全 文 ：林业科学研究　2005 ,18 (3) :315～320
Forest Research
　　文章编号 :100121498 (2005) 0320315206
肉苁蓉采挖坑对梭梭根际土壤水分的影响研究
郭泉水1 , 谭德远2 , 王春玲3 , 史作民1 , 马　超1
(11 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 ,北京　100091 ;
21 北京林业大学生物科学与技术学院 ,北京　100083 ;31 国家林业局保护司 ,北京　100043)
摘要 :在新疆吉木萨尔县林木良种试验站的肉苁蓉良种繁育基地内 ,选择立地条件、梭梭树龄、林分密度、林木株行
距、接种肉苁蓉方式以及管理措施等基本一致的梭梭人工林为试验地 ,开展肉苁蓉采挖坑对坑侧土壤水分和采挖肉
苁蓉后不回填采挖坑、采挖肉苁蓉后回填采挖坑、不采挖肉苁蓉 (对照)等对梭梭根际土壤水分影响的研究。结果表
明 :采挖肉苁蓉后形成的采挖坑对坑侧土壤水分具有明显的影响 ,其影响范围因土壤层次而异。在 0～20 cm 的土
层内 ,离采挖坑越近 ,土壤含水率越低 ;在 20 cm 以下的土层中 ,这种变化趋势依然存在 ,但在距采挖坑 45 cm 处以
远 ,土壤含水率受采挖坑的影响逐渐减弱。肉苁蓉采挖坑不同处理方式之间的土壤含水率存在显著差异。在 0～10
cm土层内 ,土壤含水率从大到小的排列次序是 :对照 > 回填坑侧 > 回填坑内 > 不回填坑侧 ;在 10～30 cm土层内 ,回
填坑侧 > 对照 > 回填坑内 > 不回填坑侧 ;在 30～50 cm土层内 ,对照 > 回填坑内 > 回填坑侧 > 不回填坑侧。不回填
坑侧土壤含水率低的主要原因是采挖坑增加了土壤水分蒸发的界面 ,使深层土壤直接暴露于大气之中 ,从而引起采
挖坑坑壁土壤水分不断蒸发所致 ;采挖肉苁蓉后回填采挖坑 ,可以延缓或阻止坑侧土壤水分向大气中扩散 ,但是 ,由
于回填土的土壤结构在回填过程中已经发生改变 ,所以回填土的土壤含水率随时间的变化与未破坏土壤结构的对
照、回填坑侧以及不回填坑侧的土壤含水率随时间的变化规律并不完全一致。
关键词 :肉苁蓉 ;梭梭 ;采挖坑 ;处理方式 ;土壤含水率
中图分类号 :S15217 　　　文献标识码 :A
收稿日期 : 2004209210
基金项目 : 国家林业局动植物保护司专项 (2002)“珍稀濒危植物肉苁蓉和寄主植物梭梭资源开发其对环境的影响”课题和国家林业局
森林生态重点实验室资助项目的一部分
作者简介 : 郭泉水 (1954 —) ,男 ,河北人 ,研究员.
