全 文 ：第 v|卷 第 y期
u s s v年 tt 月
林 业 科 学
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‘²√ qou s s v
沙棘 p杨树混交林生物量 !林地土壤特性
及其根系分布特征研究 3
崔浪军 梁宗锁 韩蕊莲 杨建伟
k中国科学院 水利部水土保持研究所 杨凌 ztutssl k南阳师范学院生物系 南阳 wzvsytl
摘 要 } 选择黄土高原的 uy ¤杨树纯林作为对照 o对沙棘2杨树混交林中的杨树生长 !林地土壤特性及根系
分布特征进行系统研究 ∀结果表明 }混交林平均株高比杨树纯林的高 ww1{ h o胸径平均大 vu1z h o林分生物
量高 tv|1zy h ~地上各部分生物量都明显高于杨树纯林 ~混交林地与杨树纯林地相比 o土壤表层各层容重减
小 o孔隙度增大 o两林地土壤含水量除 {月份接近外 o其他月份混交林地都要高 ~混交林土壤全 ‘比杨树纯林
地高 x h ∗ y|1s h o土壤全 °含量没有明显的差别 o但速效 °高出 uu1w h ∗ uvv1v h ∀根系分布特征研究表明 }
杨树纯林中根径  v1x °°和 v1x ∗ ts °°的根系主要集中分布在表层 s ∗ vs ¦° o而混交林主要分布在 s ∗ tsx
¦°的范围内 o相对更深 !更均匀 ~杨树纯林中根径  ts °°的根系分布比混交林更深 !更均匀 ∀混交林的根径
为  v1x °°和 v1x ∗ ts °°的根系分布范围大体相同 o根径  ts °°根系的分布范围要小 ∀
关键词 } 沙棘 o杨树 o混交林 o生物量 o土壤特性 o根系分布
收稿日期 }ussu p su p uz ∀
基金项目 }中国科学院西部之光人才培养基金 !知识创新项目kŽ÷≤st p syl和黄河上中游管理科研基金kt||zsstl资助 ∀
3 通讯作者梁宗锁 ∀
ΒΙΟΜΑΣΣ oΣΟΙΛ ΑΝ∆ Ρ ΟΟΤ ΣΨΣΤΕΜ ∆ΙΣΤΡΙΒΥΤΙΟΝ ΧΗΑΡΑΧΤΕΡΙΣΤΙΧΣ
ΟΦ ΣΕΑΒΥΧΚΤΗΟΡΝ ≅ ΠΟΠΛΑΡ ΜΙΞΕ∆ ΦΟΡΕΣΤ
≤∏¬¤±ª­∏± ¬¤±ª²±ª¶∏² ‹¤± •∏¬¯¬¤±
kΙνστιτυτε οφ Σοιλανδ Ωατερ Χονσερϖατιον oΧηινεσε Αχαδεµψοφ Σχιενχεσ ανδ Μινιστρψοφ Ωατερ Ρεσουρχεσ Ψανγλινγztutssl
≠¤±ª¬¤±º¨ ¬
k Βιολογψ ∆επαρτµεντ οφ Νανψανγ Νορµαλ Χολλεγε oΗεναν Προϖινχε Νανψανγwzvsytl
Αβστραχτ} ׫¨ ¥¬²°¤¶¶o¶²¬¯¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶¤±§µ²²·§¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©uy2¼¨ ¤µ2²¯§³∏µ¨ ³²³¯¤µk Ποπυλυσ σιµονιιl¶·¤±§¤±§
³²³¯¤µ2¶¨¤¥∏¦®·«²µ±k Ηιπποπηαε ρηαµνοιδεσl °¬¬¨ §¶·¤±§ º¨ µ¨ °¨ ¤¶∏µ¨§¬± „±¶¤¬o≥«¤¤±¬¬o²¨¶¶ °¯¤·¨¤∏q׫¨ µ¨¶∏¯·¶
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¤±§v1x ∗ ts °°lº¨ µ¨ °¤¬±¯¼ §¬¶·µ¬¥∏·¨§²√¨ µ¶²¬¯ s ∗ vs ¦°o¼¨ ··«²¶¨ ¬±·«¨ °¬¬¨ §¶·¤±§ º¨ µ¨ §¬¶·µ¬¥∏·¨§§¨ ³¨¨µ¤±§
