全 文 ：第 v{卷 第 w期
u s s u年 z 月
林 业 科 学
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果农复合系统中果树根系空间分布特征
张劲松 孟 平 尹昌君
k中国林业科学研究院林业研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 本文对太行山低山丘陵区苹果2小麦复合系统果树吸水根根系空间分布特征进行研究 o以期为苹麦
复合系统苹果根系吸水运移模型的建立及水分生态特征的分析提供基础资料 ∀结果表明 }垂直方向上 o苹果
吸水根根量主要集中 s ∗ {s ¦°土层内 o约占总量 |w1vv h o且 s ∗ ws ¦°所占比例较大 o达 yv1zy h o{s ¦°土层
以下仅约为总量的 x1yz h左右 ~在水平方向上 o分布在林带区和作物区内各占 v|1zt h和 ys1u| h o其中作物区
内的根量主要集中在 ws ∗ tus ¦°带距范围内 o约占作物区内的 zw1z h ~吸水根根长密度k Ρ∆ }¦°#¦°pvl与距
果树带距离k Ξ }¦°l !土壤深度k Ζ }¦°l的关系方程式可表达为 }Ρ∆ € p y1ytz ≅ tsp| Ζw n t1{tw| ≅ tspy Ζv p
t1zxuy ≅ tspw Ζu n w1|wt{ ≅ tspv Ζ p x1{v ≅ tspz Ξu n p u1ty ≅ tspx Ξ n t1tu|| ΖΞ n s1syvx| o复相关系数 ρ€
s1{ywz ∀
关键词 } 苹果2小麦复合系统 o苹果吸水根 o空间分布特征
收稿日期 }ussu2sv2us ∀
基金项目 }/九五0国家科技攻关专题/太行山低山丘陵区复合农林业综合配套技术0k|y p ssz p sw p sxl研究的部分内容及国家自然
基金资助项目kv|zzsyuwl的部分研究内容 ∀
ΣΠΑΤΙΑΛ ∆ΙΣΤΡΙΒΥΤΙΟΝ ΧΗΑΡΑΧΤΕΡΙΣΤΙΧΣ ΟΦ ΑΠΠΛΕ ΤΡΕΕ Ρ ΟΟΤΣ
ΙΝ ΤΗΕ ΑΠΠΛΕ2 ΩΗΕΑΤ ΙΝΤΕΡΧΡ ΟΠΠΙΝΓ
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k Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Φορεστρψo ΧΑΦ Βειϕινγtsss|tl
Αβστραχτ } ׫¨ ¶³¤·¬¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²±¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶²©¤³³¯¨·µ¨¨©¬±¨ µ²²·¶¬±·«¨ ¤³³¯ 2¨º«¨¤·¬±·¨µ¦µ²³³¬±ªº¨ µ¨ ¤±¤¯¼½¨ §¬±
²µ§¨µ·²³µ²√¬§¨ ·«¨ ¥¤¶¬¦§²¦∏°¨ ±·¶©²µ¦²±¶·µ∏¦·¬±ª·«¨ °²§¨¯²©º¤·¨µ∏³·¤®¨ ¥¼µ²²·¶¤±§¤±¤¯¼½¬±ª·«¨ º¤·¨µ ¦¨²¯²ª¬¦¤¯
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©¬±¨ µ²²·¶¦²±¦¨±·µ¤·¨§¤··«¨ s ∗ {s¦°¶²¬¯½²±¨ º«¨µ¨·«¨ ¤°²∏±·²©·«¨ ©¬±¨ µ²²·¶¤¦¦²∏±·¨§©²µ|w1vv h ²©·«¨ ·²·¤¯ ~«²µ2
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µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ ~·«¨ µ¨ªµ¨¶¶¬²±©∏±¦·¬²± ¥¨·º¨ ±¨·«¨ ©¬±¨ µ²²·¶§¨±¶¬·¼k Ρ∆ }¦°#¦°pvl o·«¨ ¶²¬¯ §¨³·«k Ζ }¦°l ¤±§·«¨ §¬¶2