Study on the Effect of Different Cistanche deserticola Excavation Hole Treatments
on Soil Moisture Content around Haloxylon ammodendron Rhizosphere
GUO Quan2shui1 , TAN De2yuan2 , WANG Chun2ling3 , SHI Zuo2min1 , MA Chao1
(1. Research Institute of Forest Ecology , Environment and Protection , CAF , Beijing 　100091 ; 2. College of Bioscience and Biotechnology ,
Beijing Forestry University , Beijing 　100083 ; 3. Department of Forest Protection , State Forestry Administration , Beijing 　100043)
Abstract : By selecting an experiment plot from the fine forest experiment station in Jimusaer County of Xinjiang Uygur Au2
tonomous Region ,where the site conditions ,way of inoculation Cistanche deserticola age of host sapling ,planting sapling density
were well selected all analogous in the fine tree seeds production base of Cistanche deserticola ,we have studied the effect of differ2
ent excavation hole treatments on soil moisture content around Haloxylon ammodendron rhizosphere. The results showed that the
excavation hole resulted from Cistanche deserticola excavation had significant effect on the soil moisture content , with an influence
range differing in soil layers. At the level of 0～20 cm surface soil , the effect was most significant . The soil closer to the excava2
tion hole had less moisture content . In the soil layer of more than 20 cm below the ground , this changing trend still existed. How2
ever , locations of more than 45 cm apart from the excavation hole , the influence of excavation hole on soil moisture content be2
came less. The soil moisture content of different Cistanche deserticola excavation hole treatments existed significant differences. In
the soil layer of 0～10 cm , the ranking of soil moisture content in descending order was as follows : the control group > backfill
excavation hole side > inner backfill excavation hole > non2backfill excavation hole side. In the soil layer of 10～30 cm , the
