以未退耕的陡坡耕地作对比,对退耕还林(草)4年后2种草本层模式的三倍体毛白杨林地进行≤1mm细根生物量及土壤水稳性团聚体(WSA)含量的研究。结果表明:2种林地的林木细根生物量均为上层>中层>下层,比值均约为50∶30∶20,黑麦草林地林木细根年平均生物量约为自然草林地的2倍;但就总细根量来说,自然单根系大于黑麦草根系,是黑麦草的4.4倍;林地的水稳性团聚体含量和未退耕地在总量上差别不大,但林地上层和中层大粒级的水稳性团聚体含量明显高于未退耕地;相关性分析结果表明,≤1mm细根能提高大粒级及水稳性团聚体含量及水稳性团聚体总量。
Taking unconverted steep slope farmland as control site,a study on biomass of fine root and its relationship with water-stable aggregate in two herbaceous modes of four years triploid Populus tomentosa lands converted from agricultural lands were conducted.Results showed that the biomass of fine root(≤1 mm)in different layers are different as following descending sequence:upper layer,middle layer,lower layer,and at an approximately ratio as 50∶30∶20.Average biomass every year of fine roots in ryegrass were two times more than that of natural grass-forest compound lands;Total amount of natural grass root was 4.4 times than that of ryegrass mode.Water-stable aggregate of upper layer,middle layer,lower layer and unconverted lands represented no significant differences,whereas water-stable aggregate of big-particle in upper and middle layer were much higher than that of unconverted lands,water-stable aggregate of natural grass-forest lands were higher than that of managed grass-forest lands.Two-way analysis of variance indicated that fine root(≤1 mm)can enhance water-stable aggregate and total water-stable aggregate significantly.Consequently,project converting agricultural lands to forest-grass lands were effective on improving anti-erosion capability.
全 文 :第 wv卷 第 x期
u s s z年 x 月
林 业 科 学
≥≤∞× ≥∂ ∞ ≥≤∞
∂²¯1wv o²1x
¤¼ou s s z
退耕地三倍体毛白杨林地细根生物量
及其与土壤水稳性团聚体的关系 3
董慧霞t ou 李贤伟t 张 健t 范 冰t ov 范 川t
kt1 四川农业大学生态林业工程省级重点实验室 雅安 yuxstw ~u1 河南师范大学生命科学学院 新乡 wxvssz ~
v1中国科学院沈阳应用生态研究所 沈阳 ttsstyl
摘 要 } 以未退耕的陡坡耕地作对比 o对退耕还林k草lw年后 u种草本层模式的三倍体毛白杨林地进行 [ t °°
细根生物量及土壤水稳性团聚体k • ≥l含量的研究 ∀结果表明 }u种林地的林木细根生物量均为上层 中层
下层 o比值均约为 xsΒvsΒus o黑麦草林地林木细根年平均生物量约为自然草林地的 u倍 ~但就总细根量来说 o自然
单根系大于黑麦草根系 o是黑麦草的 w1w倍 ~林地的水稳性团聚体含量和未退耕地在总量上差别不大 o但林地上层
和中层大粒级的水稳性团聚体含量明显高于未退耕地 ~相关性分析结果表明 o[ t °°细根能提高大粒级及水稳性
团聚体含量及水稳性团聚体总量 ∀
关键词 } 细根 ~草根 ~生物量 ~水稳性团聚体
中图分类号 }≥txz1t ~≥ztw1z 文献标识码 } 文章编号 }tsst p zw{{kusszlsx p ssuw p sy