·¤±¦¨ ©µ²°·«¨ ·µ¨¨µ²º k Ξ }¦°lº¤¶·«¨ ©²¯ ²¯º¬±ª} Ρ∆ € p y1ytz ≅ tsp | Ζw n t1{tw| ≅ tsp y Ζv p t1zxuy ≅ tsp w Ζu n
w1|wt{ ≅ tspv Ζ p x1{v ≅ tspz Ξu n p u1ty ≅ tsp x Ξ n t1tu|| ΖΞ n s1syvx| oρ€ s q{ywz q
Κεψ ωορδσ} „³³¯ 2¨º«¨¤·¬±·¨µ¦µ²³³¬±ªoƒ¬±¨ µ²²·¶²©¤³³¯¨·µ¨¨o≥³¤·¬¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²±¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶
根系是植物吸收水分的重要器官 o定量研究作物或果树根系的生长发育及时空分布特征是构建根
系吸水模型 !计算根系吸水量不可缺少的手段和环节 o对于进一步研究根系吸水时空分布规律及其影响
机制 !改进田间水分管理措施 !发展节水农业具有十分重要的意义 ∀
在单一农田生态系统和森林生态系统中 o根系分布特征的研究已有大量的文献报道 ∀但在农林复
合系统中 o因作物根系和林木根系相互交错 o难以清楚地区分作物和林木的细根kŠµ¨ª²µ¼ot||yl o限制了
根系研究工作的开展 ∀直至 us世纪 |s年代中期 o才有部分研究者进行过这方面的研究k≥¦«µ²¯·« ετ αλqo
t||x ~• ©¨©¼¨ ετ αλqot||x ~∂¤± ‘²µ§º¬­® ετ αλqot||x ~张劲松等 ot||y ~马秀玲等 ot||z ~…∏ªµ¨¶¶ ot||z ~„®¬±2
±¬©¨¶¬ετ αλqot||| ~’±ª ετ αλqot|||l o但我国丘陵地区农林复合系统中果树根系分布特征的定量研究工
作仍较为少见 ∀本文根据吸水根根长密度的实测数据 o对太行山低山丘陵区果粮复合系统中果树根系
空间分布特征进行分析 o旨在为该地区苹果2小麦复合系统果树根系吸水模型的建立和水分生态特征的
分析等提供基础资料 ∀
t 试验设计
111 试验区概况
试验地设在河南省济源市裴村/太行山低山丘陵区复合农林业综合研究0试验区内kvxβttχ ‘ottuβ
svχ ∞l ∀试验区内各类农林复合经营模式总面积达 tys «°u ∀地处太行山南段南麓 o属温带大陆性季风
气候 ∀全年日照时数为 uvyz1z «o年日照率为 xw h o稳定通过 s ε 的多年平均积温为 xu{u ε o大于等于
ts ε 的多年平均积温达 w{wz ε ∀历年平均降水量 ywt1z °° o基本上能满足作物生长的需要 o但由于受
季风气候的影响 o年内季节性分布不均匀 ∀y ∗ |月份多年平均降水量为 wv{1s °° o占全年 y{1v h ∀试
验区土壤以石灰岩风化母质淋溶性褐土为主 o土层厚度 }xs ∗ {s ¦°~³‹ 值 }y1{ ∗ {1x ~石砾含量为 ts ∗
t{ h o有机质含量在 t1s h左右 ∀有效氮 ut1w ∗ {s °ª#®ªpt o有效磷 x1w ∗ ty °ª#®ªpt o速效钾 xs ∗ tsv °ª
#®ªpt ∀
112 研究对象及测点布置
本项研究的具体对象是水平梯田条件下的苹果 p小麦复合系统 o试验地有灌溉条件 ∀梯田南北宽
vy ° !东西长 uss ° o苹果k Μαλυσπυµιλα ¬¯¯ ql株行距为 v ° ≅ w ° o密度 }z{z株#«°pu o栽植于 t||u年 o果
树带行向为东西行 o树盘直径为 {s¦° o品种 }新红星k Μq πυµιλα ¦√ q σταρκριµσονl o株高 u1t ° o南北冠幅