ranking of soil moisture content in descending order was as follows : backfill excavation hole side > the control group > inner
backfill excavation hole > non2backfill excavation hole side. In the soil layer of 30～50 cm ,the ranking of soil moisture content
in descending order was as follows : the control group > inner backfill excavation hole > backfill excavation hole side > non2
backfill excavation hole side. The main reason for a low water moisture content in non2backfill excavation hole was that excavation
increased the evaporation profile and exposure of deep layer soil to atmosphere , making a continuous evaporation of soil moisture
content in the excavation hole sides. Backfill excavation hole could put off or prevent the pervasion of the moisture content from
the excavation hole side to atmosphere. However , due to the fact that the backfill soil structure changed , therefore , the backfill
soil moisture content changed as time changed , which was quite different from the changing rules in the control group , backfill ex2
cavation hole side and non2backfill excavation hole side.
Key words : Cistanche deserticola ; Haloxylon ammodendron ; excavation hole ; treatment methods ; soil moisture content
肉苁蓉 ( Cistanche deserticola Y. C. Ma) 属列当科
(Orobanchaceae)多年生寄生草本植物。主要寄生在
梭梭 ( Haloxylon ammodendron (C. A. Mey) Bunge) 和白
梭梭 ( Haloxylon persicum Bunge ex Boiss. et Buhse)的根
部 ,为名贵的中药材[1 ] 。其药用正品为出土前采挖
的带鳞叶的肉质茎。在天然梭梭林中 ,肉苁蓉的大
小不等 ,小者长约 30 cm ,粗 3～5 cm ,约 015 kg ,大者
长约 200 cm ,粗 5～7 cm ,约 5～8 kg。20 世纪 80 年
代以来 ,随着国内外对肉苁蓉需求的不断增加和经
济利益的驱动 ,在我国西北荒漠区的梭梭林内乱采
滥挖肉苁蓉的现象比较严重[2 ] 。采挖肉苁蓉后不回
填采挖坑 ,已成为人们习以为常的采挖方式。采挖
坑的大小因肉苁蓉的生长情况而异 ,小者坑径在 60
cm左右 ,深度在 60 ～80 cm ,大者坑径可达 100 cm ,
深度 100～ 200 cm。
在梭梭分布的荒漠区 ,降水量少、蒸发强烈 ,环
境总体处于水分亏缺状态 ,因此 ,土壤水分对梭梭的
生长发育起着至关重要的作用。采挖肉苁蓉后不回
填采挖坑 ,将梭梭根系直接暴露于大气之中 ,久而久
之必然会导致根系枯死 ,丧失吸收土壤水分的能力 ,
另外 ,采挖坑坑壁土壤水分的不断蒸发 ,也会引起梭
梭根际土壤水分的损失。多年来 ,关于干旱和半干
旱区灌 (乔) 木树种的水分动态、干旱区人工林地土
壤水分收支平衡以及放牧、火烧、开荒、刈割、樵采等
人为活动对植被和土壤的影响已有许多研究成
果[3～9 ] ,但是把采挖肉苁蓉作为一种对寄主梭梭的
人为干扰因素 ,进而研究采挖坑对梭梭根际土壤水
分的影响 ,在国内外尚未见过系统报道。