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¶·¤±§º¤¶¦¯²¶¨ ·²·«¬¶¬±·«¨ ³∏µ¨ ²±¨ o¼¨··«¨ ²·«¨µ²±¨ k§¬¤°¨ ·¨µ ts °°l¬±·«¨ ©²µ°¨ µº¤¶±¤µµ²º¨ µ·«¤±·«¨ ¤¯·¨µq
Κεψ ωορδσ} ≥¨ ¤¥∏¦®·«²µ±o°²³¯¤µo ¬¬¨ §¶·¤±§o…¬²°¤¶¶o≥²¬¯¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦o•²²·§¬¶·µ¬¥∏·¬²±
在黄土高原地区 o长期以来杨树k Ποπυλυσσιµονιιl一直作为一种丰产 !速生的用材树种进行大面积种
植 o但是经过多年生长后地力衰退明显 o杨树生长受到抑制 o容易形成低产 !结构脆弱的/小老树0林k吴
钦孝等 ot||{l ∀沙棘k Ηιπποπηαε ρηαµνοιδεσl是一种固氮能力很强的树种 o适应力强 o自我繁殖能力高 o抗
旱能力也极强 o在黄土高原地区作为一种旱地造林的先锋树种有大面积分布k王俊峰等 ot|||l ∀大量的
研究表明 o将沙棘 !杨树按一定比例和方式进行混交 o可以促进林木生长 o提高林分生产力 ∀这不仅具有
重要的经济意义 o而且对于治理黄土高原地区的生态环境和水土流失问题具有极重要的生态学意义 ∀
本研究在黄土高原地形 !土质比较典型的陕西省安塞县高桥试区选择同龄杨树纯林作为对照 o对沙
棘2杨树混交林中的杨树生长 !林地土壤特性及根系分布特征进行研究 o以期为黄土高原地区人工营造
提供理论依据和指导 ∀
t 试验区自然概况
高桥试验区地处黄土高原丘陵沟壑区 o属中温带半干旱大陆性季风气候 o多年平均气温 {1{ ε o极
端最高气温 vy1{ ε o极端最低气温 p uv1y ε ~年平均日照时数 u v|z1v «o总辐射量 w|u1|x ®#¦°pu o∴s ε
的活动积温 v {uw1t ε o∴ts ε 有效积温 v xuw1t ε o无霜期在 w月上旬至 ts月下旬 o平均 txz§~多年平均
降雨量 xtv °° o因受季风影响大 o年际 !月际变化较大 o每年的降雨多集中在 z !{ !|三个月 ~年蒸发量
w|s °° ~土壤类型主要为黄绵土 o部分区域为黑垆土和灰褐土 ∀区内地形复杂多变 o梁峁起伏 o地形支离
破碎 o沟壑密度 u1ww®°#®°pu o水土流失严重 o生态环境恶化 o自然灾害频繁 o主要有干旱 !霜冻 !冰雹 !暴
雨 !连阴雨及干热风等 ∀植被类型主要为人工林和天然草地 ∀
u 研究方法
211 样地基本情况调查
实验所选杨树纯林和混交林均为 uy ¤的人工林 o远离村庄 o人为干扰很小 ∀林分调查采用常规方
法 ∀两样地海拔均为 xxs ° o坡向西南 o土质均为黄绵土 ∀混交林样地内主要林下植物为胡枝子kΛεσπε2
δεζᶳql和沙棘 ∀纯林样地内主要林下植物为扁蓄k Πολψγοµυµ αϖιχυλαρεl o莎草k Χψρερυσ ροτυνδυσl o早熟
禾k Ποα πρατενσισl和胡枝子 ∀各样地其它基本情况见表 t ∀
表 1 样地基本概况
Ταβ . 1 Ινφορµατιον οφ εξπεριµενταλσαµ πλινγ φιελδ
林分类型
≥·¤±§·¼³¨
林龄
≥·¤±§¤ª¨Π¤
郁闭度
≤µ²º± §¨±¶¬·¼
密 度
⁄¨ ±¶¬·¼Π
k·µ¨ #¨«°pul
胸径
⁄…‹Π¦°
平均
„√¨ µ¤ª¨
优势木
⁄²°¬±¤±·
树高
‹ ¬¨ª«·Π°
平均
„√¨ µ¤ª¨
优势木
⁄²°¬±¤±·
