全 文 ：第 !" 卷 第 # 期
$ % & % 年 # 月
林 业 科 学
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/012 !"，+02 #
345，$ % & %
黄土高原不同气候区刺槐细根表面积的差异!
王迪海&，$ 6 赵6 忠&，$ 6 李6 剑&，7
（&2 西北农林科技大学西部环境与生态教育部重点实验室 6 杨凌 8&$&%%；
$2 西北农林科技大学林学院 6 杨凌 8&$&%%；72 陕西省治沙研究所 6 榆林 8&9%%%）
摘 6 要：6 以生长在黄土高原半干旱气候区陕西省安塞县和半湿润气候区甘肃省泾川县的刺槐人工林为研究对
象，采用土钻法获取根样和土样，研究不同气候区刺槐细根表面积垂直分布、季节动态及其与林地土壤水分的相关
性。结果表明：安塞和泾川刺槐细根垂直分布深度、细根表面积数量和季节动态均有一定的差异。% : $%% ;< 和
% : &#% ;<土层分别为安塞和泾川刺槐细根表面积的主要分布层，分别有 ="> #? 和 =8> "? 的细根表面积分布。
$%%8 年生长季内，泾川和安塞刺槐细根表面积的峰值分别出现在 ! 月和 " 月，但 " 月份安塞与泾川刺槐的累积细
根表面积差异不显著。与泾川刺槐细根表面积特征相比，安塞刺槐细根表面积表现为，减小单位土体内细根表面
积数量，增大细根垂直分布深度，以维持树木生长所需要的细根表面积总量。
关键词：6 刺槐；细根；干旱气候；黄土高原；土壤含水量
中图分类号：’8&=2 !#6 6 6 文献标识码：-6 6 6 文章编号：&%%& @ 8!==（$%&%）%# @ %%8% @ %8
收稿日期：$%%9 @ && @ %9。
基金项目：国家自然科学基金项目（7%"8&"87）；国家科技支撑计划项目（$%%"A-B%7-&$%8）。
! 赵忠为通讯作者。
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LGO EN0TFDE JO4J0D FD $%%8，LGO GFEGOJL Q41KO 0R RFDO N00L JKNR4;O 4NO4 T4J 0UJONQOM FD -PNF1 FD IFDE;GK4D (0KDL5，TGF1O FL T4J
FD IKDO FD -DJ4F (0KDL5> ,GO MFRRONOD;O 0R L0L41 RFDO N00L JKNR4;O 4NO4 UOLTOOD -DJ4F 4DM IFDE;GK4D T4J D0L JFEDFRF;4DL FD
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9$: ;(%<0：6 E’&.,.% F5"90’%1%1.%；RFDO N00L；4NFM ;1F<4LO；.0OJJ S14LO4K；J0F1 T4LON ;0DLODL
6 6 $% 世纪 8% 年代末到 =% 年代初，刺槐（E’&.,.%
F5"90’%1%1.%）作为黄土高原地区主要造林树种从南
到北进行大面积栽植，对改善这一地区的生态环境，
防治水土流失发挥了重要作用。$% 世纪 9% 年代以
来，黄土高原南北人工刺槐林群落的生长出现了明
显的区域分异，土壤含水量的亏缺程度与刺槐林的
生长有明显的一致性（王力等，$%%!）。现有研究表
明，这与人工植被根系对土壤水分过度消耗导致的
林地土壤干化密切相关（杨文治等，$%%!；王力等，
$%%#；陈宝群等，$%%9）。根系表面积是根系与土壤
之间进行营养交换的界面（王佑民等，&99!）。根面
积与水分吸收密切相关（ I4;VJ0D ") %2>，&998）。虽然
生物量已成为植物细根研究的重要指标，但根样品