收稿日期 }ussy p sw p u{ ∀
基金项目 }国家/十五0科技攻关重大项目kussw
ysy p syl ~国家/十一五0科技支撑项目kussy
≤stttl ~国家教育部重点学科博士点
基金kussxsyuysstl和四川省教育厅重点实验室项目kussy⁄ssyl共同资助 ∀
3 李贤伟为通讯作者 ∀
Βιοµασσ οφ Φινε Ροοτ ανδ Ιτσ Ρελατιονσηιπ ωιτη ΩατερpΣταβλε Αγγρεγατειν Χοµ πουνδ
Λανδσ οφ Τριπλοιδ Ποπυλυστοµεντοσα ον Λανδσ
Χονϖερτεδ φροµ Αγριχυλτυραλ Λανδσ
⁄²±ª ∏¬¬¬¤tou ¬÷¬¤±º¨ ¬t «¤±ª¬¤±t ƒ¤±
¬±ªtov ƒ¤± ≤«∏¤±t
kt1 Στατε ΚεψΛαβορατορψοφ Εχολογιχαλ Φορεστρψ Ενγινεερινγ oΣιχηυαν Αγριχυλτυραλ Υνιϖερσιτψ Ψα. αν yuxstw ~ u1 Χολλεγε οφ Λιφε Σχιενχεσo
Ηεναν Νορµαλ Υνιϖερσιτψ Ξινξιανγ wxvssz ~ v1 Ινστιτυτε οφ Αππλιεδ Εχολογψo Χηινεσε Αχαδεµψοφ Σχιενχεσ Σηενψανγ ttsstyl
Αβστραχτ } פ®¬±ª∏±¦²±√¨ µ·¨§¶·¨¨ ³¶¯²³¨ ©¤µ°¯¤±§¤¶¦²±·µ²¯ ¶¬·¨o¤¶·∏§¼ ²± ¥¬²°¤¶¶²©©¬±¨ µ²²·¤±§¬·¶µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³ º¬·«
º¤·¨µp¶·¤¥¯¨¤ªªµ¨ª¤·¨¬±·º² «¨µ¥¤¦¨²∏¶°²§¨¶²©©²∏µ¼¨ ¤µ¶·µ¬³¯²¬§ Ποπυλυστοµεντοσα ¤¯±§¶¦²±√¨ µ·¨§©µ²° ¤ªµ¬¦∏¯·∏µ¤¯ ¤¯±§¶
º¨ µ¨ ¦²±§∏¦·¨§q ¶¨∏¯·¶¶«²º¨ §·«¤··«¨ ¥¬²°¤¶¶²©©¬±¨ µ²²·k [ t °°l¬± §¬©©¨µ¨±·¯¤¼¨ µ¶¤µ¨ §¬©©¨µ¨±·¤¶©²¯ ²¯º¬±ª§¨¶¦¨±§¬±ª
¶¨ ∏´¨±¦¨ }∏³³¨µ¯¤¼¨ µo°¬§§¯¨ ¤¯¼¨ µo ²¯º¨ µ¯¤¼¨ µo¤±§¤·¤± ¤³³µ²¬¬°¤·¨¯¼µ¤·¬²¤¶xsΒvsΒus1 √¨ µ¤ª¨ ¥¬²°¤¶¶ √¨¨ µ¼ ¼¨ ¤µ²©
©¬±¨ µ²²·¶¬±µ¼¨ ªµ¤¶¶º¨ µ¨·º²·¬°¨ ¶°²µ¨·«¤±·«¤·²©±¤·∏µ¤¯ ªµ¤¶¶p©²µ¨¶·¦²°³²∏±§ ¤¯±§¶~ײ·¤¯ ¤°²∏±·²©±¤·∏µ¤¯ ªµ¤¶¶µ²²·º¤¶
w1w·¬°¨ ¶·«¤±·«¤·²©µ¼¨ ªµ¤¶¶°²§¨ q • ¤·¨µp¶·¤¥¯¨¤ªªµ¨ª¤·¨ ²©∏³³¨µ¯ ¤¼¨ µo °¬§§¯¨ ¤¯¼¨ µo ²¯º¨ µ¯ ¤¼¨ µ¤±§∏±¦²±√¨ µ·¨§ ¤¯±§¶
µ¨³µ¨¶¨±·¨§±²¶¬ª±¬©¬¦¤±·§¬©©¨µ¨±¦¨¶oº«¨µ¨¤¶º¤·¨µp¶·¤¥¯¨¤ªªµ¨ª¤·¨²©¥¬ªp³¤µ·¬¦¯¨ ¬±∏³³¨µ¤±§°¬§§¯¨ ¤¯¼¨ µº¨ µ¨ °∏¦««¬ª«¨µ
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¤¯±§¶q׺²pº¤¼ ¤±¤¯¼¶¬¶²©√¤µ¬¤±¦¨ ¬±§¬¦¤·¨§·«¤·©¬±¨ µ²²·k [ t °°l ¦¤± ±¨«¤±¦¨ º¤·¨µp¶·¤¥¯¨¤ªªµ¨ª¤·¨¤±§·²·¤¯ º¤·¨µp¶·¤¥¯¨
¤ªªµ¨ª¤·¨¶¬ª±¬©¬¦¤±·¯¼q≤²±¶¨ ∏´¨±·¯¼o³µ²¨¦·¦²±√¨ µ·¬±ª¤ªµ¬¦∏¯·∏µ¤¯ ¤¯±§¶·²©²µ¨¶·pªµ¤¶¶ ¤¯±§¶º¨ µ¨ ©¨©¨¦·¬√¨ ²±¬°³µ²√¬±ª¤±·¬2
µ¨²¶¬²±¦¤³¤¥¬¯¬·¼q
Κεψ ωορδσ} ©¬±¨ µ²²·~ªµ¤¶¶µ²²·~¥¬²°¤¶¶~º¤·¨µ2¶·¤¥¯¨¤ªªµ¨ª¤·¨
土壤抗蚀性是评价土壤抵抗侵蚀能力的重要参数之一 o与土壤内在的理化性质密切相关 ∀水稳性团聚
体含量是评价土壤抗蚀性的最佳指标k安和平 ousssl ∀直径 [ t °°细根的活细胞提供分泌物 o死细胞提供
有机质作为土壤团粒的胶结剂 o由于根系的穿插 !挤压和缠绕 o土壤中的大粒级水稳性团聚体增加 o提高了土
壤的抗侵蚀能力k李勇等 ot||{ ~刘定辉等 oussvl ∀以典型的退耕地为对象 o研究退耕还林k草l初期水稳性团