混交林 ¬¬¨ §¶·¤±§ uy s1{ w wwx tx ut1z z1v |1y
杨树纯林 °∏µ¨ ³²³¯¤µ¶·¤±§ uy s1x w wwx tt1v tw x1sw y1s
212 地上部分生物量及其格局
在林分典型的两样地内各自按梅花形机械设置 x个 t ° ≅ t °样方 o调查林下植被 o收集样方内凋
落物 ∀称重且取样测其含水率k申卫军等 ousstl ∀同时在林地内设置 x块 us ° ≅ us °的标准地后进行
每木检尺 o然后计算出每块样地中杨树的平均树高和平均胸径 ∀选取 x株平均木伐倒 o对每株地上部的
各部分进行鲜重和干重的测定 ∀
213 林地土壤特性调查研究
u1v1t 林地土壤物理性质 在两样地内用环刀法对 s ∗ ts ots ∗ us ous ∗ vs ovs ∗ wx ¦°深的土壤的容重
和孔隙度分别进行调查 o重复 x次 ∀所用环刀内径为 x¦°k南京农业大学 ot|{yl ∀
u1v1u 林地土壤水分状况 在两样地内用内径为 w ¦°的土钻对 s ∗ vss ¦°深的土壤水分状况分别进
行调查 o每 us¦°取样 t次 o每样地重复 v次 o称其鲜重后 tsx ε 烘干 o计算各层土壤含水量 ∀每月 t次 ∀
u1v1v 林地土壤养分状况 在杨树生长旺期 z月和生长后期 ts月 o采取杨树纯林地和混交林地表层 s
∗ us ous ∗ wx¦°深的土样 o带回室内自然风干 ∀测其总 ‘o总 °及速效 °k南京农业大学 ot|{yl ∀
214 混交林和杨树纯林根系分布特性
标准木伐倒后 o从伐桩由内向外用土柱法k李振问等 ot||vl调查两林地根量 ∀根系垂直分布调查的
u 林 业 科 学 v|卷
土柱设置从伐桩起 o规格为长 txs¦° ≅宽 xs¦°o并按 s ∗ ts ots ∗ us ous ∗ vs ovs ∗ wx owx ∗ yx oyx ∗ {x o{x
∗ tsx otsx ∗ tux¦°层次分掘出土壤 ∀根据根的颜色将杨树根 !沙棘根和草根分开 ∀将各层所有根全部
拣净 o并按层次分别装袋带回实验室内 o在孔径 s1t °°筛中仔细把根上所附着的泥土冲洗干净 o再按直
径分为三级 } v1x °° ov1x ∗ ts °° o ts °° o风干后称其重量 ∀对各林分各级根系分别测含水量 o计算
单位体积内各级根的干重 ∀用土柱根量推算该林地中杨树单株平均根量 ∀根系水平分布调查与根系垂
直分布调查同时进行 o土柱设置从伐桩起 o依次连续设置宽为 xs ¦°o距离伐桩分别为 s ∗ xs oxs ∗ tss o
tss ∗ txs¦°o深为 txs¦°o具体方法同上 ∀每样地取土柱 x个 ∀
v 结果与分析
311 地上部分生物量及其分布格局
v1t1t 沙棘2杨树混交林 !纯林林分生物量及其分布格局 林分生物量高低 o在一定程度上体现该树种
的生产力大小k蒋宗垲 ousssl ∀uy ¤生混交林生物量比同龄杨树纯林要高 tv|1zy h ∀在林分生物量组
成中 o混交林中的地下部分占其总林分的 tw1x{ h o小于纯林的 vy1{v h o但混交林的整个林分生物量分
布格局要比纯林的更为合理和均匀 o这样就为林分的生长提供了一个相对较为稳定的小环境k表 ul ∀
混交林中的草本层生物量为 s1s|u·#«°pu o比纯林的要小 zt1u h o这是由于混交林的林分郁闭度大 o太
阳辐射的光能被乔木层和沙棘层截获和反射后 o到达地表的光能极少 o从而使草本层生长受到抑制的缘
故 ∀这个现象与何兴元kt||yl等人的结果一致 ∀此外 o混交林的乔木层和灌木层高的生物量造成其枯
落物量比纯林要高 tx|1uw h ∀
表 2 沙棘2杨树混交林 !纯林林分生物量组成