较少时变异较大，不易揭示处理间的差异（ A0W，
! 第 " 期 王迪海等：黄土高原不同气候区刺槐细根表面积的差异
#$$%；何维明，&’’’）。此外，根系表面积是研究水
分吸收或养分吸收的重要参数之一（刘建军，&’’&；
()*+, !" #$%，&’’$）。根系表面积与土壤深度存在显
著负相关关系，与根长密度和根系生物量存在显著
正相关关系（朱美秋等，&’’$）。因此，研究黄土高
原不同水分生态区刺槐细根表面积的差异，揭示土
壤水分对人工林细根生长的影响，对于黄土高原地
区植被建设具有十分重要的意义。
已有研究表明，刺槐和加拿大杨（ &’()$)* -
+#,#-!,*.*）林木细根的分解特点不同（翟明普等，
&’’.）。刺槐纯林和杨槐混交林中刺槐细根生物量
在 .—## 月间都有 & 个峰值（翟明普等，&’’&）。以
刺槐细根表面积为指标建立的刺槐细根表面积垂直
分布模型，能够反映土壤入渗水和深层土壤水分混
合作用下的刺槐细根垂直分布特征（成向荣等，
&’’%）。生长在不同气候区刺槐细根的垂直分布特
征差异较大，水分条件不同是造成这种差异的主要
原因（赵忠等，&’’%）。根系深度反映了植物对干旱
环境的响应。在岷江干旱河谷山地森林交错区，与
青冈（ /0+$’1#$#,’(*.* 2$#)+#）人工林、粗枝云杉
（ &.+!# #*(!3#"# ）人 工 林 和 沙 棘（ 4.((’(5#!
35#6,’.-!*）灌木林相比，刺槐人工林具有更深的细
根垂直分布（谭波等，&’’/）。尽管人们对刺槐的生
长、抗旱性、根系分布、细根分解和细根生物量动态
等具有较深的了解，但对刺槐细根表面积的季节动
态及其影响因素等，并没有深入的探讨。
本文采用根钻法，分析了黄土高原半干旱气候
区陕西省安塞县和半湿润气候区甘肃省泾川县刺槐
细根表面积垂直分布、季节动态及其与土壤水分的
关系，旨在为深入了解树木根系与土壤水分的关系
提供参考资料。
#! 研究区概况
研究地点分别设在陕西省安塞县的蛤蟆沟和甘
肃省 泾 川 县 的 官 山 林 场。安 塞 县（ #’/0 "#1—
#’$0&%1 2，3%03’1—340#$1 5）位于黄土高原梁峁状
丘陵沟壑区。该区为暖温带半干旱大陆性季风气
候，平均海拔 # &’’ 6，年平均降雨量为 "’"7 3 66，
降雨量年际变率较大，年内分布不均，4—$ 月的降
雨量占全年降雨的 %’8以上。干燥指数 #7 " 9 &7 "，
年平均气温 /7 / :，无霜期 #%’ 天，主要土壤类型为
黄绵土。刺槐人工林下草本植物主要为铁杆蒿
（73"!6.*.# 26!$.,..）、长芒草（ 8".(# 1),2!#,#）等，覆
盖度为 .’8 9 %’8。
泾川县（#’40 3/1—#’40 "/1 2，3.0 "$1—3"0 #/1
5）地处黄土高原沟壑区中部，属暖温带半湿润大陆
季风气候，海拔 $"’ 9 # &&" 6，年均气温 $7 # :，年
均降雨量 "/.7 # 66，多集中于 4—$ 月份，干燥指数
#7 " 9 &7 ’，无霜期 #4# 天，土壤类型为黄墡土。刺槐
人工林下草本植物主要为铁杆蒿、短花针茅（ 8".(#
13!9.:$’3#）、白羊草（;’"53.’+5$’# .*+5#!6)6）、狗尾草
（8!"#3.# :#1!3..）、多花胡枝子（ 等，覆盖度为 $’8 9 $%8。
&! 研究方法
!" #$ 样地选择
&’’4 年 . 月中旬在陕西省安塞县的蛤蟆沟和
甘肃省泾川县的官山林场，选择阴坡立地林相整齐、
生长良好的刺槐人工林，共设置 % 块 &’ 6 - &’ 6 的
临时样地（表 #），对各样地的树高、胸径等进行
调查。
表 #$ 样地概况
%&’( #$ )*+*,&- ./&/0. 12 .&34-5+6 4-1/.
