特白刺３株（株丛），采用分层分段
挖掘法对其根系分布格局进行调查［１６］。具体如下：水平方向以主根为圆心，每３０ｃｍ为一段，取到无根为止，共
取５段。垂直方向自地表向下，每２０ｃｍ为一层，取到无根为止，共取５层。分层分段取土后，用２ｍｍ土壤筛将
样方土样过筛，筛出各层各段的全部活根。实验室内对取回的根样进行根表面冲洗处理，待根系恢复原状后，依
据根样直径大小将各段各层根样分为５个级别，再对分类放置的根样随机选取１０段，用游标卡尺逐一测定其直
径，作为该层该段根系的平均直径。依平均直径将根系分为Ⅰ级（根径４～５ｍｍ）、Ⅱ级（根径３～４ｍｍ）、Ⅲ级
（根径２～３ｍｍ）、Ⅳ级（根径１～２ｍｍ）、Ⅴ级（根径＜１ｍｍ）。然后用溢水法测出各层各段根系的体积。放入干
燥箱，在１０５℃下烘干至恒重后称取干重。
１．２．２　根系指标计算方法　根系长度的计算公式［１３，１６］：
犔＝４犞犻／π犱犻２ （１）
１２第２２卷第１期 草业学报２０１３年
式中，犔为每一层段土体中第犻级根系长度（ｃｍ）；犞犻为该层土体中第犻级根体积（ｃｍ３）；犱犻 为该层段土体中第犻
级根系的平均直径（ｃｍ）。
根系表面积的计算公式［１３］：
犛＝４犞犻／犱犻 （２）
式中，犛为每一层段土体中第犻级根系的表面积（ｃｍ２）。
有效根长密度和有效根重密度的计算公式［１６，１７］：
犚犇犔＝犔狉／犞犛 （３）
犚犇犠＝犠犱／犞犛 （４）
式中，犚犇犔 和犚犇犠 分别表示根长密度（ｃｍ／ｃｍ３）和根重密度（ｇ／ｃｍ３），犔狉 为根系长度，犠犱 为根系恒重，犞犛 为该
层段土壤体积。
对于小灌木植物，直径＜１ｍｍ的根系为吸收根，主要功能是从土壤中吸收水分和溶解在水分中的营养物
质，直径＞１ｍｍ的根系主要作用是对水分和养分的输导，故称输导根［１７］。本试验根长密度和根重密度计算中使
用的根长和根重均为吸收根，所以犚犇犔 和犚犇犠 为有效根长密度和有效根重密度［１８］。
１．３　土壤水分测定
１．３．１　土壤水分测定方法　根际土壤水分含量测定采用土钻法，在样地中选择典型植株作为样株，在生长期内
每月进行２次根际土壤水分测定，每次３个重复。取样深度为３００ｃｍ，分层取样，其中０～４０ｃｍ深度每１０ｃｍ
为１层，４０～３００ｃｍ深度每２０ｃｍ为１层。土样在１０５℃干燥箱内烘至恒重。
１．３．２　土壤水分计算方法　土壤质量含水量和土壤贮水量的计算公式［１９］：
θ犿＝（犠１－犠２）／（犠２－犠３）
式中，θ犿 为该深度土壤质量含水量（％），犠１ 为带铝盒新鲜土样重量（ｇ），犠２ 为带铝盒烘干土样重量（ｇ），犠３ 为铝
盒重量（ｇ）。
犇犠＝犺×狆×犫×１０
式中，犇犠 为土壤贮水量（ｍｍ），犺为土层深度（ｃｍ），狆为土壤容重（ｇ／ｃｍ３），犫为土壤质量含水量（％）。
１．４　数据处理
采用Ｅｘｃｅｌ２００７进行数据处理和图表绘制。采用ＳＰＳＳ１７．０进行单因素方差分析和最小显著差异法进行
多层比较。
２　结果与分析
２．１　根际土壤水分的季节性变化规律
图２　唐古特白刺灌丛根际各层土壤含水量的季节变化
犉犻犵．２　犜犺犲狊犲犪狊狅狀犪犾犮犺犪狀犵犲狅犳狊狅犻犾犿狅犻狊狋狌狉犲
犻狀狉犺犻狕狅狊狆犺犲狉犲狅犳犖．狋犪狀犵狌狋狅狉狌犿
０～４０ｃｍ土层水分含量受自然降水影响，变化幅
度最大。４０～８０ｃｍ土层土壤水分受外界影响小，变
化幅度较小，水分含量最高。８０～１２０和１２０～１６０ｃｍ
土层随降水量而有小幅度变化。１６０～３００ｃｍ土层水
分含量稳定，没有明显变化。０～４０ｃｍ土层水分含量
随季节而呈现动态变化，除雨季外，大部分低于４０～
８０和８０～１２０ｃｍ土层水分含量（图２）。４０ｃｍ以下
土层规律比较明显，４０～８０ｃｍ土层土壤水分含量最
高，直到１６０ｃｍ，均随土层深度增加，水分含量呈现递
减趋势。１６０ｃｍ 以下土壤水分含量无变化，稳定保持
在４．４％左右。
在开花期和果熟期０～４０ｃｍ土层土壤水分含量
较高（图３），开花期为６．２０％，果熟期为８．４８％，明显
２２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１３） Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１
高于其他生育时期，４０ｃｍ以下土层各生育时期变化不明显，１６０ｃｍ以下土层无变化。
０～１００ｃｍ土层中，正常月份贮水量多在８０ｍｍ左右，在６月下旬连续３次较大降水和７月初的连续阴雨
天气之后，７月３日的土壤贮水量达到１０９．３４ｍｍ，为正常月份的１．３倍左右，属年内最高。８月中下旬２次１５
ｍｍ左右的降水，使９月４日的土壤贮水量又有小幅度的上升，此后到９月３０日，仅有２次降水略高于５ｍｍ，土
壤贮水量又恢复到８８．６７ｍｍ。该层土壤贮水量呈现随降水量而变化的趋势，且明显高于１００～２００ｃｍ土层，显
然是由自然降水直接转化而来。１００～２００ｃｍ土层的贮水量受降水的影响相对较小，变化幅度不大。２００～３００
ｃｍ土层贮水量基本不受降水量和蒸发的影响，土壤贮水量保持在５０～５４ｍｍ，为水分稳定层（图４）。
图３　唐古特白刺各生育时期土层水分含量变化
犉犻犵．３　犞犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳狊狅犻犾狑犪狋犲狉犮狅狀狋犲狀狋犻狀犲犪犮犺
犵狉狅狑狋犺狆犲狉犻狅犱狅犳犖．狋犪狀犵狌狋狅狉狌犿