Ταβ . 2 Βιοµασσ χοµ πονεντ οφ σεαβυχκτηορν2ποπλαρ µιξεδ ανδ πυρε ποπλαρ στανδ
林层
≥·¤±§ ¤¯¼¨ µ¶
混交林 ¬¬¨ §¶·¤±§¶
生物量
…¬²°¤¶¶Πk·#«°pul
组成比例
°¨ µ¦¨±·¤ª¨Πh
纯 林 °∏µ¨ ¶·¤±§¶
生物量
…¬²°¤¶¶Πk·#«°pul
组成比例
°¨ µ¦¨±·¤ª¨Πh
乔木层 „µ¥²µ vxw qz z{ qvw tty qy yt qzw
灌木层 ≥«µ∏¥ ux q{ x qz s s
草本层 ‹ µ¨¥ s qs|u s qsu s qvu s qtz
凋落物层 ¬·¨µ y qtz t qvy u qv{ t quy
地下部分 ˜±§¨µªµ²∏±§ yy qsv tw qx{ y| qxx vy q{v
全林 ײ·¤¯ wxu qz| tss qss t{{ q{x tss qss
v1t1u 沙棘 p杨树混交林 !纯林乔木层生物量及其分布格局 乔木层是森林群落的主体 o占整个群落
生物量的绝大部分 ∀光合作用产物除了呼吸消耗外 o其积累的有机物质是按一定比例分配到各个器官
和组织去的 ∀uy ¤混交林中的杨树平均株高比纯林的高 ww1{ h o平均胸径高 vu1z h ∀这与刘世荣
kusssl在辽宁省建平县的试验结果一致 ∀相比之下 o混交林地上部各部分生物量都要明显高于杨树纯
林k表 vl ∀混交林乔木层各器官生物量分配顺序为 }树干kv{1xz h l  多年生鲜枝kvs1{v h l  树桩
ktw1{z h l 树皮kts1tt h l 枯枝ku1uu h l 叶ku1tz h l  u ¤生枝ks1zt h l  t ¤生枝ks1x h l o而杨树
纯林的为 }多年生鲜枝kvx1yu h l 树干kvv1vx h l 树桩ktu1{tl 树皮kz1z{ h l 叶ky1uy h l 枯枝
kv1vv h l  u ¤生枝ks1w{ h l  t ¤生枝ks1vy h l o有一定的差异 ∀这说明在相同的自然抚育措施和相同
的立地条件下 o由于沙棘的栽入 o使杨树的地上部各部分生物量分配格局发生了明显的变化 ∀
312 林地土壤特性
v1u1t 林地土壤物理性质 土壤物理性质如土壤孔隙度 !容重 !毛管孔度和非毛管孔度等决定了土壤
的结构 !透气性等 o也是土壤肥力的重要指标之一k徐凤兰等 ousssl ∀
v 第 y期 崔浪军等 }沙棘 p杨树混交林生物量 !林地土壤特性及其根系分布特征研究
表 3 沙棘2杨树混交林 !纯林乔木层生物量组成
Ταβ . 3 Χοµ παρισον οφ αβοϖεγρουνδ βιοµ ασσ οφ τρεελαψερ ιν τηε πυρε ανδ µιξεδ φορεστ στανδσ
地上部各器官 ≠
’µª¤±¶²©
¤¥²√ ª¨µ²∏±§
混交林
¬¬¨ §¶·¤±§¶
生物量
…¬²°¤¶¶Πk·#«°pul
组成比例
°¨ µ¦¨±·¤ª¨Πh
纯 林
°∏µ¨ ¶·¤±§¶
生物量
…¬²°¤¶¶Πk·#«°pul
组成比例
°¨ µ¦¨±·¤ª¨Πh
差异显著性
≥¬ªq
叶 ¨¤© z qzt ? s1u{ u1tz t1uz ? s1sw y1uy 3 3
t¤生枝 „±±∏¤¯ ¥µ¤±¦« t qz{ ? s qsz s qx s qww ? s qtt s qvy 3 3
u¤生枝 …¬¨±±¬¤¯ ¥µ¤±¦« u qx ? s qsx s qzt s qx| ? s qt| s qw{ 3 3
多年生鲜枝 °¨ µ¨±±¬¤¯ ¥µ¤±¦« ts| qw ? v quw vs q{v wv q{ ? t qv{ vx qyu 3 3