t1w ° ~冬小麦k Τριτιχυµ αεστιϖυµ ¬±±ql行距 us¦° o品种 }/温 {0号 o播种期 }t||z p s| p ux ∀
本研究假设果树根系在以树干为中心 !在南北方向上的分布具有对称性 o采用剖面挖掘法 o分层取
样 ∀具体过程如下 }正对树干 !垂直于行向方向 o挖一条长 u1s ° !深 t1u °的剖面 o在水平方向上距树干
s !ws1s !{s1s !tys1s !uss1s¦°处设立采样点 ∀在各采样点的 s ∗ tus¦°土层中 o每隔 ts¦°取长 us¦°宽
us¦°的土块 ∀清洗土壤和杂质后 o以根直径小于等于 t °°为吸水根的界限k马秀玲等 ot||zl o进行分
类 ∀利用交叉法k…²«±ot|{ul求得根长或用直尺测定根长kΛl o再将 Λ除以土样体积可得根长密度 ∀计
算公式如下 }
Λ € tttw ≅ Ν ≅ Χ ktl
Ρ∆ € Λς kul
式ktl !kul中 } Λ为根长度 ~Ν为交点数 ~Χ是与网格形状有关的常数 ~Ρ∆为根长密度k¦°#¦°pvl ~ς为
体积k¦°vl ∀测定时期 }t||{年小麦拔节初期和乳熟末期各测定 t次 ∀
图 t 复合系统中果树根长密度垂直分布
ƒ¬ªqt ∂ µ¨·¬¦¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©·«¨ ·µ¨¨©¬±¨ µ²²·¶
¯¨ ±ª·«§¨±¶¬·¼¬±·«¨ ¤³³¯ 2¨º«¨¤·¬±·¨µ¦µ²³³¬±ª

u 结果与分析
利用 t||{ p sw p sx和 t||{ p sy p sx两次观测所取得的
苹果吸水根根长密度的平均值数据 o对复合系统中苹果树带
根系空间分布特征进行分析 ∀
211 垂直分布特征
从图 t可知 o垂直方向上果树带吸水根根量主要集中在
us ∗ ws¦°土层内 os ∗ vs¦°土层内根量呈增加趋势 o但 s ∗
ts¦°和 ts ∗ us¦°内根量相差不多 o到 us ∗ vs ¦°时增加幅
度比较明显 ∀在 vs ∗ tts ¦°土层内随深度的增加而逐渐减
少 ozs ∗ {s¦°至 {s ∗ |s¦°将明显减少 ∀且 |s ∗ tus¦°土层
内根量分布相对比较均匀 ∀对 s ∗ uss¦°带距范围内总根长
密度k Ρ∆l和深度k Ζl的关系进行回归统计 o相关系数 ρ€
s1|{tzk样本数 ν € vyl o回归方程如下 }
Ρ∆k Ζl € p y ≅ tsp| Ζw n u ≅ tspy Ζv p s1sssu Ζu n s1ssxt Ζ n s1sx{t ρ € s1|{tz kvl
tv 第 w期 张劲松等 }果农复合系统中果树根系空间分布特征
进一步计算各层次所占果树吸水根量的比例 o结果表明k表 tl }在 s ∗ {s ¦°土层内根量约总量
|w1vv h o且 s ∗ ws¦°所占比例较大 o达 yv1zy h o其中 }s ∗ ts !ts ∗ us !us ∗ vs !vs ∗ ws¦°分别占 tv1yv h !
ty1uy h !t|1v{ h和 tw1w{ h ~而 {s ∗ tus¦°仅占 x1yz h o其中 {s ∗ |s !|s ∗ tss !tss ∗ tts !tts ∗ tus¦°分
别占 u1tx h !t1xy h !t1xy h和 s1zt h ∀
表 1 复合系统中苹果树带根长密度相对比例( ΡΡ)的垂直分布
Ταβ .1 ςερτιχαλ διστριβυτιον οφ ρελατιϖε ρατιο( ΡΡ) οφτρεεφινε ροοτσλενγτη δενσιτψιν αππλε2ωηεατ ιντερχροππινγ
土层深度 ≥²¬¯ §¨³·«k¦°l
s ∗ ts ts ∗ us us ∗ vs vs ∗ ws ws ∗ xs xs ∗ ys ys ∗ zs zs ∗ {s {s ∗ |s |s ∗ tss tss ∗ tts tts ∗ tus