聚体变化 !根系的分布 !动态变化规律以及它们之间的关系 o对于揭示不同的林草组合模式的生态和水土保
持功能有着重要的作用 ∀
t 研究区概况
研究区位于四川盆地西缘天全县河源乡四川农业大学退耕还林k草l科技试验示范研究站ktsuβw{χ ∞o
vsβstχ l o海拔 zss ∗ {ss ° o坡度 uy β o坡向东南 o土壤类型为红紫泥 o土层厚 vs ∗ xs ¦°∀属亚热带湿润气候
区 o年降雨量 t zvx1y °° o年蒸发量 |uu1y °° ~年均气温 tx1t ε ot月平均气温 x1t ε oz月平均气温 uw1t
ε ∀夏秋季有大风 !冰雹 o暴雨季节常出现洪涝 !泥石流等自然灾害 o是长江上游生态屏障建设的重要区域 ∀
u 研究方法
usss年 w月退耕后 ox月完成三倍体毛白杨k Ποπυλυστοµεντοσαl造林工作 o栽植密度 v ° ≅ v ° o|月上旬
在新造林地上建植多花黑麦草kΛολιυµ µυλτιφλορυµl o播种量为 ws ®ª# «°pu o相邻的另一部分林地不实施人工
种草 o任其自然长草 ∀采样前 o三倍体毛白杨 n黑麦草复合模式毛白杨平均树高 y1t ° o胸径 y1s ¦°o郁闭度
s1y o黑麦草高 s1u ° o盖度 tss h ~一般是随机收割黑麦草 o并且在过冬前的 tt月份进行少量的施肥 o全年不
进行灌溉 ∀三倍体毛白杨 n自然草k自然生长的草 o下同l模式中毛白杨平均树高 x1x ° o胸径 x1s ¦°o郁闭度
s1x o林下自然条件下生长的草本层 o以茅草类植物如白茅k Ιµπερατα χψλινδριχαl !野青茅k ∆εψευξια βεαυϖl和蕨
类植物如中华鳞盖蕨k Μιχρολεπια στριγοσαl为主 o平均高 s1w ° o盖度 tss h ∀另外 o在试验地附近 o选择与退耕
林地立地条件相同的陡坡耕地作为对照 o四季种植玉米 !水稻 !油菜等多种农作物 ∀
在试验区 u种不同模式的林地内分别建立样地kus ° ≅ us °lx个 ∀林草根量的测定采用土柱法 o采样
时间为 ussw年 t ) tu月 o每月在样地中选毛白杨平均木 v株 o以平均木树干为圆心 o在距树体 xs !tss !txs ¦°
处 o分别挖取土柱kts ¦° ≅ ts ¦° ≅ vs ¦°lv ∗ x个k辐射状分布l o并分为上ks ∗ ts ¦°l !中kts ∗ us ¦°l !下
kus ∗ vs ¦°lv层 o装袋 o带回实验室 o用流动水浸泡 !漂洗 !过筛 o分拣出林木细根与草根根系 ∀然后根据细根
的外形 !色泽 !弹性及皮层与中柱剥离难易程度区分出死细根和活细根 ∀将所有根置于 {s ε 烘箱中烘干至
恒重后称量 o计算出细根和草根每层每公顷根系的生物量 ∀
分别在上述每个样地及临近的对照地k未退耕地l内按/ ≥0形布点 o分层取样k上层 }s ∗ ts ¦°~中层 }ts ∗
us ¦°~下层 }us ∗ vs ¦°l o多点混合 o每层采样 v个供室内分析 ∀采样时间根据预备试验k研究方法与此相
同l结果来确定 o分别在细根生物量的高峰和低谷的 t !x !z !| !tu月采集k其中 ox和 |月为高峰值出现期 o其
余为低谷时期l ∀每次采样后运回室内 o剔去粗根和小石块 ∀土样摊平在透气通分处自然风干 ∀采用干湿筛
法测定水稳性团聚体含量 ∀其增加量的计算公式为 Α k Β p Χl ≅ tssΠΧ∀式中 Α为水稳性团聚体增加
量k h l ~ Β为林地团聚体含量k h l ~ Χ为未退耕地团聚体含量k h l ∀试验结果用 ∞¬¦¨¯!≥°≥≥ tt1x软件进行
分析和处理 ∀
v 结果与分析
311 2种模式林地内林木细根生物量的垂直分布及月变化
由图 t可以看出 o土壤上层林木细根生物量的积累均呈双峰型 o峰值出现在 x和 |月 o黑麦草林地峰值
分别为 s1uxu t和 s1u{u t·#«°pu o自然草林地分别为 s1tsv u和 s1tzw s·#«°pu ∀中层林木细根生物量积累
均呈单峰型 o在黑麦草林地 o峰值出现在 y月 o其值为 s1usu t ·#«°pu ∀自然草林地 |月达到峰值 o林木细根
生物量为 s1s{t s·#«°pu ∀
在下层 o黑麦草林地林木细根生物量曲线变化缓和 o呈单峰型 o峰值出现在 y月 ~而自然草林地下层林
木细根生物量全年差异不大 o在 s1st{ z ∗ s1swz u·#«°pu之间 ∀总的来说 o黑麦草林地中林木细根生物量在
上 !中 !下 v层均高于自然草林地 o且变化趋势也均比自然草林地明显 ∀黑麦草与自然草林地林木细根年平
均生物量分别为 s1vx| s和 s1t{| t·#«°pu o比值约为 uΒt o且上 !中 !下 v层之比约为 xsΒvsΒus o这与前人的研
究结果相似k张小全等 ousssl ∀
造成上述结果的原因是林木细根对环境因子有较强的依赖性 o水分 !养分及温度的差异均影响细根的生
长 ∀在垂直分布上 o由于上层较中下层环境因子的变化较大 o林木细根生物量变化幅度也较大 o中层和下层