枯枝 ⁄¨ ¤§º²²§ z q| ? s qt| u quu w qt ? s qu{ v qvv 3 3
树干 ×µ∏±® tvy q{ ? z qv{ v{ qxz wt qs ? t qtv vv qvx 3 3
树皮 …¤µ® vx q| ? t quv ts qtt | qx{ ? s qs| z qz{ 3 3
树桩 •²²·¶·¤®¨ xu q{ ? t quu tw q{z tx q{ ? t qt tu q{t 3 3
合计 ײ·¤¯ vxw qyy ? y qzx tss qss tty qx{ ? v qt tss qss 3 3
≠各指标测试均为 x株 ∀ ׫¨ ·¨¶·¨§·µ¨ ¶¨¤µ¨ x q3 3 Π s qst ∀
沙棘2杨树混交林地与杨树纯林地相比 o土壤表层各层容重都减小k图 tl o而各层孔隙度也相应增大
k图 ul o两者之间差异显著k Π s1sxl ∀混交林与纯林相比 o是因林分结构 !枯枝落叶的数量及组成 !特
别是根系分布状况的差异而引起土壤物理性状的改变k苏秀城 ousssl o为林木的快速生长创造了一个相
对较好的土壤微环境 ∀
图 t 林地土壤容重
ƒ¬ªqt ƒ²µ¨¶·¶²¬¯ ¥∏¯® §¨±¶¬·¼
图 u 林地土壤孔隙度
ƒ¬ªqu ƒ²µ¨¶·¶²¬¯ ³²µ²¶¬·¼
v1u1u 林地土壤水分状况 土壤水分直接参与土壤养分的转化及运输 o是植物生长不可缺少的条件之
一k徐凤兰等 ousssl ∀沙棘2杨树混交林地与杨树纯林地相比 o除 {月份接近k分别为 {1sx h和 {1sw h l
外 o其他月份都要高 o经统计分析 o在土壤深度为 s ∗ tws ¦°的范围内 o两者含水量差异显著k Π s1sxl
k图 vl ∀造成 {月份土壤含水量接近是因为在 z ) {月测定时 o气候干旱没有降雨而使林地表层土壤水
大部分被植物吸收和地表蒸发 ∀对两种林地降雨前和降雨后的实测结果表明 o无论是在降雨前还是降
雨后 o混交林地的表层含水量总是高于纯林地k图 wl ∀这与胡建忠kt||wl等人的结果一致 ∀通过测定
后发现 o混交林的枯枝落叶层最大持水量比杨树纯林的要高 |1y h ∀混交林中 o由于有厚的枯枝落叶
层 o高的郁闭度 o杨树 !沙棘根系分布以及林地土壤物理性质改良等因素共同作用 o减少了径流 o为杨树
的生长提供了一个良好的水分环境 o使杨树可以吸收更多的有效水 o从而使其生产力提高k崔浪军等 o
ussul ∀
v1u1v 林地土壤养分状况 混交林地表层 s ∗ us¦°和 us ∗ wx¦°深的土壤中 o无论是在杨树的生长旺
期的 z月还是生长后期的 ts月 o土壤全 ‘都要高于杨树纯林地 oz月 s ∗ us¦°深的土壤中高 wt1z h ous
∗ wx¦°中高 xs1s h ~ts月 s ∗ us¦°深的土壤中高 y|1s h ous ∗ wx ¦°的高 x h o与刘世荣kt|||l的结果
基本一致 ∀此外 o两林地土壤的全 °含量没有明显差别 o但其中的速效 °却呈现出与全 ‘含量相同的
趋势 }z月 s ∗ us¦°深的土壤中混交林地比杨树纯林地高 z{1w h ous ∗ wx¦°中高 xs1s h ots月 s ∗ us¦°
w 林 业 科 学 v|卷
深的土壤中高 uvv1v h ous ∗ wx¦°的高 uw1w h o与孙翠玲kt||xl等人的结果基本一致 ∀混交林地中土壤
全 ‘增加 o是由于沙棘根瘤固 ‘作用所致k何兴元等 ot||yl o而速效 °含量的提高可能是主要由于沙棘
的栽入 o使杨树的某些生理作用和其所处的微环境发生了改变的缘故 ∀
图 v 林地土壤表层ks ∗ ys ¦°l含水量月变化