序号
5;<
地点
=>;?
坡向
@>;A* BCA*D?
坡度
EFBGH*+? I（ 0）
林龄
@?B+G B,* I B
平均树高
J*B+
)*H,)? I 6
平均胸径
J*B+
KLM I D6
林分密度
@?B+G G*+CH?N I
（ ?F**·)6 O &）
# 官山 EPB+C)B+ 东北 5;F?)*BC? &" &" /7 3 $7 / # "’’
& 官山 EPB+C)B+ 东北 5;F?)*BC? &" &" #&7 ’ ##7 . # "’’
3 官山 EPB+C)B+ 东北 5;F?)*BC? &4 &" #’7 3 ##7 . # "’’
. 蛤蟆沟 MB6B,;P 东北 5;F?)*BC? 3’ .’ #.7 $ &37 3 # &’’
" 蛤蟆沟 MB6B,;P 东北 5;F?)*BC? 3’ .’ #37 " &37 " # &’’
% 蛤蟆沟 MB6B,;P 东北 5;F?)*BC? 3& .’ #%7 # &"7 3 # &’’
!" !$ 根系调查
于 &’’4 年 .，%，/，#’ 月中旬，在每个样地内随
机选取 3’ 株样木，进行每木检尺，从中选出 . 株平
均木，采用根钻法对各平均木进行根系和土壤含水
量调查。
根系调查采用 # I . 样圆法取样（王文全等，
#$$.）。取根样时，以样木为中心分别在半径 ’7 " 6
和 #7 " 6 的弧线上按等距确定 3 个取样点，分土层
#4
林 业 科 学 !" 卷 #
（$% &’）用土钻（ ! ( ") * &’）钻取土样，直至无根
系。每个样木有 " 个取样点，每个样地共有 +! 个取
样点。从各土层钻取的土样中拣出所有根系，编号
后装入塑料袋带回实验室。
根据外形、颜色、弹性等区别死根和活根（,-./
"# $%0，$112）。以根系外形圆润、颜色新鲜、具有弹
性、根皮与中柱不易分离作为判断活根的标准。将
活根用镊子夹入装有蒸馏水的小塑料盆中，清洗干
净根系表面的泥土，然后将根系放入专用的器皿中，
用 34567 8,9:7 4;6 根系扫描仪（<+=>?，加拿大
;@/@.? :.A?BC’@.? :.& 公司）和根系形态学和结构分
析应用系统 ,:7;D>EF 测定根系表面积等。用下式
计算某土层细根（直径 G + ’’）表面积 &（ &’+·
H’ I <）（赵忠等，+%%"）。
& ’
$
(
) ’ $
$
*
+ ’ $
,
(*
·
$
!-+·.