的变化不如上层明显 ∀另外 o黑麦草林地由于人为干扰k如施肥等l o养分较自然草林地充足 o故而各层的林
木细根生物量也相对较大 ∀证实了林木细根是根系中生长和活性最旺盛的部分 o其生物量的积累受环境条
xu 第 x期 董慧霞等 }退耕地三倍体毛白杨林地细根生物量及其与土壤水稳性团聚体的关系
图 t 林木细根总生物量的垂直分布及月变化
ƒ¬ªqt ²±·«¯¼ ¦«¤±ª¨¶¤±§√ µ¨·¬¦¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²±¶²©·«¨ ¥¬²°¤¶¶²©·«¨ ©¬±¨ ·µ¨¨µ²²·k [ t °°l
件的影响最强烈这一结论k张小全 ousstl ∀
312 2种模式林地内草根生物量的垂直分布及月变化
由图 u可以看出 o黑麦草根系在林地内只在上层和中层分布 ∀上层草根生物量变化呈双峰型 o约占总生
物量的 {w1y h ∀在温湿条件较好的 x月和 |月达到高峰 o峰值分别为 s1tv{ v和 s1tt{ |·#«°pu o{月为低谷 o
其值为 s1s|z z·#«°pu ∀而中层基本上呈平缓的单峰型变化 ∀
图 u 草根生物量的垂直分布及月变化
ƒ¬ªqu ²±·«¯¼ ¦«¤±ª¨ ¤±§√ µ¨·¬¦¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©·«¨ ¥¬²°¤¶¶²©ªµ¤¶¶µ²²·
而在自然草林地内 o草根 v层均有分布 o但也主要分布于上层 ∀上层草根生物量占草根全部的 y|1z h o
而中层和下层差别不大 o分别占 ty1x h和 tv1z h ∀上层的峰值也出现在 x和 |月 o和黑麦草的相同 o但草根
生物量值比黑麦草要大得多 o分别为 s1xwy |和 s1xt| u ·#«°pu ~在中层 o除 z月草根生物量较高外 o其余几
乎和下层相当 o且变化不大 o明显低于上层 ∀由此可见 o自然草根系生物量远比黑麦草根系大 ∀在上层 o自然
草全年平均生物量为 s1vzt z·#«°pu o而黑麦草为 s1tst | ·#«°pu o则自然草根系为黑麦草根系的 v倍以上 ~
在中层 o自然草全年平均生物量为 s1s{{ s ·#«°pu o黑麦草为 s1st{ x ·#«°pu o则自然草根系几乎为黑麦草根
系的 x倍 ∀下层自然草全年平均生物量为 s1szv t·#«°pu o而黑麦草为 s ∀总体而言 o自然草根系全年平均生
物量为 s1xvu {·#«°pu o黑麦草为 s1tus w·#«°pu o自然草根系是黑麦草的 w1w倍 ∀
图 v 细根总生物量的垂直分布及月变化
ƒ¬ªqv ²±·«¯¼ ¦«¤±ª¨¶¤±§√ µ¨·¬¦¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©¤¯¯©¬±¨ µ²²·¥¬²°¤¶¶
313 2种模式林地内 [ 1 µ µ 细根总生物量的垂直分布及月变化
由图 v可知 o黑麦草林地上层的总细根生物量平均为 s1u{s | ·#«°pu o其中细根占 yw h ~中层生物量平
yu 林 业 科 学 wv卷
均为 s1tvy v·#«°pu o其中细根占 {y h ~下层生物量平均为 s1syt x o全部为细根 ∀自然草林地上层的总细根
平均生物量上 !中 !下 v层分别为 s1wzu { !s1twt z和 s1tsy |·#«°pu ov层中细根均占 vs h ∗ ws h ∀u种模式
林地 v层生物量之比均约为 ysΒuxΒtx ∀
在上层 o由于草根和林木细根生物量的变化趋势基本一致 o所以黑麦草林地总细根总生物量也呈双峰
型 o并且峰值也是在 x和 |月 o只是在量上的增加 ∀随着土层的增加 o由于草根的急剧减少甚至在下层没有
分布 o使得根系总生物量在变化趋势和数值上都和细根的相当 ∀而自然草林地上 !中 !下 v层的草根生物量
均远比细根的大 o所以 v层根系总生物量的变化趋势与草根的相似 ∀
表 1 2 种草本层林地与未退耕地水稳性团聚体含量比较 ≠
Ταβ .1 Ωατερ2σταβλε αγγρεγατεσ οφ τηε τηρεε ϖεγετατιον τψπεσ h
时间
׬°¨
样地
≥¤°³¯¨
s1ux
°°
s1ux ∗ s1x
°°
s1x ∗ t
°°
t ∗ u
°°
u ∗ v
°°
v ∗ x
°° x °°
t月
¤±∏¤µ¼
上层 yx1s{kv1uxl y1uvks1vtl tv1zzks1y{l {1vvks1wtl w1yzks1uvl y1xtks1vul ux1xzkt1u{l
³³¨µ yv1xxkv1tzl w1vyks1utl tv1uwks1yyl x1vzks1uyl t1xvks1szl y1zvks1vvl vu1vukt1ytl
¤¯¼¨ µ ° yw1{skv1uwl x1zsks1u{l tw1tyks1zsl {1yzks1wvl v1|vks1t|l {1vvks1wtl uw1stkt1usl