图４　唐古特白刺灌丛根际土壤贮水量的季节变化
犉犻犵．４　犜犺犲狊犲犪狊狅狀犪犾犮犺犪狀犵犲狅犳狊狅犻犾狑犪狋犲狉狊狋狅狉犪犵犲
犮犪狆犪犮犻狋狔犻狀狉犺犻狕狅狊狆犺犲狉犲狅犳犖．狋犪狀犵狌狋狅狉狌犿
２．２　根际土壤中有效根的垂直空间分布与贮水量的关系
唐古特白刺＞３ｍｍ的根系全部分布在０～２０ｃｍ土层中，其中Ⅰ级、Ⅱ级根的根重分别为２０．７７和１３．１６
ｇ，根长分别为１３２．１４和３２１．７７ｃｍ（表１）。所以，在这一地区唐古特白刺主根不明显。
试验结果表明，在唐古特白刺的根际土壤中，８２．８５％有效根长分布在０～４０ｃｍ的土层中，使０～４０ｃｍ土
层中的水分利用远大于其他土层。
唐古特白刺的有效根系集中分布于０～４０ｃｍ土层中，在０～２０和２０～４０ｃｍ土层中，分布着５８．６９％和
２２．９６％的有效根重，５９．６５％和２３．２０％的有效根长，占有效根系的绝大部分，可见０～４０ｃｍ土层是唐古特白刺
根系吸收利用水分的主要区域。有效根系的分布随土层深度的增加呈现出明显的递减规律，在根际土壤水分含
量的垂直分布中，０～４０ｃｍ土层是水分含量最少而且易受气候因素影响，４０～８０ｃｍ水分含量最高，且相对上层
稳定。结果表明（图２，表１），在唐古特白刺根际垂直状态中，根系的分布密度与土层水分含量关系密切，根系的
密度与土壤水分含量呈负相关，因此，唐古特白刺根系主要利用土壤表层水分。
２．３　根系的水平分布规律
唐古特白刺根系在水平距离上分布，以主根为中心，在６０ｃｍ段内，由内向外，输导根的根重、根长和根体积
逐惭减少，而有效根重、有效根长逐渐增加。在根重的分布趋势中，０～３０ｃｍ段＞１ｍｍ的输导根重为１０３．０９ｇ，
占输导根总重的５３．０８％，是有效根重的４．４５倍。３０～６０ｃｍ 段中，输导根重４０．７６ｇ，占输导根总重的
２０．９３％，与有效根重近似于１∶１的关系。６０～９０ｃｍ段中，输导根重３６．２２ｇ，占输导根总重的１８．６５％，是有
效根重的１．６４倍。所以，输导根重的９２．６６％集中分布在０～９０ｃｍ段中。根体积的变化规律与输导根重的变
化相同。
有效根重、有效根长和根系表面积在水平地段上的分布，呈现先低后高再降低的趋势。在３０～６０ｃｍ段中，
有效根重和有效根长分别达到总量的４１．６０％和４２．０６％，是有效根系分布最密集的区域（表２）。在水平间距
３２第２２卷第１期 草业学报２０１３年
上，０～９０ｃｍ段上，分布着９０％以上的有效根重、有效根长和根系表面积。
２．４　有效根长密度的垂直和水平分布规律
在垂直方向上，唐古特白剌的有效根长密度随土层的增加而逐惭减少（表３），０～２０ｃｍ土层中，有效根长密
度最大，为１０．３５９６×１０－２ｃｍ／ｃｍ３，为平均有效根长密度的２．４５倍。在水平方向上，有效根长密度随距离植株
水平距离的增加而逐惭减少，最大有效根长密度在０～３０ｃｍ段中，为１０．９３３９×１０－２ｃｍ／ｃｍ３，是平均有效根长
密度的２．７９倍。
２．５　有效根重密度的垂直和水平分布规律
在垂直方向上，唐古特白刺根区平均有效根重密度随土层深度的增加逐渐减少（表４），０～２０ｃｍ土层有效根
重密度最大，为７．４７７５×１０－５ｇ／ｃｍ３，是其平均有效根重密度的２．３９倍；在水平方向上，有效根重密度随距植株
水平距离的增加逐渐减少，最大有效根重密度分布在０～３０ｃｍ的水平段中，为８．１９８９×１０－５ｇ／ｃｍ３，是平均有
效根重密度的２．８２倍。
２．６　根系与地上株丛的分布
植物的根系与地上株丛密切相关，兰州以北地区丘陵及荒山所生唐古特白刺主根粗壮，入土较浅，平均根深
１００ｃｍ，为地上株丛高的１．３２倍，侧根发达，扩展范围较广，根幅约为冠幅的３．２３倍（表５），扩大了对水分和养
分的吸收，保证地上株丛具有较高的产量，地上生物量约为根系生物量的１．４６倍。
表１　唐古特白刺根系垂直分布状态
犜犪犫犾犲１　犞犲狉狋犻犮犪犾犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀狆犪狋狋犲狉狀狅犳狉狅狅狋狊狔狊狋犲犿狅犳犖．狋犪狀犵狌狋狅狉狌犿
项目Ｉｔｅｍ
土层深度Ｓｏｉｌｄｅｐｔｈ（ｃｍ）
０～２０ ２０～４０ ４０～６０ ６０～８０ ８０～１００
根重Ｒｏｏｔｗｅｉｇｈｔ（ｇ） １９９．７７±２２．３４ａ ５４．５５±９．５６ｂ ２１．３６±３．３２ｃ ４．５８±１．０２ｄ ３．００±１．６２ｄ
根重比例Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆ
ｒｏｏｔｗｅｉｇｈｔ（％）
７０．５３ １９．２６ ７．５４ １．６２ １．０６
有效根重Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｏｏｔ
ｗｅｉｇｈｔ（ｇ）
５２．２６±８．９４ａ ２０．４４±７．２４ｂ ９．６７±２．４１ｃ ３．６７±０．８６ｄ ３．００±０．５５ｄ
有效根重比例Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
ｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｏｏｔｗｅｉｇｈｔ（％）
５８．６９ ２２．９６ １０．８６ ４．１２ ３．３７