·$ %%%
式中：- 为土钻半径（<) ! &’）；. 为土层厚度（ &’）；
, 为细根表面积（ &’+）；( ，* 分别为样木总数及样
点总数。
图 $# 不同气候区刺槐细根表面积的垂直分布
J>/0 $# K@B?>&-L H>A?B>=C?>F. FM M>.@ BFF? ACBM-&@ -B@- >. /0 12"345$6$6+$ NL-.?-?>F.A >. H>MM@B@.? &L>’-?@ B@/>F.A（’@-. O 53）
!" #$ 土壤含水量调查
将样地中各样木根系取样区分为 ! 个方位（曹
扬等，+%%"），在距样木 $ ’ 处各选一取样点，用土钻
在 % P 2%% &’ 深度范围内分土层（$% &’）钻取土样，
用烘干法测量土壤含水量。
!" %$ 数据分析
使用 3Q&@L +%%< 和 5455 $%) % 统计分析软件计
算各土层细根表面积和土壤含水量的平均数、标准
差。依据方差分析和多重比较结果来评价不同树种
细根表面积和土壤含水量的差异显著性及季节变化
的差异显著性。
<# 结果与分析
#" &$ 不同气候区刺槐细根表面积的垂直分布
由图 $ 可以看出，安塞和泾川刺槐细根垂直分
布总的趋势基本相同，随土层深度的增加细根表面
积逐渐减小。安塞和泾川刺槐细根垂直分布深度分
别可达 <%% &’ 和 +%% &’，细根表面积的主要分布层
分别为 % P +%% &’ 和 % P $2% &’ 土层，分别有
*") 2R和 *S) "R的细根表面积分布。
成向荣等（+%%"）根据安塞县刺槐细根的分布
特征建立了根系垂直分布数学模型：7 ( 8.9（: T
&. T ;.+ T <.<），式中：8，9，:，&，;，< 为经验系
数，其中 8 U %，9 U %，<*%，7 为从地表到一定深度
的细根表面积（ &’+·$% I < &’ I <），. 为土壤深度
（ &’）。该模型可较好地表达细根在土壤入渗水和
土壤深层水混合作用下的垂直分布特征。定义 .N
为细根在整个土壤剖面分布达最大值时的土壤深
度；.V 为土壤入渗水对细根生长的影响深度，而该
点也可以近似地作为土壤入渗水和深层土壤水的分
界线；.’-Q为细根分布的最大深度。对 7 求积分即
+
.’-Q
%
7H. ，可得细根在垂直方向的总表面积 = ，入渗
水对细根生长的影响由 =$ ’ +
.V
%
7H. 求出，而深层土
壤水的影响值也可由 =+ ’ +
.’-Q
.V
7H. 来确定。显然
= ’ =$ > =+，土壤入渗水和深层土壤水对细根生长
的贡献率分别为 !$ ’
$
=
· +
.V
%
7H. 和 !+ ’
$
=
·
+
.’-Q
.V
7H.，!$ > !+ ’ $%%? 。
使用 5455 $%) % 统计分析软件选择适当的模型
+S
! 第 " 期 王迪海等：黄土高原不同气候区刺槐细根表面积的差异
参数，分别对安塞和泾川刺槐细根表面积的垂直分
布进行拟合，拟合决定系数 !# 分别为 $% &’ 和 $% &&
（表 #），该模型能够很好地拟合安塞和泾川刺槐细
根表面积的垂直分布。
由拟合模型计算入渗水和深层土壤水对刺槐
细根表面积增长的贡献率得出，安塞和泾川刺槐
入渗水的贡献率分别为 ’’% ()* 和 &(% $(*（表
#）。因此，入渗水对安塞和泾川刺槐的生长起决
定作用。
表 !" 不同气候区刺槐细根表面积垂直分布模型拟合系数和模型特征值
#$%& !" ’())*+ ,-*..(,(*/)0 $/+ ,1$2$,)*2(0)(, (/+*3*0 -. )1* 4-+*5 .-2 .(/* 2--) 062.$,* $2*$ 7*2)(,$5 +(0)2(%6)(-/
(/ !" #$%&’()*)*+) 85$/)$)(-/0 (/ +(..*2*/) ,5(4$)* 2*9(-/0
地点
+,-.