中层 x|1wvku1|zl {1ysks1wvl tw1ztks1zvl w1{tks1uwl v1wuks1tzl y1w{ks1vul ut1wtkt1szl
¬§§¯¨ x{1{{ku1|wl w1u{ks1utl tu1txks1ysl tt1u|ks1xyl t1vtks1syl x1xwks1uzl uw1vtkt1utl
¤¯¼¨ µ ° yx1y{kv1u{l z1sxks1vxl t{1s{ks1|sl ts1twks1xsl w1wzks1uul |1|vks1w|l ty1stks1{sl
下层 xv1swku1yxl x1{vks1u|l ts1uxks1xtl y1|wks1vwl w1{|ks1uwl y1stks1vsl t|1tuks1|xl
²º µ¨ xw1{yku1zwl x1zzks1u{l |1{{ks1w|l tt1t|ks1xxl t1zxks1s{l y1zwks1vvl t|1xvks1|zl
¤¯¼¨ µ ° x|1stku1|xl z1ytks1v{l tz1xxks1{zl ts1|{ks1xwl w1|{ks1uwl z1y|ks1v{l ts1uks1xtl
x月 ¤¼
上层 yz1yykv1v{l y1x{ks1vul tu1|vks1ywl z1zwks1v{l u1z|ks1tvl {1s{ks1wsl u|1xwkt1wzl
³³¨µ zs1stkv1xsl y1y|ks1vvl ts1{zks1xwl x1wyks1uzl t1w|ks1szl y1|uks1vwl v{1x{kt1|ul
¤¯¼¨ µ ° yy1twkv1vsl y1u{ks1vtl ty1utks1{tl |1u|ks1wyl w1wsks1uul ts1uuks1xtl t|1zwks1|{l
中层 yw1|vkv1uwl y1{xks1vwl tw1s{ks1zsl y1stks1vsl v1syks1txl y1|zks1vwl uz1|ykt1v|l
¬§§¯¨ yw1uukv1utl x1uvks1uyl tu1stks1ysl |1{{ks1w|l u1xyks1tul x1zwks1u{l u{1{skt1wwl
¤¼¨ µ ° yv1{{kv1t|l z1vvks1vyl t|1|yks1||l ts1u|ks1xtl y1uvks1vtl {1{yks1wwl tt1utks1xyl
下层 xx1{zku1z|l z1zyks1v{l ts1tyks1xsl {1|xks1wwl v1{{ks1t|l x1uzks1uyl t|1{xks1||l
²º µ¨ xy1xsku1{ul x1|{ks1u|l tv1{uks1y|l ts1xwks1xul t1|uks1s|l x1syks1uxl t|1t{ks1|xl
¤¯¼¨ µ ° x{1wsku1|ul x1z{ks1u{l tw1||ks1zwl {1|vks1wwl w1xyks1uul z1|wks1v|l ty1usks1{tl
z月 ∏¯¼
上层 yy1tskv1vsl x1uvks1uyl |1zzks1w{l w1vvks1utl t1yzks1s{l |1xvks1wzl vx1xzkt1zzl
³³¨µ zt1wskv1xzl x1zsks1u{l tt1{uks1x|l y1szks1vsl t1vvks1syl {1y{ks1wvl vz1{skt1{|l
¤¯¼¨ µ ° ys1zwkv1svl y1zuks1vvl tu1suks1ysl z1||ks1v|l u1syks1tsl y1zwks1vvl ux1utkt1uyl
中层 yv1||kv1t|l v1vtks1tyl tu1twks1ysl v1x{ks1tzl w1|wks1uwl z1yvks1v{l vu1v|kt1ytl
¬§§¯¨ yx1vxkv1uyl y1utks1vtl tv1xzks1yzl y1txks1vsl u1|{ks1twl z1tzks1vxl u|1uzkt1wyl
¤¯¼¨ µ ° x{1tvku1|sl w1wxks1uul ty1xsks1{ul {1zuks1wvl u1twks1tsl |1t{ks1wxl tz1twks1{xl
下层 xy1vzku1{tl y1vzks1vtl tu1xsks1yul {1wzks1wul t1twks1sxl y1|tks1vwl us1|{kt1swl
²º µ¨ ys1|{kv1swl z1zyks1v{l tz1wwks1{zl y1|tks1vwl v1stks1txl y1v|ks1vtl t|1wzks1|zl
¤¯¼¨ µ ° yv1xskv1tzl x1{|ks1u|l tv1yuks1y{l tu1|yks1ywl u1w{ks1tul z1zuks1v{l us1{vkt1swl
|月
≥¨ ³·¨°¥¨µ