ΡΡk h l tv1yv ty1uy t|1v{ tw1w{ ts1zt |1ut y1ws w1uy u1tx t1xy t1ux s1zt
212 果树带根系水平分布特征
从图 u可知 o距果树带k下文简称/带距0l越近 o果树吸水根量越多 o但随带距的增加而减少 o带距从
s ∗ ws¦°到 ws ∗ {s¦°o吸水根量减少幅度最为明显 ∀经计算 }带距 s ∗ ws !ws ∗ {s !{s ∗ tus !tus ∗ tys和
tys ∗ uss¦°范围内果树吸水根根量分别为 t1tx{z !s1zxx{ !s1xx{| !s1vuvu和 s1tvtv ¦°#¦°pv o分别占系
统内总根量ku1|tz|¦°#¦°pvl的 v|1zt h !ux1|t h !t|1tx h !ts1zv h !w1xs h k图 vl ∀由于本复合模式所
设置的树盘直径为 s1{ ° o所以不妨将 s ∗ ws¦°带距范围视为林带区 o将 ws ∗ uss¦°带距范围视为作物
区 ∀经计算 o分布在林带区和作物区内的果树根系分别占 v|1zt h和 ys1u| h o而 ws ∗ tus¦°带距内又占
作物区内的 zw1z h以上 ∀
图 u 复合系统中果树带根长密度k• ⁄l水平分布
ƒ¬ªqu ‹²µ¬½²±·¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©·µ¨¨©¬±¨ µ²²·¶¯¨ ±ª·«
§¨±¶¬·¼k Ρ∆l ¬±·«¨ ¤³³¯ 2¨º«¨¤·¬±·¨µ¦µ²³³¬±ª
图 v 复合系统中果树带根长密度相对比例水平分布
ƒ¬ªqv ‹²µ¬½²±·¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©µ¨ ¤¯·¬√¨ µ¤·¬²± ²©·µ¨¨©¬±¨
µ²²·¶¯¨ ±ª·«§¨±¶¬·¼¬±·«¨ ¤³³¯ 2¨º«¨¤·¬±·¨µ¦µ²³³¬±ª
213 二维分布特征
统计分析表明 }果树吸水根根量在距果树带 s ∗ uss¦° !土壤深度 s ∗ tus¦°范围内二维分布状况如
图 w所示 ∀
对根长密度k Ρ∆l与带距k Ξl !土层深度k Ζl的关系进行多元非线性回归分析 o其回归方程如下 }
Ρ∆ € p y1ytz ≅ tsp| Ζw n t1{tw| ≅ tspy Ζv p t1zxuy ≅ tspw Ζu n w1|wt{ ≅ tspv Ζ p
x1{v ≅ tspz Ξu n p u1ty ≅ tspx Ξ n t1tu|| ΖΞ n s1syvx| kwl
复相关系数 ρ€ s1{ywz o样本数 ν € t{s o Φ€ y1xx|w  Φs1st € v1ss o Φ检验水平显著 ∀式kwl中 o Ρ∆ }¦°
#¦°pv o Ζ }¦°oΞ }¦°∀
经计算 }带距 s ∗ uss¦° !土层深度 s ∗ tus ¦°范围内吸水根密度为 u1|tz| ¦°#¦°pv o若将其视为
tss h o则各不同带距及不同土层范围根量所占比例的二维分布趋势如图 x所示 ∀从该图可知 o带距 s ∗
ws¦° !土层 us ∗ vs¦°范围内根量所占比例最高 o约为 z1yu h o带距 tys ∗ uss¦° !土层 tts ∗ tus¦°范围
为最低 o仅占 s1sw h ∀
uv 林 业 科 学 v{卷
图 w 复合系统果树带吸水根据量的二维分布等直线图
ƒ¬ªqw ׺²2§¬°¨ ±¶¬²±¬¶²ªµ¤° ²©·µ¨¨©¬±¨ µ²²·¶¯¨ ±ª·«§¨±¶¬·¼¬±·«¨ ¤³³¯ 2¨º«¨¤·¬±·¨µ¦µ²³³¬±ª

图 x 苹果树带根长密切相对比例k ΡΡl二维分布特征
ƒ¬ªqx ׺²2§¬°¨ ±¶¬²± §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©µ¨ ¤¯·¬√¨ µ¤·¬²±k ΡΡl ²©