根长Ｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ（ｃｍ） ８１２２２．４４±６５３７．６６ａ３１４２６．６５±３２１７．４３ｂ １３２６１．１７±１１８３．４６ｃ ５３１４．６１±６７４．６２ｄ ３９９４．９１±４８３．９６ｅ
根长比例Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆ
ｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ（％）
６０．０７ ２３．２４ ９．８１ ３．９３ ２．８５
有效根长Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｏｏｔ
ｌｅｎｇｔｈ（ｃｍ）
７１５００．６４±５３２１．４２ａ２７８０６．３７±２７９３．７６ｂ １１３８３．４４±９８３．２９ｃ ５１８７．２６±６５７．８２ｄ ３９９４．９１±４７２．３９ｅ
有效根长比例Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
ｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ（％）
５９．６５ ２３．２０ ９．５０ ４．３３ ３．３３
根体积Ｒｏｏｔｖｏｌｕｍｅ（ｃｍ３） ４１５．４２±７９．３２ａ １３５．９９±３５．２１ｂ ５３．３１±１２．５７ｃ １２．０７±３．７３ｄ ７．８４±１．６７ｅ
根体积比例Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆ
ｒｏｏｔｖｏｌｕｍｅ（％）
６６．５１ ２１．７７ ８．５４ １．９３ １．２６
根系表面积Ｒｏｏｔｓｕｒｆａｃｅ
ａｒｅａ（ｃｍ２）
１６８４１．８７±１６８２．５６ａ ６２５３．６８±１１２０．０２ｂ ２６３２．１３±３６７．３７ｃ ８６９．３８±１９５．２７ｄ ６２７．２０±１０２．４６ｅ
根系表面积比例Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
ｏｆｒｏｏｔｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ（％）
６１．８６ ２２．９７ ９．６７ ３．１９ ２．３０
　注：同行不同小写字母表示各指标在不同土层之间差异显著（犘＜０．０５）。
　Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｉｎｓａｍｅｌｉｎｅｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ０．０５ｌｅｖｅｌ．
４２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１３） Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１
表２　唐古特白刺根系水平分布状态
犜犪犫犾犲２　犎狅狉犻狕狅狀狋犪犾犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀狆犪狋狋犲狉狀狅犳狉狅狅狋狊狔狊狋犲犿狅犳犖．狋犪狀犵狌狋狅狉狌犿
项目Ｉｔｅｍ
水平分段 Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｔａｎｃｅｆｒｏｍｃｅｎｔｅｒ（ｃｍ）
０～３０ ３０～６０ ６０～９０ ９０～１２０ １２０～１５０
根重Ｒｏｏｔｗｅｉｇｈｔ（ｇ） １２６．２６±１９．３５ａ ７７．８０±１６．３６ｂ ５８．２８±１２．５２ｃ １７．８９±５．２１ｄ ３．０３±１．２３ｅ
根重比例Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆ
ｒｏｏｔｗｅｉｇｈｔ（％）
４４．５７ ２７．４７ ２０．５８ ６．３２ １．０７
有效根重Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｏｏｔ
ｗｅｉｇｈｔ（ｇ）
２３．１７±４．３８ｂ ３７．０４±５．２７ａ ２２．０６±５．８３ｂ ５．４７±１．９３ｃ １．３０±０．２５ｄ
有效根重比例Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
ｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｏｏｔｗｅｉｇｈｔ（％）
２６．０２ ４１．６０ ２４．７８ ６．１４ １．４６
根长Ｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ（ｃｍ） ３７３２４．３０±３９８３．０９ｂ５４７６４．６６±５０１２．９３ａ ３２５４３．４２±２１３０．２８ｂ ８６１１．１５±９３２．７５ｃ １９７６．２１±４６２．１２ｄ
根长比例Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆ
ｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ（％）
２７．６０ ４０．５０ ２４．０７ ６．３７ １．４６
有效根长Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｏｆｒｏｏｔ
ｌｅｎｇｔｈ（ｃｍ）
３０７７１．９７±３１２９．０２ｂ５０４１５．２８±４７８２．５１ａ ２９９４６．４６±１８９３．０４ｂ ７０８７．９０±７８５．９０ｃ １６５０．９６±２９５．３８ｄ
有效根长比例Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
ｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ（％）
２５．６７ ４２．０６ ２４．９８ ５．９１ １．３８
根体积Ｒｏｏｔｖｏｌｕｍｅ（ｃｍ３）
２６１．８４±２９．３６ａ １９０．４６±２２．６１ｂ １１７．２８±１７．４８ｃ ４７．３２±１２．３７ｄ ７．７７±２．４４ｅ
根体积比例Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆ
ｒｏｏｔｖｏｌｕｍｅ（％）
４１．９２ ３０．４９ １８．７８ ７．５８ １．２４
根系表面积Ｒｏｏｔｓｕｒｆａｃｅ
ａｒｅａ（ｃｍ２）
８７６４．０１±９８３．０２ｂ １０１１１．６２±１６３８．８３ａ ６０５３．７６±７８３．２４ｃ １８９９．６７±３２７．７０ｄ ３９５．２４±９４．３７ｅ
根系表面积比例Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
ｏｆｒｏｏｔｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ（％）
３２．１９ ３７．１４ ２２．２４ ６．９８ １．４５
　注：同行不同小写字母表示各指标在不同水平分段之间差异显著（犘＜０．０５）。
　Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｉｎｓａｍｅｌｉｎｅｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ０．０５ｌｅｖｅｌ．
表３　有效根长密度犚犇犔 的空间分布
犜犪犫犾犲３　犛狆犪狋犻犪犾犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀狅犳犲犳犳犲犮狋犻狏犲狉狅狅狋犾犲狀犵狋犺犱犲狀狊犻狋狔犚犇犔 ×１０－２ｃｍ／ｃｍ３
垂直间距
Ｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｔａｎｃｅ（ｃｍ）
水平间距 Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｔａｎｃｅ（ｃｍ）
０～３０ ３０～６０ ６０～９０ ９０～１２０ １２０～１５０
０～２０ ２７．４３±４．５２ａ（ａ） １６．８２±３．７４ａ（ｂ） ６．７８±２．１２ａ（ｃ） ０．７０±０．３６ａ（ｄ） ０．０６±０．０４ａ（ｅ）
２０～４０ １１．８３±２．１９ｂ（ａ） ８．１４±１．５７ｂ（ｂ） １．５２±０．３６ｂ（ｃ） ０．３４±０．２２ｂ（ｄ） ０．０３±０．０３ａ（ｅ）
４０～６０ ７．６８±１．３５ｃ（ａ） ２．１４±０．４２ｃ（ｂ） ０．３９±０．１９ｃ（ｃ） ０．２２±０．１４ｂ（ｃｄ） ０．１０±０．０８ａ（ｄ）
６０～８０ ４．８０±０．９０ｄ（ａ） １．２４±０．３１ｄ（ｂ） ０．１５±０．０９ｄ（ｃ）
８０～１００ ２．９３±０．４９ｅ（ａ） １．３８±０．３５ｄ（ｂ）
　注：同列不同小写字母表示有效根长密度在垂直分层之间差异显著（犘＜０．０５），括号内不同小写字母表示有效根长密度在水平分段之间差异显著
（犘＜０．０５）。
　Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｉｎｓａｍｅｃｏｌｕｍｎｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ０．０５ｌｅｖｅｌａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｔａｎｃｅｓ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｉｎｓａｍｅｌｉｎｅｓｉｎ
ｂｒａｃｋｅｔｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ０．０５ｌｅｖｅｌａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｔａｎｃｅｓ．
３　结论与讨论
不同草地类型各土层水分含量与地上生物量的研究认为，各种类型草地中，不同土层含水量对植物生长发育
５２第２２卷第１期 草业学报２０１３年
的贡献不同，根系主要分布层土壤水分含量对植物的生长及地上生物量形成具有重要意义［２０２２］。受降水量、蒸发
速率等自然因素的影响，皋兰试验站天然灌丛基本全年处于水分亏损状态，降水是该地区的唯一水分补充来源，
植物根系分布区土壤水分含量主要取决于降水量的多少。试验结果表明，唐古特白刺的根系在０～４０ｃｍ土层
中，无论是根系生物量、根长、根体积或根系表面积，均占总量的８０％以上。且在水平分段上，３０～６０ｃｍ段上的
根长和根重明显大于０～３０ｃｍ段，直径＞３ｍｍ的根系全部分布在０～２０ｃｍ土层中。根系空间构型表明，该植