本文选择立地条件、梭梭树龄、林分密度、林木
株行距、接种肉苁蓉方式以及管理措施等基本一致
的梭梭人工林为试验地 ,按照当地农牧民采挖肉苁
蓉的习惯 ,设计采挖坑的大小及不同的处理方式 ,并
对梭梭根际土壤水分动态进行连续定位观测 ,以期
揭示肉苁蓉采挖坑不同处理方式对梭梭根际土壤水
分的影响 ,为进一步研究采挖肉苁蓉对梭梭生长发
育和生理生态的影响奠定基础 ,同时为科学采挖肉
苁蓉以及梭梭资源保护提供科学依据。
1 　试验地概况
试验地设在新疆吉木萨尔县林木良种试验站
(新疆博林科技发展有限责任公司) 肉苁蓉良种繁育
基地的梭梭人工林内。当地的气候类型属温带大陆
性气候。年平均气温为 510 ℃～811 ℃,极端最低气
温 - 3616 ℃,极端最高气温 4018 ℃,年降水量在 120
～140 mm 之间。降水季节分配不均 ,以 4 月、5 月和
7 月最为集中。接种肉苁蓉时 ,梭梭苗龄为 1 a ,现实
林分梭梭的树龄为 215 a ,株行距 110 m ×115 m。土
壤类型为盐碱土。
2 　研究方法
为了研究梭梭人工林土壤水分垂直分布规律 ,
在梭梭人工林未采挖肉苁蓉的地段 ,采用分层取样
方法进行土壤样品采集和土壤含水率测定。取样深
度为 80 cm。土壤分层标准为 0～10、10～20、20～
30、30～40、50～60、60～70、70～80 cm。
为了研究肉苁蓉采挖坑对坑侧土壤水分的水平
影响 ,在采挖坑侧 ,按照距坑壁 0～15、15～30、30～45、
45～60 cm的间隔进行水平分段 ,同时按照 0～10、10
～20、20～30、30～40、40～50 cm 的间隔 ,对土壤进行
垂直分层采集土壤样品 ,测定土壤含水率。具体试验
设计方案如图 1 所示。为了研究肉苁蓉采挖坑不同处
理方式下梭梭根际土壤水分的垂直变化 ,根据现实林
分中肉苁蓉的大小 ,设计采挖坑的规格为 60 cm ×60
613 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 18 卷
图 1 　肉苁蓉采挖坑的坑侧土壤取样示意图
cm×60 cm。设计的采挖坑处理方式包括采挖肉苁蓉
后不回填采挖坑、回填采挖坑、不采挖肉苁蓉即对照
等。在采挖坑不同处理方式中 ,要求土壤样品的采集
点一致。肉苁蓉采挖坑的坑壁距梭梭干基约 30 cm ,
用于测定采挖坑坑侧土壤含水率变化的土壤样品 ,取
自距梭梭干基约 15～20 cm 处 ;用于测定回填采挖坑
内土壤水分的土壤样品 ,取自回填坑的中心。不同处
理方式下的土壤垂直分层一致。共划分了 0～10、10
～20、20～30、30～40、40～50 cm 五个土壤层次。取土
工具为土钻 ,用 1 %电子天平称土壤样品质量。土壤
含水率测定采用烘干法。调查时间为 2003 年 7 月中
旬—9 月中旬。测定间隔期 10 d。遇到雨天 ,雨停后
24 h 后测定。
每种处理方式设置 3 个重复。每次调查时 ,在同
一种处理方式的同一株梭梭根际的同一土壤层次内
平行取两个土样 ,土壤含水率取其平均值。
采用双因子方差分析法[10]对肉苁蓉采挖坑不同处
理方式和不同测定时间土壤含水率的差异性进行检验。
3 　结果与分析
311 　梭梭林地土壤水分垂直分布规律
选择 3 个晴天 ,对不同深度的土壤含水率进行
测定 ,并绘制土壤含水率垂直变化曲线 (图 2) 。
图 2 　不同深度土壤中含水率变化
从图 2 可以看出 ,虽然 3 次测定的时间不同 ,但
土壤含水率随土壤深度的变化趋势却极为相似。总
体表现是 :在 0～20 cm 土层内 ,随着土壤深度的增
加 ,土壤含水率也趋于增加 ;在 30 cm 以下 ,随着土
壤深度的增加 ,土壤含水率逐渐下降 ;到 60 cm 以
下 ,土壤含水率的变化基本趋于稳定。
土壤水分的变化 ,实质上反映了土壤水分的损
失和补偿的过程。森林土壤水分垂直变化的一般规
律是 :表层土壤因容易受到外界环境的影响 ,所以土
壤水分也相应的变化较大 ,表层以下的土壤 ,一般是
随着深度的增加土壤含水率逐渐减少。其原因在于
生长季节植物需要不断地从土壤中获取水分 ,以满
足自身生长和发育的需要 ,因此在根系分布区 ,土壤
水分一般是趋于减少。对研究地区梭梭根系分层挖
掘并进行生物量测定的结果表明 ,215 a 生的梭梭 ,
其主根系可深入到地下 210 cm ,其中在 20～40 cm
处 ,梭梭根系的生物量约占根系总生物量的 1113 % ,
40～60 cm 处根系的生物量约占 3318 % ,60～80 cm
处根系的生物量约占 1712 % ,80～220 cm 处根系的
生物量约占根系生物总量的 4716 %。这一结果表