" # $ % & ’ !#
(/01 2
3/
(4 2
3/
(5 2
3/
) 2
3/#
)) 2
3/#
!) 2
*
安塞
67809
$% $$: &) $% $$" ;) )$ #):% ’ <)$=% &=" $% :=( ’= <$% $$$ =# $% &’ ())% )# )=% "; #$(% =: )$ (#’ & )#)% " ’’% ()
泾川
>97?3@A07
$% $$$ ;: <$% "): #= (’( ;"$% ) ) ):&% (’ <##% );# = $% $=$ $= $% && )&’% #( =% :"( ) ):(% ’# ’ =;(% " ’ )"#% ( &(% $(
:; !" 不同气候区刺槐细根表面积的季节动态
累积细根表面积和细根表面积分别提供了树木
细根表面积总量和单位土体中细根表面积数量的信
息。由表 ( 得出，#$$= 年 :，;，’ 和 )$ 月泾川刺槐细
根表面积均大于安塞，分别为安塞的 #% :)，)% (#，
(% :; 和 )% $; 倍。除 )$ 月份外，两地之间刺槐细根
表面积差异显著，* 值分别为 $% $$$（: 月），$% $#&（;
月）和 $% $$"（’ 月）。安塞刺槐累积细根表面积在 ;
月和 )$ 月均大于泾川，但是，两地之间只有在 : 月
（* B $% $$$），’ 月（* B $% $:;）和 )$ 月（* B $% $)#）
差异显著。
#$$= 年生长季内，泾川和安塞刺槐细根表面积
动态变化分别表现为 : 月 C ; 月 C ’ 月 C )$ 月和 ;
月 C )$ 月 C : 月 C ’ 月（表 (）。泾川和安塞刺槐细
根表面积峰值分别出现在 : 月和 ; 月。方差分析结
果显 示，泾 川 刺 槐 细 根 表 面 积 : 月 与 ’ 月
（* B $% $$)）、)$ 月（* B $% $$$）差异显著，; 月与 ’
月（* B $% $(:）、)$ 月（* B $% $$$）差异显著，’ 月与
)$ 月差异显著（* B $% $(#）；安塞刺槐细根表面积 ;
月与 : 月（ * B $% $$$）、’ 月（ * B $% $$$）、)$ 月
（* B $% $))）差异显著，)$ 月与 : 月（ * B $% $(&）、
’ 月（* B $% $(=）差异显著。#$$= 年生长季内，泾川
和安 塞 刺 槐 具 有 不 同 的 细 根 表 面 积 动 态 变
化特征。 ! !
表 :" 不同气候区刺槐林地土壤含水量和细根表面积（平均值 <标准误）
#$%& :" =-(5 >$)*2 ,-/)*/) $/+ .(/* 2--) 062.$,* $2*$ (/ !" #$%&’()*)*+) 85$/)$)(-/0
(/ +(..*2*/) ,5(4$)* 2*9(-/0（4*$/ < =?）
项目
D.E/
地点
+,-.
土层
F-9, ,0GEH 2 3/
日期 I0.E
#$$= < $: #$$= < $; #$$= < $’ #$$= < )$
土壤含水量
F-9, J0.EH 3-7.E7. 2 *
泾川 >97?3@A07 $ K #$$ )(% &= L $% =#06 ))% $: L )% $)M6 )$% ); L $% ’(36 ):% )" L $% &’06
安塞 67809 $ K ($$ ;% () L $% ;$0N :% =’ L $% ="MN :% (; L $% ;#MN ’% $’ L $% =:3N
累积细根表面积
OA/A,0.9PE Q97E
H--. 8AHQ03E 0HE0 2
3/#
泾川 >97?3@A07 $ K #$$ #(=% =: L ""% :’06 #)$% ;= L :"% (=06 )=#% )( L :&% =#M6 )((% )) L (:% ’#36
安塞 67809 $ K ($$ )(;% )$ L ")% ="0N #(=% #$ L ")% (’M6 )#=% && L "#% #;0N )=&% )# L :;% ):3N