物根系以水平根和斜生根为主，无明显主根。唐古特白刺根深１００ｃｍ，根幅达３００ｃｍ，根系发达，根系扩展范围
广，可吸收更大范围的土壤水分。根系的水平生长和分布，有利于吸收季节性降水渗漏水分和地表洪水补给水
分，对维持旱生植物生长起到重要作用［２３］。库布齐沙地上生长的唐古特白刺侧根多而细长，一般都趋于水平走
向［１３］。８０％以上的根系密集分布于０～４０ｃｍ土层中，是为了便于及时吸收降水补充的土壤水分，所以，唐古特
白刺根系的浅层分布和水平斜生走向，是０～４０ｃｍ土层易于接纳降水而迅速提高土壤含水量所决定。根系的水
平走向和大范围分布，是唐古特白刺能够在干旱荒漠地区大面积分布的重要生存策略之一。
表４　有效根重密度犚犇犠 空间分布
犜犪犫犾犲４　犛狆犪狋犻犪犾犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀狅犳犲犳犳犲犮狋犻狏犲狉狅狅狋狑犲犻犵犺狋犱犲狀狊犻狋狔犚犇犠 ×１０－５ｇ／ｃｍ３
垂直间距
Ｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｔａｎｃｅ（ｃｍ）
水平间距 Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｔａｎｃｅ（ｃｍ）
０～３０ ３０～６０ ６０～９０ ９０～１２０ １２０～１５０
０～２０ １９．０６±２．９４ａ（ａ） １３．１３±１．４２ａ（ｂ） ４．６８±１．０１ａ（ｃ） ０．５１±０．２３ａ（ｄ） ０．１５±０．０９ａ（ｅ）
２０～４０ ９．２２±１．７９ｂｃ（ａ） ５．０９±１．２８ｂ（ｂ） １．４１±０．２３ｂ（ｃ） ０．３０±０．１７ｂ（ｄ） ０．１１±０．０８ａ（ｅ）
４０～６０ ７．０２±１．５２ｃ（ａ） １．７８±０．３６ｃ（ｂ） ０．３２±０．２１ｃ（ｃ） ０．１５±０．１１ｃ（ｄ） ０．０４±０．０３ｂ（ｅ）
６０～８０ ３．３９±０．１０ｄ（ａ） ０．８４±０．３２ｄ（ｂ） ０．０９±０．０３ｄ（ｃ）
８０～１００ ２．３０±０．７８ｄ（ａ） １．００±０．３８ｄ（ｂ）
　注：不同小写字母表示有效根重密度在垂直分层之间差异显著（犘＜０．０５），括号内不同小写字母表示有效根重密度在水平分段之间差异显著（犘＜
０．０５）。
　Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｉｎｓａｍｅｃｏｌｕｍｎｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ０．０５ｌｅｖｅｌａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｔａｎｃｅｓ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｉｎｓａｍｅｌｉｎｅｓｉｎ
ｂｒａｃｋｅｔｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ０．０５ｌｅｖｅｌａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｔａｎｃｅｓ．
表５　唐古特白刺根系与地上株丛的关系
犜犪犫犾犲５　犚犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆犫犲狋狑犲犲狀狉狅狅狋狊狔狊狋犲犿犪狀犱犪犫狅狏犲犵狉狅狌狀犱狆犪狉狋狅犳犖．狋犪狀犵狌狋狅狉狌犿
植物Ｐｌａｎｔ
地上部分Ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ
株高Ｐｌａｎｔ
ｈｅｉｇｈｔ
（ｃｍ）
冠幅Ｃｒｏｗｎ
ｗｉｄｔｈ
（ｃｍ）
生物量
Ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ
ｂｉｏｍａｓｓ（ｇ）
地下部分Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ
根深Ｒｏｏｔ
ｄｅｐｔｈ
（ｃｍ）
根幅Ｒｏｏｔ
ｒａｎｇｅ
（ｃｍ）
生物量
Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ
ｂｉｏｍａｓｓ（ｇ）
根深／株高
Ｒｏｏｔｄｅｐｔｈ／
Ｐｌａｎｔ
ｈｅｉｇｈｔ
根幅／冠幅
Ｒｏｏｔｒａｎｇｅ／
Ｃｒｏｗｎ
ｗｉｄｔｈ
地上生物量／
地下生物量
Ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｂｉｏｍａｓｓ／
Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｂｉｏｍａｓｓ
唐古特白刺犖．狋犪狀犵狌狋狅狉狌犿 ７６ ９３ ４１３．２５ １００ ３００ ２８３．２６ １．３２ ３．２３ １．４６
在胁迫环境中，植物的正常生长和向有利无害方向发展，是根、冠形态及其功能相互协调适应的结果［２４］。植
物根系分布特点主要取决于土壤水分在水平和垂直方向的分布和根系形态的可塑特性，植物根系具有感知土壤
水分梯度的能力，在一定程度上具有向土壤湿润区域发展的向水特性［２５］。唐古特白刺根系的水平分布范围是垂
直分布范围的３倍，根幅与冠幅比为３．２３，一般认为，根冠比值越大，抵制干旱的能力就越强［２６］。在垂直方向上