明 ,在现实林分中 ,梭梭林木根系分布较为密集的区
域在 30～60 cm 土壤深度范围内。不同土壤深度范
围内土壤水分的减少与梭梭根系的分布状态是相对
应的。
312 　肉苁蓉采挖坑对坑侧土壤水分的水平影响
选择 2 个晴天 ,按着图 1 设计方案采集土壤样
品 ,测定土壤含水率 ,并分层绘制土壤含水率变化曲
线 (图 3) 。
对图 3 土壤水分变化曲线进行比较可知 ,虽然测定
时间和土壤深度不同 ,但土壤含水率的变化趋势基
本一致 ,即离采挖坑越近 ,土壤含水率越低。其中以
0～10 cm 和 10～20 cm 土层中的土壤含水率变化最
为明显。在 20～30 cm 以下土层中 ,这种变化趋势
依然存在 ,但在距采挖坑 45 cm 处以远 ,土壤含水率
的变化已趋于平缓。这说明在距采挖坑 45 cm 以
远 ,土壤含水率受采挖坑的影响逐渐减弱。
同一土层、不同测定时间土壤含水率之间的差
异 ,主要原因在于两次测定间隔期间 ,天气连续干旱
导致土壤整体水分减少所致。
313 　肉苁蓉采挖坑不同处理方式下土壤水分的垂直变化
31311 　不同处理方式下土壤含水率的变化 　汇总
肉苁蓉采挖坑不同处理方式下梭梭根际土壤含水率
连续测定的结果 ,并区分不同土壤层次和处理方式
绘制土壤含水率变化曲线 (图 4) 。
713第 3 期 郭泉水等 :肉苁蓉采挖坑对梭梭根际土壤水分的影响研究
　　对图 4 中 3 组不同深度的土层和采挖坑不同处
理方式下的土壤含水率变化曲线进行比较可以看
出 ,在测定的土层深度范围内 ,土壤含水率随土壤层
次和测定时间的变化趋势基本一致 ,主要表现有以
下 3 方面特征 : ①从 7 月中旬到 9 月中旬 ,土壤含水
率随着时间的变化呈逐渐降低趋势 ; ②采挖肉苁蓉
图 3 - a
图 3 - b
图 3 - c
图 3 - d
图 3 - e
图 3 　土壤含水率变化曲线图
后不回填采挖坑 ,其坑侧不同土壤层次土壤含水率
的变化曲线基本上都位于其他几种处理方式的曲线
之下。③采挖肉苁蓉后回填坑内的土壤含水率变
化与其他几种处理方式下土壤含水率变化规律不尽
相同。
分析产生上述现象的原因 ,可大致归纳为以下
几个方面 : ①气候条件特别是降水的季节变化对土
壤水分将产生一定的影响。尽管采挖坑处理方式不
同 ,但土壤含水率随着时间的延长而逐渐下降的总
体变化趋势一致。在研究地区 ,8 月份以后的降水
逐渐减少 ,土壤水分的补充必然也随之受到影响 ,表
层土壤对这种影响更为敏感 ,深层土壤则相对较迟
缓。如在 0～10 cm 土层内 ,从测定初期到 9 月中旬 ,
土壤含水率从 1415 %下降到了 315 % ;而在 30～50
cm土层中 ,土壤含水率从测定初期的 12 %下降到了
415 %。②采挖肉苁蓉后不回填坑侧土壤含水率减
少的主要原因在于采挖坑增加了土壤蒸发的界面
积 ,另外 ,坑壁土壤水分的不断蒸发 ,也需要从坑侧
土壤中不断得到水分补充 ,从而也就降低了坑侧土
壤的含水率。③采挖肉苁蓉后回填采挖坑 ,可以延
缓或阻止坑侧土壤水分向大气中扩散 ,以减少坑侧
土壤水分过多的损失。但是 ,为什么采挖肉苁蓉后
回填坑内的土壤含水率变化与其它几种处理方式下
土壤含水率变化规律有所不同 ? 究其原因 ,主要在
于回填土的土壤结构与采挖肉苁蓉之前的土壤结构
不同。是土壤结构的变化引起了土壤的通气性、土
壤水分运动形式等方面发生变化所致。
为了证实肉苁蓉采挖坑回填土的土壤结构是否
发生变化 ,笔者根据前人“未被破坏土壤结构的土壤
的水分平均含量与标准差之间具有良好的二次函数
关系 ,反之亦然”[11 ]的结论 ,对肉苁蓉采挖坑不同处
理方式下土壤平均含水率与标准差之间的关系进行
了验证 ,结果见表 1 和图 5。
813 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 18 卷
图 4 - a 图 4 - b
图 4 - c
图 4 　采挖坑不同处理方式下土壤中含水率变化
图 5 　不同处理土壤含水量均值与标准差关系
表 1 　不同处理方式下土壤含水率均值与标准差之间的关系
处理方式 采集土样地点 二次函数模型 相关系数
不采挖肉苁蓉(对照) 距梭梭干基 20 cm 处 Y = 01042 2 x2 - 01181 6 x + 11107 2 R = 01960 5
回填采挖坑
坑侧 Y = 01009 x2 + 01510 3 x - 11344 4 R = 01967 4
坑内 Y = 01048 7 x2 - 01771 x + 61116 5 R = 01290 7