细根表面积
R97E H--. 8AHQ03E
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（ 3/#·S/ < (）
泾川 >97?3@A07 $ K #$$ (#% =: L =% ;:06 #&% $# L ;% #"06 #(% =) L ;% ’"M6 )’% (: L =% ’$36
安塞 67809 $ K ($$ )(% ;) L :% ($0N #)% &" L :% ;"MN )(% "= L :% ;:0N )=% (: L :% $;36
! ! !不同大、小写字母分别表示不同树种相同月份和相同树种不同月份间具有显著差异（* T $% $"）。I9QQEHE7. 3049.0, 07S 8/0,, ,E..EH8 97S930.E
89?79Q9307. S9QQEHE73E Q-H S9QQEHE7. .HEE 84E39E8 97 .@E 80/E /-7.@ 07S .@E 80/E .HEE 84E39E8 97 S9QQEHE7. /-7.@8 0. $% $" ,EPE,，HE84E3.9PE,GU
! ! 前人研究结果表明，树木细根的生理活动对水
分、温度和养分等资源的有效性非常敏感，细根的生
长是土壤水分、温度和养 分 综 合 作 用 的 结 果
（+HE?9.VEH +, -.U，#$$$）。气候因子和土壤因子对树
木细根的季节变化过程有较大影响（张小全，
#$$)）。安塞县位于黄土高原梁峁状丘陵沟壑区，
为暖温带半干旱大陆性季风气候。泾川县地处黄土
高原沟壑区中部，属暖温带半湿润大陆季风气候。
因此，泾川和安塞两地之间具有一定的气候差异和
土壤资源有效性的差异。这可能是造成泾川和安塞
(=
林 业 科 学 !" 卷 #
两地之间刺槐细根表面积差异的主要原因。造成不
同月份刺槐细根表面积差异的主要因素除了不同季
节土壤水分、温度和养分的差异外，更主要的应该与
树木本身的生长节律有关。
!" !# 刺槐细根表面积与林地土壤水分的相关性
由表 $ 看出，%&&’ 年生长季内，泾川和安塞刺
槐林地土壤含水量动态变化都表现为 (& 月 )
! 月 ) " 月 ) * 月，刺槐细根表面积动态与林地土壤
含水量的季节动态不完全一致。方差分析结果显
示，泾川刺槐林地土壤含水量 " 月与 ! 月（ ! +
&, &&&）、* 月（! + &, &&’）、(& 月（! + &, &&&）差异显
著，* 月与 ! 月（! + &, &&&）、(& 月（! + &, &&&）差异
显著；安塞刺槐林地土壤含水量 ! 月与 " 月（! +
&, &&&）、* 月（! + &, &&&）、(& 月（! + &, &&&）差异显
著，(& 月与 " 月（! + &, &&&）、* 月（! + &, &&&）差异
显著。
由图 % 可以看出，安塞刺槐林地 %&&’ 年 " 月和
* 月土壤含水量随土层深度的增加逐渐增大，至 !-&
./ 趋于稳定；%&&’ 年 !，(& 月土壤含水量随土层深
度的增加逐渐减小，约从 %&& ./ 土层开始，随土层
深度的增加土壤含水量逐渐增大，至 !-& ./ 趋于稳
定。生长季内，刺槐林地 & 0 %&& ./ 土层的土壤含
水量变动较大。通过 & 0 $&& ./ 土层细根表面积与
土壤含水量数据的相关分析得出，安塞刺槐细根表
面积与剖面土壤含水量的相关系数为 &, 1($（ ! +
&, &&&）。
泾川刺槐林地 %&&’ 年 " 月和 * 月土壤含水量
随土层深度的增加逐渐减小，约从 (&& ./ 土层开
始，随土层深度的增加土壤含水量逐渐增大，至
%-& ./土层趋于稳定；%&&’ 年 ! 月和 (& 月土壤含
水量随土层深度的增加逐渐减小，约从 %&& ./ 土层
开始，随土层深度的增加土壤含水量逐渐增大，至
%-& ./ 左右趋于稳定（图 %）。通过 & 0 %&& ./ 土层