集中分布在０～４０ｃｍ土层中，这种根系分布格局对于以自然降水为唯一水分补充方式的地区来说，更有利于根
系对来自于降水的土壤表层水分的吸收。植物根系的主要功能是吸收土壤中的水分和养分，冠则以地上枝叶进
行光合作用，生产和积累碳水化合物，根冠之间互相供给养分，在功能上互相补充，形成相互依赖、相互制约的有
机整体［２４］。植物根冠关系实际上表现出遗传和环境的双层效应，严酷的自然条件特别是在干旱的影响下，植物
会通过根、冠结构的变化和功能的调节，对环境变化做出响应，以达到结构适应和生长恢复。但也有个别植物利
６２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１３） Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１
用其他途径抵御胁迫，遭受严重干旱而根冠比不发生变化［２７］。唐古特白刺主要利用０～４０ｃｍ土壤水分，扩大根
系分布面积和分布于土壤上层，可及时有效的利用自然降水。兰州北部的黄土丘陵地区，降水量少，蒸发量大，土
壤保水性差，根系只有在生长较浅、分布面积相对较大的情况下，才能充分利用有限的自然降水。
唐古特白刺不同生育时期０～４０ｃｍ的土层中土壤水分含量变化较大，开花期为６．２０％，果熟期为８．４８％，
明显高于其他生育时期。植物在开花期到果熟期为水分需求的最大时期，在根层土壤水分含量较高阶段完成开
花到果熟的重要生理时期，表明唐古特白刺对环境条件具有较高的生态适应特性。
根系分布区０～４０ｃｍ土层中土壤贮水量的变幅较大，主要是受降水、地表蒸发、植物叶面蒸腾等多个因素影
响，一方面降水补充增加了土壤水分，另一方面地表土壤受太阳幅射、高温和风速等因素影响，加速了土壤水分向
大气的扩散过程，植物体叶片蒸腾散失促使根系不断吸收土壤水分，这些因素的交互作用，使该层水分呈现明显
变化。唐古特白刺有效根系大部分分布于０～４０ｃｍ土层中，但该层土壤水分含量除个别降水较多月之外，大多
数月份低于４０～８０和８０～１２０ｃｍ土层，表面上看，这种分布似乎不太合理。事实上，根系的水分提升和水分再
分配起到了很重要的作用，水分提升是指在夜间等低蒸腾条件下，处于湿润区域的植物根系吸收水分，运输到干
燥区域的根系部分，并将其中一部分水分释放到根际周围干土中去的水分运动现象［２８］。很多根系研究表明，大
多数植物有效根系密度随深度增加呈指数式减小，根系的吸收和地面蒸发导致有效根主要分布区０～４０ｃｍ层土
壤出现干层，而４０～８０ｃｍ土层水分相对较高且稳定，但因有效根系密度分布较少限制了植物对该层水分的吸
收，水分提升为植物提供了一种在土壤上层暂时的储水机制［２９］。这种根－土界面的水分传输现象，使贫水季节
植物的水分利用效率提高，并对维持浅根性植物生存有重要的意义。研究证明包括唐古特白刺在内的６０多种植
物具有水分再分配现象［３０］，据推测这种现象可能普遍存在于植物中［３１］。
参考文献：
［１］　中国科学院沙漠研究所．中国沙漠植物志（第二卷）［Ｍ］．北京：科学出版社，１９８７：９．
［２］　贾恢先，孙学刚．西北内陆地区盐地植物图谱［Ｍ］．北京：中国林业出版社，２００５：１２．
［３］　李红，章英才，张鹏．白刺属植物研究综述［Ｊ］．农业科学研究，２００６，２７（４）：６１６４．
［４］　刘建泉．甘肃民勤西沙窝唐古特白刺群落的生态特性［Ｊ］．植物资源与环境学报，２００２，１１（３）：３６４０．
［５］　朱莉华，方振，索有瑞．柴达木盆地白刺特点及其开发利用前景［Ｊ］．青海科技，２００６，６：１２１５．
［６］　杨自辉，高志海．沙漠绿洲边缘降水和地下水对白刺群落消长的影响［Ｊ］．应用生态学报，２０００，１１（６）：９２３９２６．
［７］　李双福，张启昌，张起超，等．白刺属植物研究进展［Ｊ］．北华大学学报（自然科学版），２００５，６（１）：７８８１．
［８］　陶玲．甘肃省白刺属植物的数量分类研究［Ｊ］．西北植物学报，２００３，２３（４）：５７２５７６．
［９］　索有瑞．柴达木盆地白刺研究与开发［Ｍ］．北京：科学出版社，２０１０：１８２３．
［１０］　张萍，哈斯，岳兴玲，等．白刺灌丛沙堆形态与沉积特征［Ｊ］．干旱区地理，２００８，３１（６）：９２６９３２．
［１１］　ＤｕＪＨ，ＹａｎＰ，ＤｏｎｇＹＸ．Ｐｈｅｎｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆ犖犻狋狉犪狉犻犪狋犪狀犵狌狋狅狉狌犿ｔｏｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｉｎＭｉｎｑｉｎＣｏｕｎｔｙ，ＧａｎｓｕＰｒｏｖ
ｉｎｃｅ，ｎｏｒｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，２０１０，５４：５８３５９３．
［１２］　赵克昌．白刺属灌木在黄土丘陵区荒山造林试验［Ｊ］．干旱区资源与环境，１９９１，５（４）：７４７９．
［１３］　孙卓，于祥．白刺根系的研究［Ｊ］．中国沙漠，１９９２，１２（４）：５０５４．
［１４］　陈世璜，张昊，王立群，等．中国北方草地植物根系［Ｍ］．长春：吉林大学出版社，２００１：３３８３４０．
［１５］　谢忠奎．黄土高原荒漠草原区典型生态系统人工干预的水分效应研究［Ｄ］．兰州：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，