上层 zv1y|kv1y{l v1|zks1t|l |1stks1wxl y1xuks1vul t1{sks1s|l |1{zks1w|l wu1xuku1tul
³³¨µ zv1xvkv1yzl w1usks1utl {1tuks1wsl x1uvks1uyl t1yzks1s{l ts1utks1xtl ww1tsku1usl
¤¯¼¨ µ ° yz1xtkv1vzl x1{wks1u|l ts1|vks1xwl {1{xks1wwl u1uyks1ttl ts1zzks1xvl u{1{ykt1wwl
中层 y{1twkv1wsl v1svks1txl z1xvks1vzl y1|yks1vwl t1w|ks1szl {1uyks1wtl ws1{zku1swl
¬§§¯¨ yz1wxkv1vzl w1tyks1usl z1uvks1vyl x1tyks1uxl u1tzks1tsl |1ysks1w{l v|1tvkt1|xl
¤¯¼¨ µ ° x|1|wku1||l w1xyks1uul tw1wtks1zul |1u|ks1wyl u1ttks1tsl ts1zzks1xvl t{1{sks1|wl
下层 yv1vukv1tyl x1yyks1u{l {1s{ks1wsl ts1zsks1xvl u1tsks1tsl {1uyks1wtl u{1xukt1wul
²º µ¨ yx1xykv1uzl y1vxks1vtl tx1stks1zxl x1wtks1uzl t1uxks1syl {1{sks1wwl u{1zwkt1wvl
¤¯¼¨ µ ° y{1|vkv1wwl z1svks1vxl tv1x{ks1yzl tt1y|ks1x{l v1yyks1t{l {1{{ks1wwl uw1s|kt1usl
tu月
⁄¨ ¦¨ °¥¨µ
上层 yx1w|kv1uzl x1yvks1u{l tv1ywks1y{l y1|xks1vwl v1wvks1tzl z1txks1vxl u{1y|kt1wvl
³³¨µ yu1zykv1tvl w1tsks1usl z1v{ks1vyl x1t|ks1uxl v1szks1txl |1z{ks1w{l vv1uwkt1yyl
¤¯¼¨ µ ° yu1{xkv1twl x1|zks1u|l tu1|wks1ywl {1vxks1wtl v1u{ks1tyl |1yuks1w{l uu1y|kt1tvl
中层 ys1yzkv1svl y1vwks1vtl tu1ytks1yvl |1|yks1w|l t1{uks1s|l x1yuks1u{l uw1vukt1utl
¬§§¯¨ yw1s|kv1usl w1{|ks1uwl tu1vwks1ytl {1vzks1wtl t1{|ks1s|l y1|zks1vwl u|1yvkt1w{l
¤¯¼¨ µ ° yv1sxkv1txl y1vuks1vtl tv1sxks1yxl ts1xvks1xul w1vxks1utl {1|zks1wwl t|1{vks1||l
下层 xy1ywku1{vl x1|uks1u|l |1{wks1w|l |1{vks1w|l u1swks1tsl y1svks1vsl uu1|{kt1twl
²º µ¨ ys1zykv1svl x1vtks1uyl tv1uwks1yyl |1y{ks1w{l u1svks1tsl y1{vks1vwl uv1yzkt1t{lxt1xw
¤¯¼¨ µ ° yz1{wkv1v|l z1yvks1v{l tz1z|ks1{{l tu1vxks1ytl x1ywks1u{l {1{tks1wwl tx1yuks1z{l
≠ }三倍体毛白杨 n黑麦草林地 Πqτοµεντοσα n Λq µυλτιφλορυµ ~}三倍体毛白杨 n自然草林地 Πqτοµεντοσα n ±¤·∏µ¤¯ ªµ¤¶¶~° }未退耕地
°¯ ²º¯ ¤±§~括号内数据为标准差 ׫¨ §¤·¤¬± ¥µ¤¦®¨·¬¶·«¨ ¶·¤±§¤µ§ µ¨µ²µq
314 2种模式林地与未退耕地的水稳性团聚体含量
从表 t知 o退耕还林k草lw年后 o不管是人工种植的黑麦草林内 o还是自然生长的草本层林内 o水稳性团
聚体含量在总量上均和未退耕陡坡耕地之间无显著差异k Π s1sxl ∀在 u种模式林地内水稳性团聚体含
量都表现为上层 中层 下层 o在未退耕地 v层均呈无规律变化 ∀这与林木细根和草根主要分布于土壤
上层kys h l和中层kux h l有关 ∀
zu 第 x期 董慧霞等 }退耕地三倍体毛白杨林地细根生物量及其与土壤水稳性团聚体的关系
水稳性团粒含量相同时 o团粒结构的颗粒越大 o其抗蚀性越强 ∀从表 t可以看出 o退耕还林k草lw年后 o
尽管 u种林地水稳性团聚体在总量上差别不大 o甚至低于未退耕地 ∀但有林地土壤的上层和中层的大粒级
水稳性团聚体含量比未退耕地明显高 ∀在 t !x !z !| !tu月 o x °°的上层水稳性团聚体含量为黑麦草林地