ƒ¬ªqv ²±·«¯¼ §¼±¤°¬¦¶²©¶¬²¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·ks ∗ ys¦°l¬±
§¬©©¨µ¨±·¶·¤±§¶
图 w 降雨前k|月 tv日l后k|月 uw日l含水量
ƒ¬ªqw ≥²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·¬± §¬©©¨µ¨±·¶·¤±§¶¥¨©²µ¨
µ¤¬±©¤¯ k¯≥ ³¨qtvl¤±§¤©·¨µµ¤¬±©¤¯ k¯≥ ³¨quwl
w 混交林和纯林中杨树根系分布特性
411 垂直分布特性
根系对于树木来说主要起着两个作用 }支持作用 o主要由粗根完成 ~吸收水分和养分的作用 o主要由
细根和根毛来完成 ∀根据吴擢溪kt||tl等人的理论 o根径  ts °°的根系称为骨骼根 o主要起着支持作
用 o而吸收水分和养分的作用主要由根径  ts °°的根来完成 ∀尤其是细根 o它处在不断的变化之中 o
它虽然只占林分根系总生物量的 v h ∗ vs h o但它生长和周转迅速 o对树木碳分配和养分循环起着重要
的作用k张小全等 ousstl ∀目前 o对于细根的概念尚未得到统一 o通常为直径小于 u ∗ x °°的根 ∀但
• ¦≤¯ ¤∏ª«¨µ·¼kt|{ul等人认为 o细根一般为尚未木质化的根 ∀我们通过切片染色发现 o杨树的根径  v1x
°°时开始木质化 ∀杨树纯林的根径  v1x °° 的根系主要集中分布在表层 s ∗ vs ¦°o占总量的
|s1zw h o而混交林杨树的根系在 s ∗ tsx¦°内 o分布相对更深 !更均匀k图 xl ∀同样 o根径为 v1x ∗ ts °°
的根系 o杨树纯林的主要分布在 s ∗ vs¦°o占总量的 {|1xt h o而混交林除在 s ∗ ts ¦°内分布较少外 ous
¦°以下分布也逐渐减少k图 yl ∀相反 o根径  ts °°的根系杨树纯林的分布比混2杨树相对更深 !更均
匀k图 zl ∀
图 x 根系垂直分布 }根径小于 v1x °°
ƒ¬ªqx ∂ µ¨·¬¦¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©µ²²·¥¬²°¤¶¶¬± §¬©©¨µ¨±·
¶·¤±§¶}§¬¤°¨ ·¨µ v1x °°
图 y 根系垂直分布 }根径 v1x ∗ ts °°
ƒ¬ªqy ∂ µ¨·¬¦¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©µ²²·¥¬²°¤¶¶¬± §¬©©¨µ¨±·
¶·¤±§¶}§¬¤°¨ ·¨µv1x ∗ ts °°
由于沙棘的栽入 o使林地的土壤理化性质发生了改变 o从而进一步使混交林中杨树根系的垂直分布
状况发生了明显的变化 o其总根量比纯林要高 vu1t h ∀这样 o由于起吸收水分和养分作用的根系 o尤其
x 第 y期 崔浪军等 }沙棘 p杨树混交林生物量 !林地土壤特性及其根系分布特征研究
是根径  v1x °°的根系比杨树纯林分布相对更深 !更均匀 o而使得混交林中的杨树可以更多地吸收土
壤不同层次的养分和水分 o最终提高林木生产力 ∀
图 { 根系水平分布
ƒ¬ªq{ ‹²µ¬½²±·¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©µ²²·¥¬²°¤¶¶¬± §¬©©¨µ¨±·¶·¤±§
图 z 根系垂直分布 }根径大于 ts °°
ƒ¬ªqz ∂ µ¨·¬¦¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©µ²²·¥¬²°¤¶¶¬± §¬©©¨µ¨±·¶·¤±§¶}§¬¤° ·¨¨µ ts °°
412 水平分布特性