２００６．
［１６］　单立山，张希明，魏疆，等．塔克拉玛干沙漠腹地两种灌木有效根系［Ｊ］．干旱区地理，２００７，３０（３）：４００４０５．
［１７］　柴成武，徐先英，唐卫东，等．石羊河流域荒漠区主要固沙植物根系研究［Ｊ］．西北林学院学报，２００９，２４（４）：２１２６．
［１８］　赵爱芬，赵学勇，常学礼．奈曼旗沙丘植被根系特征研究［Ｊ］．中国沙漠，１９９７，１７（增刊１）：４１４５．
［１９］　黄昌勇．土壤学［Ｍ］．北京：农业出版社，２０００：５．
［２０］　黄德青，于兰，张耀生，等．祁连山北坡天然草地地上生物量及其土壤水分关系的比较研究［Ｊ］．草业学报，２０１１，２０（３）：
２０２７．
［２１］　黄德青，于兰，张耀生，等．祁连山北坡草地生物量及其与气象因子的关系［Ｊ］．草业科学，２０１１，２８（８）：１４９５１５０１．
７２第２２卷第１期 草业学报２０１３年
［２２］　陶冶，张元明．３种荒漠植物群落物种组成与丰富度的季节变化及地上生物量特征［Ｊ］．草业学报，２０１１，２０（６）：１１１．
［２３］　盛晋华，乔永祥，刘宏义，等．梭梭根系的研究［Ｊ］．草地学报，２００４，１２（２）：９１９４．
［２４］　陈晓远，高志宏，罗远培．植物根冠关系［Ｊ］．植物生理学通讯，２００５，４１（５）：５５５５６２．
［２５］　徐贵青，李彦．共生条件下三种荒漠灌木的根系分布特征及其对降水的响应［Ｊ］．生态学报，２００９，２９（１）：１３０１３７．
［２６］　高洁，叶洪刚，杨荣喜．攀枝花干热河谷１４个树种的耐旱性研究［Ｊ］．西南林学院学报，１９９６，１６（３）：１３５１３９．
［２７］　冯燕，王彦荣，胡小文．水分胁迫对两种荒漠灌木幼苗生长与水分利用效率的影响［Ｊ］．草业学报，２０１１，２０（４）：２９３２９８．
［２８］　赵纪东．白刺根－土界面水分再分配及其对干旱胁迫的响应［Ｄ］．兰州：兰州大学，２００７：５．
［２９］　ＣａｌｄｗｅｌＭ Ｍ，ＲｉｃｈａｒｄｓＪＨ．Ｗａｔｅｒｅｆｆｌｕｘｆｒｏｍｕｐｐｅｒｒｏｏｔｉｍｐｒｏｖｅｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｗａｔｅｒｕｐｔａｋｅｂｙｄｅｅｐｒｏｏｔ［Ｊ］．Ｏｅｃｏｌｏ
ｇｉａ，１９８９，７９：１５．
［３０］　陈亚明，傅华．根－土界面水分再分配研究现状与展望［Ｊ］．生态学报，２００４，２４（５）：１０４０１０４７．
［３１］　ＢｒｏｏｋｓＪＲ，ＭｅｉｚｅｒＦＣ，Ｃｏｕｌｏｍｂｒ，犲狋犪犾．Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｗａｔｅｒｄｕｒｉｎｇｓｕｍｍｅｒｄｒｏｕｇｈｔｉｎｔｗｏｃｏｎｔｒａｓｔｉｎｇ
ｐａｃｉｆｉｃｎｏｔｒｈｗｅｓｔｃｏｎｉｆｅｒｏｕｓｆｏｒｅｓｔｓ［Ｊ］．ＴｒｅｅＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２００２，２２：１１０７１１１７．
犛狋狌犱狔狅狀狊狅犻犾狑犪狋犲狉犻狀狉犺犻狕狅狊狆犺犲狉犲犪狀犱狉狅狅狋狊狔狊狋犲犿犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀狅犳犖犻狋狉犪狉犻犪狋犪狀犵狌狋狅狉狌犿狅狀犔狅犲狊狊犘犾犪狋犲犪狌
ＷＡＮＧＷｅｎ１，２，ＪＩＡＮＧＷｅｎｌａｎ１，２，ＸＩＥＺｈｏｎｇｋｕｉ３，ＺＨＡＮＧＤｅｇａｎｇ１，２，
ＧＯＮＧＸｕｙｉｎ４，ＫＯＵＪｉａｎｇｔａｏ１，２
（１．ＣｏｌｅｇｅｏｆＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ
ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｃｏｓｙｓｔｅｍＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆ
ＧａｎｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＳｉｎｏＵＳＣｅｎｔｅｒｆｏｒＧｒａｚｉｎｇｌａｎｄＥｃｏｓｙｓｔｅｍＳｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ
７３００７０，Ｃｈｉｎａ；３．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｌｄａｎｄＡｒｉｄＲｅｇｉｏｎｓＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００００，Ｃｈｉｎａ；４．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ
ＬｉｖｅｓｔｏｃｋｆｏｒａｇｅａｎｄＧｒｅｅｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ＧａｎｓｕＡｃａｄｅｍｙ
ｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｓｏｉｌｗａｔｅｒｉｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅａｎｄｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ犖犻狋狉犪狉犻犪狋犪狀犵狌狋狅狉狌犿ｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｈｉｌ
ｙａｒｅａｉｎｎｏｒｔｈｐａｒｔｏｆＬａｎｚｈｏｕＣｉｔｙｏｎＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｉｎｒｈｉｚｏ
ｓｐｈｅｒｅｉｎｃｒｅｓｅｄａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄａｓｔｈｅｓｏｉｌｄｅｐｔｈ．Ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｗｉｔｈｉｎ０ｔｏ４０ｃｍｌａｙｅｒ
ｗａｓｈｉｇｈｅｒａｎｄｉｔｗａｓｌｏｗｅｒｗｉｔｈｉｎ１６０ｔｏ３００ｃｍｌａｙｅｒ．Ｔｈｅｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｗｉｔｈｉｎ４０ｔｏ８０ｃｍｌａｙｅｒｗａｓ
ｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔ．Ｔｈｅｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈａｎｄｄｉａｍｅｔｅｒｏｆｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ１００ｃｍａｎｄ３００ｃｍｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒｏｏｔ
ｌｅｎｇｔｈｗａｓ１．３２ｔｉｍｅｓｏｆｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔ．Ｔｈｅｄｉａｍｅｔｅｒｏｆｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ３．２３ｔｉｍｅｓｏｆｐｌａｎｔｃｒｏｗｎ．Ｔｈｅ
ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｂｉｏｍａｓｓｗａｓ１．４６ｔｉｍｅｓｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｏｏｔｓｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｗｉｔｈｉｎ０ｔｏ
４０ｃｍｌａｙｅｒ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｏｏｔｗｅｉｇｈｔｗｉｔｈｉｎ０ｔｏ２０ｃｍａｎｄ２０ｔｏ４０ｃｍｌａｙｅｒｓａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒ５８．６９％ａｎｄ
２２．９６％ｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｎｄｆｏｒｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ，ｔｈｅｙｗｅｒｅ５９．６５％ａｎｄ２３．２０％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ
ｌｙ．Ｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｏｏｔｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｓｔｈｅｓｏｉｌｄｅｐｔｈ．Ｔｈｅ０ｔｏ４０ｃｍｌａｙｅｒｗａｓｖｅｒｙｉｍ
ｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｔｈｅｗａｔｅｒｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｎｇｅｏｆｒｏｏｔｓｗａｓ３ｔｉｍｅｓｏｆｔｈａｔｉｎｖｅｒｔｉｃａｌ
ｒａｎｇｅ．Ｔｈｉｓｐａｔｔｅｒｎｏｆｒｏｏｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｈｅｌｐｓｔｈｅｗａｔｅｒａｂｓｏｒｂｔｉｏｎｏｆｐｌａｎｔｗｈｉｃｈｄｅｐｅｎｄｔｈｅｎａｔｕｒａｌｒａｉｎｆａｌａｓ
ｔｈｅｏｎｌｙｗａｔｅｒｓｏｕｒｃｅｏｎＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｈｉｌｙａｒｅａｏｎＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ；犖犻狋狉犪狉犻犪狋犪狀犵狌狋狅狉狌犿；ｓｏｉｌｗａｔｅｒｉｎｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ；ｒｏｏｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
８２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１３） Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１