·µ¨¨©¬±¨ µ²²·¶¯¨ ±ª·«§¨±¶¬·¼¬±·«¨ ¤³³¯ 2¨º«¨¤·¬±·¨µ¦µ²³³¬±ª

v 结论与讨论
苹果2小麦复合系统中 o果树吸水根根量垂直方
向上主要集中 s ∗ {s ¦°土层内 o约占总量 |w1vv h o
{s¦°土层以下仅约为总量的 x1yz h左右 ∀水平方
向上 o分布在林带区和作物区内各占 v|1zt h 和
ys1u| h o其中作物区内的根量主要集中在 ws ∗ tus
¦°带距范围内 o约占作物区的 zw1z h ~
果树吸水根根长密度k Ρ∆ }¦°#¦°pvl与距果树
带距离k Ξ }¦°l !土壤深度k Ζ }¦°l的关系方程式可
表达为 }
Ρ∆ € p y1ytz ≅ tsp | Ζw n t1{tw| ≅ tspy Ζv p t1zxuy ≅
tsp w Ζu n w1|wt{ ≅ tspv Ζ p x1{v ≅ tsp z Ξu n u1ty ≅ tsp x Ξ n t1tu|| ΖΞ n s1syvx| o复相关系数 ρ€ s1{ywz ∀
参 考 文 献
马秀玲 o陆光明 q农林复合系统中林带和作物的根系分布特征 q中国农业大学学报 ot||z ouktl }ts| ∗ tty
张劲松 o孟 平 o宋兆民 q农林复合模式耗水特征的研究 q林业科学研究 ot||y o|kwl }vvt ∗ vvz
„®¬±±¬©¨¶¬ƒ ŽoŽ¤±ª… × o¤§¬³² ⁄ ’ q≥·µ∏¦·∏µ¨ µ²²·©²µ° ¤±§©¬±¨ µ²²·§¬¶·µ¬¥∏·¬²±²©¶²°¨ º²²§¼¶³¨¦¬¨¶ √¨¤¯∏¤·¨§©²µ¤ªµ²©²µ¨¶·µ¼¶¼¶·¨°¶q„ªµ²©²µ¨¶·µ¼
≥¼¶·¨°¶qt||| owuktl }tut ∗ tv{
…²«± • q薛德榕译 q根系研究法 q北京 }科学出版社 ot|{x ou{ ∗ t{t
…∏ªµ¨¶¶° q •²²·§¬¶·µ¬¥∏·¬²± ¤±§º¤·¨µ∏¶¨ ¬± ¤©²∏µ2¼¨ ¤µ2²¯§¶¬¯√²¤µ¤¥¯¨¶¼¶·¨° q „ªµ²©²µ¨¶·µ¼ ƒ²µ∏° qt||z o{kvl }tx ∗ t{
¤°¤¯∏§«¨ ±¨ ∂ oŽ∏°¤µ…  o • ¤«¬§° „ o ετ αλq•²²·§¬¶·µ¬¥∏·¬²± ³¤·¨µ± ²©º¬¯§­¤¦®·µ¨¨k Αρτοχαρπυσ ηιρσυτυσl ¤¶¶·∏§¬¨§¥¼ vu° ¶²¬¯¬±­¨¦·¬²± °¨ ·«²§q
„ªµ²©²µ¨¶·µ¼ ≥¼¶·¨°¶qt||z ovxkvl }vu| ∗ vvy
’±ª ≤ Žo⁄¨ ¤±¶⁄o• ¬¯¶²±o ετ αλq∞¬³¯²µ¬±ª¥¨ ²¯º ªµ²∏±§¦²°³¯ °¨ ±¨·¤µ¬·¼¬±¤ªµ²©²µ¨¶·µ¼ ∏¶¬±ª¶¤³©¯²º ¤±§µ²²·©µ¤¦·¤¯ ·¨¦«±¬´∏¨¶q„ªµ²©²µ¨¶·µ¼ ≥¼¶2
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• ©¨©¼¨ ° o‹²∏¯ ¬¯¨µƒ o…¯¤¬¶¨ ƒ o ετ αλq„ °²§¨¯¶¬°∏¯¤·¬±ª¤¥²√¨ 2 ¤±§¥¨ ²¯º2ªµ²∏±§·µ¨¨¤µ¦«¬·¨¦·∏µ¨ º¬·«¤ªµ²©²µ¨¶·µ¼¤³³¯¬¦¤·¬²±¶ q„ªµ²©²µ¨¶·µ¼ ≥¼¶·¨°¶o
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∂¤± ‘²µ§º¬­®  o°∏µ±²°²¶¬§«¬° q •²²·¤µ¦«¬·¨¦·∏µ¨ ¬± µ¨ ¤¯·¬²±·²·µ¨ 2¨¶²¬¯2¦µ²³¬±·¨µ¤¦·¬²±¶¤±§¶«²²·³µ∏±¬±ª¬± ¤ªµ²©²µ¨¶·µ¼q„ªµ²©²µ¨¶·µ¼ ≥¼¶·¨°¶qt||x o
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