比未退耕地高 y1x h ∗ w|1yx h o自然草林地比其高 vw1yt h ∗ |x1ww h ∀在中层 o黑麦草林地比未退耕地高
uu1yw h ∗ tw|1wu h o自然草林地比其高 w|1wu h ∗ txy1|t h ∀在下层 o黑麦草林地比未退耕地高 s1zu h ∗
{z1wx h o自然草林地比其高 t{1w h ∗ |t1wz h ∀
研究表明 o细根生产和周转迅速 o其生物量的周转速率大约是枯枝落叶的 u1u ∗ x1s倍 o通过细根周转
k地下凋落量l进入土壤的有机质一般是地上凋落量的 t至数倍k张小全等 ousssl ∀细根在林地地力维持方
面所起的作用可能超过枯枝落叶k¤µµ¬¶ ετ αλqot|zz ~µ¬¨µετ αλqot|{t ~ ¥¨µετ αλqot|{x ~ ∂²ª·ετ αλqot|{y ~
¦≤¯ ¤∏ª«¨µ·¼ ετ αλqot|{wl ∀自然草林内 o由于生长大量茅草 o长势较黑麦草旺盛 o其根系量比黑麦草大得多 o
并且林地草本层由于没有被收获而自然枯死 o使得地下和地上部分进入土壤的有机 !无机养分均比人工种植
的黑麦草要多 o从而能更好地改善土壤结构 ∀此外 o在黑麦草林地内 o由于 t年生黑麦草连年枯死 !重播 o需
要不断地翻动土壤 o破坏了根系和土壤本已相对稳定的内部环境 ∀使得部分大粒级水稳性团聚体在形成过
程中因人为干扰而停止 ∀
315 2种模式林地内细根 !草根和水稳性团聚体的相关性分析
从表 u可知 o[ t °°的活细根 !死细根及细根总量与土壤中 x °° ov ∗ x °°以及水稳性团聚体总量之
间呈极显著或显著的正相关 o而与 t ∗ u °°水稳性团聚体呈显著的负相关 ∀说明 [ t °°的活细根和死细
根均能显著增加土壤中大粒级水稳性团聚体 o同时减少 t ∗ u °°的较小粒级的团聚体含量 ∀但死细根增加
大粒级 !减少小粒级水稳性团聚体含量的作用比活细根小 ∀
表 2 [ 1 µ µ 细根 !草根和水稳性团聚体间的相关性 ≠
Ταβ . 2 Χορρελατιονσ βετωεεν ΩΣΑ ανδ φινεΠγρασσ ροοτ ( [ 1 µ µ )
水稳性团聚体
• ¤·¨µ2¶·¤¥¯¨¤ªªµ¨ª¤·¨Π°°
[ t °°活细根
[ t °° ¬¯√¨ ©¬±¨ µ²²·
[ t °°死细根
[ t °° §¨¤§©¬±¨ µ²²·
[ t °°细根
[ t °° ©¬±¨ µ²²·
草根
µ¤¶¶µ²²·
[ t °°根
[ t °° µ²²·
s qux s qys|33 s qwtz 3 s qysy33 s qys{33 s qzx|33
s qux ∗ s qx p s qtyv p s qus{ p s qtz| p s qtty p s qtzs
s qx ∗ t p s qusu p s qs|w p s qt|v p s qtx| p s qutu
t ∗ u p s qv|v 3 p s qwyu 3 p s qwux 3 p s qwsu 3 p s qxtu33
u ∗ v s qszs s qs|w s qsz{ p s quz| p s qusx
v ∗ x s qxsw33 s qwtw 3 s qxtv33 s qws| 3 s qxxu33
x s qxwx33 s qwtu 3 s qxw|33 s qx|w33 s qzuv33
≠ 3 }Π s qsx ~33 }Π s qst
草根和不同粒级水稳性团聚体之间的相关性与细根相同 ∀ t °°的根系与 x °° ov ∗ x °° ot ∗ u °°
的团聚体之间呈极显著相关 o相关系数分别为 s1zuv os1xxu与 p s1xtu o草根的作用不可忽视 ∀可见 o以未退
耕地作对照 o在水稳性团聚体总量保持不变的情况下 o总细根可以增加土壤中大粒级水稳性团聚体含量 o同
时减少土壤中小粒级水稳性团聚体含量 ∀
w 结论与讨论
tlu种模式林地内 o林木细根生物量k包括生 !死细根l分布表现为上层 中层 下层 o但黑麦草林地的
林木细根生物量较自然草林地高 o约为自然草林地的 u倍 ∀林木细根 v层生物量之比均约为 xsΒvsΒus o黑麦
草林地的草根仅分布于上层和中层 o自然草林地则 v层均有分布 o而 u种模式下草根根系主要还是分布于上
层 o且自然草根系生物量比黑麦草根系的大得多 o比值为 w1wΒt ∀在黑麦草林地 o由于连年的收割 !施肥及翻
耕 o草根生物量累积相对较少 o林木细根生物量增加 ~但是 o在这种林草复合模式中草根和林木细根在地下
部分不单纯是一个积累过程k李贤伟等 oussxl o实际的情况是一边生长 o一边死亡 o因此 o其地下的枯落物为
三倍体毛白杨生长提供了有效的养分 ~在自然草林地 o人为扰动很小 o草的自然死亡为其新生草的生长提供
了丰富的地上和地下枯落物 o且主要聚集在土壤上层 o草根在这一层次因此而密集 ∀
ul退耕还林k草lw年后 o林地与未退耕陡坡耕地的水稳性团聚体含量在总量上差别不大 o但林地上层和