细根表面积与土壤含水量数据的相关分析得出，泾
川刺槐细根表面积与剖面土壤含水量的相关系数为
&, 1$%（! + &, &&&）。安塞和泾川刺槐细根表面积垂
直分布与剖面土壤水分间呈极显著正相关（ ! 2
&, &(）。
通过不同月份树木细根表面积与林地土壤含水
量的相关分析得出，安塞刺槐细根表面积与林地土
壤含水量的相关系数为 3 &, -’$（! + &, &-%），泾川
刺槐细根表面积与林地土壤含水量的相关系数为
3 &, (!"（! + &, "-(）。总体上安塞和泾川刺槐细根
表面积的季节动态与林地土壤含水量的相关性不显
著（! ) &, &-）。
图 %# 不同气候区刺槐林地土壤含水量的垂直分布
4567 %# 89:;5.<= >5?;:5@A;5BC BD ?B5= E<;9: .BC;9C; 5C "# $%&’()*+*+,* F=5DD9:9C; .=5/<;9 :965BC?（/9!# 结论与讨论
通过对黄土高原半干旱气候区陕西省安塞县和
半湿润气候区甘肃省泾川县刺槐细根表面积垂直分
布、现存量和季节动态的分析得出，安塞与泾川刺槐
细根垂直分布深度、细根表面积数量和季节动态均
有一定的差异。安塞和泾川刺槐细根的垂直分布深
度分别达 $&& ./ 和 %&& ./，细根表面积的主要分布
层分别为 & 0 %&& ./ 和 & 0 (-& ./ 土层，分别有
*", -J和 *’, "J的细根表面积分布。%&&’ 年 !，"，*
和 (& 月，泾川刺槐细根表面积均大于安塞，除 (& 月
份外，两地之间刺槐细根表面积差异显著。安塞刺
槐累积细根表面积在 " 月和 (& 月均大于泾川，但
是，两地在 " 月差异不显著。泾川和安塞刺槐细根
!’
! 第 " 期 王迪海等：黄土高原不同气候区刺槐细根表面积的差异
表面积动态变化分别表现为 # 月 $ % 月 $ & 月 $ ’(
月和 % 月 $ ’( 月 $ # 月 $ & 月。泾川和安塞刺槐细
根表面积峰值分别出现在 # 月和 % 月，但是，泾川刺
槐细根表面积 # 月与 % 月差异不显著。与泾川刺槐
细根表面积特征相比，安塞刺槐细根表面积表现为，
减小单位土体内细根表面积数量，增大细根垂直分
布深度，以维持树木生长所需要的细根表面积总量。
安塞和泾川刺槐细根表面积垂直分布总的趋势
基本相同，随土层深度的增加而逐渐减小，数学模型
! ) "#$（% * &# * ’#+ * (#,）能够很好地拟合安塞
和泾川刺槐细根表面积的垂直分布，拟合决定系数
)+ 分别为 (- .& 和 (- ..。安塞和泾川刺槐细根表面
积垂直分布与剖面土壤水分间呈极显著正相关
（* / (- (’）。安塞和泾川刺槐林地入渗水的贡献率
分别为 &&- ,’0和 .,- (,0，入渗水对安塞和泾川刺
槐的生长起决定作用。但是，总体上安塞和泾川刺
槐细根表面积的季节动态与林地土壤含水量的相关
性不显著（* $ (- ("）。
土壤水分是影响黄土高原地区植被生长的主要
环境因素。杨新民等（’..#）研究表明，在少雨年
份，安塞县仅 ’- ( 1 以上的土壤可以得到水分的补
偿，而丰水年在 +- ( 1，个别降水特别丰润的年份可
达 +- " 1。本研究的林地土壤含水量垂直分布动态
调查结果与此基本一致。生长季内，刺槐林地 ( 2
+(( 31 土层的土壤含水量变动较大，是水热交换比
较活跃的土层，也是安塞刺槐细根表面积的主要分
布层。由图 + 可以看出，泾川刺槐林地 ( 2 ’"( 31
土层的土壤含水量变动较大，该土层是泾川刺槐细
根表面积的主要分布层。安塞和泾川刺槐细根表面
积垂直分布与剖面土壤水分间呈极显著正相关。这
也再次证明，在黄土高原地区，土壤水分影响着树木
根系的垂直分布（赵忠等，+((%），生长季内土壤含
水量变动较大的土层具有较多的细根表面积分布。
+((4 年生长季内，泾川和安塞刺槐林地土壤含
水量动态变化都表现为 ’( 月 $ # 月 $ % 月 $ & 月。
这主要是受当年生长季的降水量及其分配的影响。
生长初期土壤含水量因冬季至翌年春季土壤蒸发微