混交林的根径  v1x °°的水平分
布比例在距根桩 tss ∗ txs ¦°的范围内
比杨树纯林的要多 xx h o而在 s ∗ xs oxs
∗ tss¦°的范围内要分别少 tt1z h 和
wv1w h ∀相反 o根径在 v1x ∗ ts °°的水
平分布比例在距根桩 tss ∗ txs ¦°的范
围内混2杨树的比杨树纯林的要多 o而在
s ∗ xs oxs ∗ tss ¦°的范围内要分别少 ∀
根径大于 ts °°的根系在混交林主要集
中分布在距根桩 s ∗ xs ¦°的范围内 o占
总量的 {v1x h o而杨树纯林的在 s ∗ xs o
xs ∗ tss otss ∗ txs ¦°的范围内分布更
为均匀 ∀这就初步说明 o混交林中的杨
树细根分布范围相比杨树纯林的要更
大 o而起支持作用的骨骼根分布范围要
小k图 {l ∀
x 讨论
沙棘的栽入 o使沙棘 p杨树混交林
与其在相同条件下的杨树纯林相比 o群
落和林分结构 !生物量分布格局都发生
了改变 o林分生物量明显提高 o林地土
壤物理性质 !水分和养分状况得到改良 ∀
uy¤生沙棘2杨树混交林中的杨树平均高比纯林的高 ww1{ h o平均胸径高 vu1z h o林分生物量比同
龄杨树纯林高 tv|1zy h ∀混交林的整个林分生物量分布格局要比纯林的更为合理和均匀 ∀同时 o混交
林中杨树地上各部分生物量都要明显高于杨树纯林 ∀混交林乔木层各器官生物量分配顺序为 }树干 
多年生鲜枝 树桩 树皮 枯枝 叶  u ¤生枝  t ¤生枝 o而杨树纯林的为 }多年生鲜枝 树干 树桩
树皮 叶 枯枝  u ¤生枝  t ¤生枝 ∀
与杨树纯林地相比 o沙棘2杨树混交林土壤表层各层容重都减小 o而各层孔隙度也相应增大 ∀土壤
含水量除 {月份接近k分别为 {1sx h和 {1sw h l外 o其他月份混交林地都要高 o经统计分析 o在土壤深度
为 s ∗ tws¦°的范围内 o两者含水量差异显著 oΠ s1sx ∀试验区所在的黄土高原地区多年平均降雨量
为 xtv °° o但由于该地区被物相对较少 o地表径流量大 o从而造成了植物可利用的有效水分就低k蒋定
生等 ot||zl ∀混交林枯枝落叶层厚 o持水量大 o同时乔灌层可以层层截留降水 o加之杨树 !沙棘根系分布
以及林地土壤物理性质改良等因素共同作用 o减少了地表径流 o为杨树的快速生长提供了一个良好的水
分环境 ∀无论是在杨树的生长旺期 z月还是生长后期 ts月 o土壤全 ‘都要高于杨树纯林地 o高 x h ∗
y|1s h ∀此外 o两林地土壤的全 °含量没有明显的差别 o但其中的速效 °却呈现出与全 ‘含量相同的趋
势 }混交林地比杨树纯林地高 uu1w h ∗ uvv1v h ∀一方面 o土壤中全 ‘含量的增加 o使得杨树可以获得更
多的氮素参与到物质循环中去 ~另一方面混交林地中速效 °含量的增加 o对于极度缺 °的黄土高原具有
极大的意义 o同时 °素可提高固氮树种固氮活性已为人所共知 o由于 °素增加 o沙棘固氮力增强 o可使混
交林地上有更多的可利用的 ‘素出现 o从而使得整个混交林内有更多的矿质元素参与到整个生物循环
y 林 业 科 学 v|卷
中去 o最终使得混交林中主要树种杨树的生产力提高k崔浪军等 ousssl ∀
根径  v1x °°和 v1x ∗ ts °°的根系杨树纯林的主要集中分布在表层 s ∗ vs ¦°o占总量的 |s h左
右 o而混交林的在 s ∗ tsx¦°内 o逐渐减少 o分布相对更深 !更均匀 o这样 o使得混交林中的杨树可以更多
地吸收土壤更深层次的养分和水分参与到物质循环中去 o最终促使林木生产力得以提高 ∀相反 o根径 
ts °°的根系杨树纯林的分布比混2杨树相对更深 !更均匀 ∀混交林中根径为  v1x °°和 v1x ∗ ts °°