不回填采挖坑 坑侧 Y = - 01097 9 x2 + 11933 1 x - 51738 3 R = 01936 3
　　表中 Y 为土壤含水率的标准差 ; x 为土壤含水率的平均值
从表 1 和图 5 可以看出 ,在肉苁蓉采挖坑的不同
处理方式中 ,只有回填坑内土壤含水率的平均值与标
准差之间不存在二次函数关系。该结果表明 ,肉苁蓉
采挖坑回填土的土壤结构确因回填过程而有所改变。
31312 　不同处理方式和不同测定时期土壤含水率
的差异性检验 　为了检验不同处理方式之间以及同
一土壤层次不同测定时期土壤含水率的差异 ,进行
双因素方差分析的结果见表 2。
从表 2 可知 ,同一土壤层次不同测定时期、不同
处理方式之间土壤含水率的 F 值都大于 F0105 ,这一
结果表明 ,肉苁蓉采挖坑不同处理方式和不同测定
时期的土壤含水率之间存在显著差异。
肉苁蓉采挖坑不同处理方式土壤含水率的平均
值大小排列次序是 :在 0～10 cm 土层内 ,对照 > 回
填坑侧 > 回填坑内 > 不回填坑侧 ;在 10～30 cm 土
层内 ,回填坑侧 > 对照 > 回填坑内 > 不回填坑侧 ;在
30～50 cm 土层内 ,对照 > 回填坑内 > 回填坑侧 > 不
回填坑侧。
913第 3 期 郭泉水等 :肉苁蓉采挖坑对梭梭根际土壤水分的影响研究
表 2 　不同处理方式和测定时间下土壤含水率的方差分析
项目
差异源
不同测定时期
0～10 cm 10～30 cm 30～50 cm
不同处理方式
0～10 cm 10～30 cm 30～50 cm
误差
0～10 cm 10～30 cm 30～50 cm
平方和 279183 128115 551431 151716 221977 261224 141133 141236 461315
自由度 6 6 6 3 3 3 18 18 18
均方 461638 211358 91238 5 51238 7 71658 9 81741 3 01785 2 01790 9 21573 1
F 值 591398 3 271005 3 31590 5 3 61672 3 91683 9 3 31397 2 3
F0105 21661 3 21661 3 21661 3 31159 9 31159 9 31159 9
4 　结论与建议
(1)研究地区土壤含水率垂直变化的趋势是 ,在
0～20 cm 的土层范围内 ,土壤含水率随着土壤深度
的增加也趋于增加 ,在 30 cm 以下土层中 ,随着土壤
深度的增加 ,土壤含水率逐渐下降 ,60 cm 以下土层 ,
土壤含水率的变化基本稳定。表层土壤含水率受外
界环境影响较大 ,深层土壤含水率的变化与梭梭的
根系分布有关。
(2)采挖肉苁蓉后形成的采挖坑对坑侧土壤水
分具有明显的影响 ,其水平影响范围因土壤层次而
异。在 0～20 cm 的土层内 ,离采挖坑越近 ,土壤含
水率越低 ;在 20 cm 以下的土层中 ,这种变化趋势依
然存在 ,但在距采挖坑 45 cm 以远 ,土壤含水率受采
挖坑的影响逐渐减弱。
(3)肉苁蓉采挖坑不同处理方式之间的土壤含
水率差异显著。在 0～10 cm 土层内 ,未采挖肉苁蓉
(对照)的土壤含水率 > 回填坑侧 > 回填坑内 > 不回
填坑侧的土壤含水率 ;在 10～30 cm 土层内 ,回填坑
侧 > 对照 > 回填坑内 > 不回填坑侧 ;在 30～50 cm
土层内 ,对照 > 回填坑内 > 回填坑侧 > 不回填坑侧。
采挖肉苁蓉后不回填采挖坑 ,深层土壤将直接暴露
于大气之中 ,从而造成采挖坑壁的土壤蒸发加剧 ,是
引起坑侧土壤的含水率降低的主要原因 ;采挖肉苁
蓉后回填采挖坑 ,可以起到延缓或阻止坑侧土壤水
分向大气扩散的作用。引起采挖肉苁蓉后回填采挖
坑坑内土壤含水率与未破坏土壤结构的其它处理方
式之间产生的土壤含水率差异的主要原因在于回填
土壤的结构发生了改变。
(4)为了减少采挖肉苁蓉对梭梭根际土壤水分
的影响 ,建议采挖肉苁蓉后马上回填采挖坑 ,以延缓
和阻止坑侧土壤水分的过多损失 ,保证梭梭正常的
水分需求。另外 ,采挖肉苁蓉时要避免切断肉苁蓉
与梭梭根系的连接 ,要保留肉苁蓉基部底盘 ,这样做
即可以保证梭梭根系不受损伤 ,维护根系正常吸收
土壤水分的功能 ,同时对促进肉苁蓉资源再生也提
供了保障。
(5)不同的土壤类型有不同的土壤结构 ,而不同
结构的土壤的通气性、热量以及土壤水分运动形式
都有很大的区别。本试验是在盐碱土立地上开展
的 ,至于沙土、沙壤土等立地上肉苁蓉采挖坑对梭梭
根际土壤水分的影响 ,有待进一步研究。
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