弱，加上雨雪补充，土壤水分得到了一定程度的恢
复。生长旺季林地土壤水分并未得到补偿，原因是
生长旺季的降雨多为暴雨，降雨强度较大，降水以径
流方式流失，入渗较少。同时，由于雨热同季，降水
多时蒸发也较多，再加之此时正是生长旺季，林地需
消耗大量的水分。生长末期，由于太阳辐射减小，气
温下降，地表蒸发减弱，因而耗水量减少（郝文芳
等，+((,）。
虽然安塞和泾川刺槐林地土壤含水量具有显著
差异，但是，在 % 月份两地刺槐累积细根表面积无显
著差异。这也证明为了获取充足的养分和水分，树
木必须维持一定的细根生物量（程云环等，+(("）和
细根表面积。
已有研究表明，在热带和温带森林，植物细根生
长的季节动态与土壤水分动态一致，细根生物量或
生长高峰出现在雨季而低峰出现在旱季（56789:; +,
-./，+((#；<8; +, -./，+((#；=8>?6; +, -./，+(("；5>@;
+, -./，+((&；杨秀云等，+((&）；也有研究发现，细根
生物量在春季和秋季各出现 ’ 个高峰（梅莉等，
+((%；林希昊等，+((&；张国盛等，+((.）。不同森
林类型植物的细根时空动态具有种的特殊性（朱胜
英等，+((%）。+((4 年生长季内，泾川和安塞刺槐细
根表面积动态变化分别表现为 # 月 $ % 月 $ & 月 $
’( 月和 % 月 $ ’( 月 $ # 月 $ & 月，刺槐细根表面积
动态与林地土壤含水量的季节动态不完全一致。总
体上安塞和泾川刺槐细根表面积的季节动态与林地
土壤含水量的相关性不显著。这是因为树木细根的
生理活动对水分、温度和养分等资源的有效性非常
敏感，细根的生长是土壤水分、温度和养分综合作用
的结果（A7BCDEFB7 +, -.G，+(((）。气候因子和土壤因
子对树木细根的季节变化过程有较大影响（张小
全，+((’）。因此，全面了解安塞和泾川刺槐细根表
面积差异的机制，还需对水分、温度、养分和树种本
身遗传特性等影响因子进行综合研究。
参 考 文 献
曹 ! 扬，赵 ! 忠，曲 ! 美，等 G +((%G 刺槐根系对深层土壤水分的影
响 G 应用生态学报，’4（"）：4%" H 4%&G
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地理与地理信息科学，+"（,）：&" H &.G
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的研究 G 林业科学，#+（%）：#( H #&G
程云环，韩有志，王庆成，等 G +(("G 落叶松人工林细根动态与土壤
资源有效性关系研究 G 植物生态学报，+.（,）：#(, H #’(G
郝文芳，韩蕊莲，单长卷，等 G +((,G 黄土高原不同立地条件下人工
刺槐林土壤水分变化规律研究 G 西北植物学报，+,（%）：.%#
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何维明 G +(((G 不同生境中沙地柏根面积分布特征 G 林业科学，,%
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刘建军 G +((+G 秦岭油松、锐齿栎根系生态研究 G 西安：西北大学出
版社，,%G
林希昊，王真辉，陈秋波，等 G +((&G 不同树龄橡胶（0+1+- 23-45.5+6454）
林细根生物量的垂直分布和年内动态 G 生态学报，+&（.）：#’+.
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朱美秋，马长明，翟明普，等 $ %&&)$ 河北石质山区花椒细根分布特
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（责任编辑 # 徐 # 红）
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