中层大粒级水稳性团聚体含量明显比未退耕地高 o且自然草林地高于人工草林地 o自然草林地改良土壤 !增
强土壤抗蚀性的功效优先表现出来 ∀大粒级水稳性团聚体含量与土壤有机质的多少有关 o与大团聚体相关
{u 林 业 科 学 wv卷
联的有机碳比微团聚体中的有机碳更易矿化 o大团聚体中的有机碳比较年轻 o且大团聚体中的有机碳比微团
聚体中多k赵世伟等 oussyl o一方面 o使林地比未退耕陡坡耕地具有更多的有效性或易分解的有机质 o从而为
植物生长提供更多有效养分 ~但另一方面 o正如 ∞¯ ¬¯²·等kt||tl所指出的 o与微团聚体相关联的有机碳就会
转移到大团聚体中 o但大团聚体中有机碳不稳定 o直接参与了植被 !大气和土壤之间的碳循环 ∀
vl在退耕还林工程中营建林草复合模式初期 o就提高土壤中 x °°及 v ∗ x °°的大粒级水稳性团聚体
含量及减少 t ∗ u °°的小粒级水稳性团聚体含量而言 o[ t °°根系的作用显著 o这与吴彦等kt||zl !刘定辉
等kussvl的研究结果相符 o草根的作用不可忽视 ∀程洪等kussyl认为草本植物根系密度大 o须根多 o单位须
根密度的剪切强度增加值是树木根系的 u ∗ v倍 o并将其总结为/加筋作用0 ∀ [ t °°根系通过分泌和死亡等
一系列过程 o向土壤提供了更多的胶结物质 o从而增强地表根系网结程度 o活化土壤有机结构 o促使根土界面
这个多孔介质内的物质流 !能量流和信息流形成良性循环 ∀
wl在三倍体毛白杨幼林地人工种草或自然生长草 o都会增强林地的土壤抗蚀性 o提高水土保持功能 o这
可能与林草复合模式经营管理中施用肥料 o增加了水稳性团聚体 o特别是大粒级水稳性团聚体含量有关
k • «¤¯ ±¨ ετ αλqoussvl o今后应注重研究施肥k有机 !无机肥及其量l对林木细根和土壤水稳性团聚体的影响 o
土壤微生物量 ≤ !!土壤酶 !土壤微生物 !菌根等与水稳性团聚体间的关系 ∀目前 o国外对这方面的研究主要
涉及到农作物k≥¬¬ ετ αλqoussu ~ ¤µ·¬±oussu ~≥¤¬±∏ ετ αλqoussv ~ • µ¬ª«·ετ αλqousswl o国内在这方面也已经向
植被恢复方向延伸k王国梁等 oussu ~彭新华等 oussv ~宁丽丹 oussx ~杨建国等 oussyl ∀
参 考 文 献
安和平 qusss1 北盘江中游地区土壤抗蚀性及预测模型研究 q水土保持学报 otwkwl }v{ p wu
程 洪 o谢 涛 o唐 春 o等 qussy1 植物根系力学与固土作用机理研究综述 q水土保持通报 ouyktl }|z p tst
李贤伟 o张 健 o陈文德 o等 qussx1 三倍体毛白杨 ) ) ) 黑麦草复合模式细根和草根分布与生长特征 q草业学报 otwkyl }zv p z{
李 勇 o武淑霞 o夏侯国风 qt||{1 紫色土区刺槐林根系对土壤结构的稳定作用 q土壤侵蚀与水土保持学报 owkul }t p z
刘定辉 o李 勇 qussv1 植物根系提高土壤抗侵蚀性机理研究 q水土保持学报 otzkvl }vw p vz
宁丽丹 o石 辉 o周海军 qussx1 岷江上游不同植被下土壤团聚体特征分析 q应用生态学报 otyk{l }twsx p twts
彭新华 o张 斌 o赵其国 qussv1 红壤侵蚀裸地植被恢复及土壤有机碳对团聚体稳定性的影响 q生态学报 ouvktsl }utzy p ut{v
王国梁 o刘国彬 qussu1 黄土丘陵沟壑区植被恢复的土壤水稳性团聚体效应 q水土保持学报 otyktl }w{ p xs
吴 彦 o刘世全 o付秀琴 o等 qt||z1 植物根系提高土壤水稳性团粒含量的研究 q土壤侵蚀与水土保持学报 ovktl }wx p w|
杨建国 o安韶山 o郑粉莉 qussy1 宁南山区植被自然恢复中土壤团聚体特征及其与土壤性质关系 q水土保持学报 ousktl }zu p zx
张小全 o吴可红 o⁄¬¨·¨µ¤µ¦«qusss1 树木细根生产与周转研究方法评述 q生态学报 ouskxl }{zx p {{s
张小全 qusst1 环境因子对树木细根生物量 !生产与周转的影响 q林业科学研究 otwkxl }xyy p xzv
赵世伟 o苏 静 o吴金水 o等 qussy1 子午岭植被恢复过程中土壤团聚体有机碳含量的变化 q水土保持学报 ouskvl }ttw p ttz
¥¨µ⁄o ¨¯¬¯¯² o¤§¨ «¯²©©¨µo ετ αλqt|{x1 ƒ¬±¨ µ²²··∏µ±²√ µ¨¬±©²µ¨¶·¨¦²¶¼¶·¨°¶¬±µ¨ ¤¯·¬²±·² ∏´¤¯¬·¼¤±§©²µ° ²©±¬·µ²ª¨ ± ¤√¤¬¯¤¥¬¯¬·¼}¤¦²°³¤µ¬¶²±
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k责任编辑 于静娴l
|u 第 x期 董慧霞等 }退耕地三倍体毛白杨林地细根生物量及其与土壤水稳性团聚体的关系