的根系分布范围大体相同 o而根径  ts °°的根系混交林的分布范围要小 ∀
y 结论
研究结果表明 o混交林地与杨树纯林地相比 o混交林平均株高 !胸径和林分生物量分别比杨树纯林
的高 ww1{ h !vu1z h和 tv|1zy h ~林地土壤表层各层容重均减少 o各层孔隙度增大 o土壤含水量除 {月份
接近外 o其他月份混交林地都要高 ~无论是在杨树的生长旺期 z月还是生长后期 ts月 o土壤全 ‘!速效 °
比杨树纯林地高 x h ∗ y|1s h !uu1w h ∗ uvv1v h o但土壤全 °含量没有明显的差别 ∀根系分布特点是 }
杨树纯林中根径  v1x °°和 v1x ∗ ts °°的根系主要集中分布在林地表层 s ∗ vs¦°o而混交林的分布在
s ∗ tsx¦°的范围内 o分布相对更深 !更均匀 ∀而杨树纯林中根径  ts °°的根系分布比混2杨树相对更
深 !更均匀 ∀混2杨树的根径为  v1x °°和 v1x ∗ ts °°的根系分布范围大体相同 o根径  ts °°根系混
交林的分布范围要小 ∀
本试验结果表明 o沙棘 p杨树混交造林模式在黄土高原地区可以推广 ∀
参 考 文 献
崔浪军 o梁宗锁 o韩蕊莲 q沙棘杨树混交林提高杨树生产力的研究进展 q西北林学院学报 oussu otzktl }uw p u{
何兴元 o张成刚 o杨思河等 q固 ‘树种在混交林中的作用研究 Œ}沙棘混交林内根瘤固 ‘与林木生长 q应用生态学报 ot||y ozkwl }vxw p vx{
胡建忠 q山杨沙棘混交林生产力及改良土壤作用的评价 q沙棘 ot||w ozkul }ty p uv
蒋定生 o王 宁 o王煜等著 q黄土高原水土流失与治理模式 q北京 }中国水利水电出版社 ot||z
蒋宗垲 q建柏人工林生物量的研究 q东北林业大学学报 ousss ou{kyl }ty p t|
李振问 o杨玉盛 o吴擢溪 q杉木火力楠混交林根系的研究 q生态学杂志 ot||v otuktl }us p uw
刘世荣 q沙棘对中国亚湿润干旱区杨树人工林生长与生产力的影响k英l q植物生态学报 ousss ouwkul }ty| p tzw
刘世荣 q沙棘对中国亚湿润干旱区杨树人工林养分分布及生物循环影响k英l q生态学报 ot||| ot|kwl }xvw p xwu
南京农业大学 q土壤农化分析 q北京 }农业出版社 ot|{y
申卫军 o彭少麟 o周国逸等 q马占相思与湿地松人工林枯落物层的水文生态功能 q生态学报 ousst outkxl }{wy p {xs
苏秀城 q福建含笑杉木混交林幼龄期生产力及生态特性研究 q中南林学院学报 ousss ouskwl }zy p {s
孙翠玲 o朱占学 o王 珍等 q杨树人工林地力退化及维护与提高土壤肥力技术的研究 q林业科学 ot||x ovtkyl }xsy p xtt
王俊峰 o梁宗锁著 q沙棘生物学特性与利用 q西安 }陕西科学技术出版社 ot|||
吴擢溪 q杉木火力楠混交林林分生产力的初步研究 q福建林学院学报 ot||t owk增刊l }t| p ux
吴钦孝 o杨文治主编 q黄土高原植被建设与可持续发展 q北京 }科学技术出版社 ot||{
徐凤兰 o魏 坦 o刘爱琴 q杉木泡桐混交幼林地土壤的物理性质 q浙江林学院学报 ousss otzkvl }u{x p u{{
张小全 o吴可红 q森林细根生产和周转研究 q林业科学 ousst ovzkvl }tuy p tv|
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z 第 y期 崔浪军等 }沙棘 p杨树混交林生物量 !林地土壤特性及其根系分布特征研究