全 文 ：第 17 卷 第 1 期
Vol. 17 No . 1
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2009 年 1 月
Jan. 2009
人工梭梭林根系的分布特征
黄 勇 , 郭玉海*
(中国农业大学农学与生物技术学院, 北京 100193)
摘要: 采用全株挖掘法对干旱荒漠区梭梭( H aloxy lon ammodendron ( Mey. ) Bunge)人工林进行取样, 研究 1- 3
龄梭梭根系生物量、比根长和根长密度的垂直分布格局, 为提高造林质量和合理有序地人工接种肉苁蓉提供参考。
结果表明:随着树龄增加, 土壤层数增加,但细根数占总根比例减少 ; 1 龄梭梭的根集中分布在 0~ 20 cm 土层,根干
重占根系总量的 82. 60% ; 2龄梭梭根数以 20~ 60 cm 层中最多,而 0~ 40 cm 层根重占总根重的 73. 8 % ; 3龄梭梭
根系条数以下层为主,主要集中在 40~ 80 cm 土层, 但生物量多集中于上层; 细根的比根长和根长密度最大,则分
布细根较多的土层比根长和根长密度值均较大。因此, 不同树龄梭梭根系集中区域具有下移趋势, 为提高肉苁蓉
( L istanche deser tiwl a Y. C. Ma)的种子萌发和接种机率,人工接种肉苁蓉深度也应下移。
关键词: 梭梭; 根系分布; 比根长; 根长密度
中图分类号: S718. 55 文献标识码: A 文章编号 : 1007-0435( 2009) 01-0084-04
Root Distribution Characteristics of Haloxylon ammodendron
(Mey. ) Bunge Plantation
HUANG Yong, GUO Yu-hai
*
( College of Agronomy and Biotechnology, C hina Agricultural University, Beijing 100193, Chin a)
Abstract: T he roo t system char acteristics are impo rtant fo r the spacing decision of plants. T he vert ical dis-
t ribution pat tern o f r oot biomass, specific root length ( SRL) , and ro ot length density ( RLD) of act ive
roots o f 1- to 3-year aged H aloxy lon ammod endr on ( M ey. ) Bunge plantations in dry desert steppe w as sur-
veyed w ithin a g row th season by who le plant ex cavat ion method. T he results show that the number of
roots increased in the low er soil layer along w ith the increasing age of plants, but the propor tion of f ine
roots deceased. Roo ts w ere mainly concentrated in 0~ 20 cm layer of 1-year aged H . ammodendr on and the
cor responding biomass accounted fo r 82. 60% o f the total root system . Roots w er e mainly concentrated in
20~ 60 cm layer of 2-year aged H . ammodend ron and the roo t biomass in 0~ 40 cm accounted fo r 73. 76%
of the to tal root sy stem . For 3-year aged H . ammodendr on, ro ots w er e mainly dist ributed in 40~ 80 cm
layer and ro ot biomass mainly concentrated in upper lay er. F ine roo ts had highest SRL and RLD values and
the soil lay ers w ith mo re f ine ro ots had higher SRL and RLD.
Key words: H aloxy lon ammod endr on ( M ey. ) Bunge; Root dist ribut ion; Specif ic r oot leng th; Roo t length
density
梭 梭 ( H aloxy lon ammodendr on ( M ey . )
Bunge)是藜科 ( Chenopodiaceae)梭梭属( H aloxy-
lon Bunge) 灌木, 分枝多,耐旱耐寒, 是优良的防风
固沙植物, 也是当地重要的草地资源和薪炭林。多
年来由于对其根部寄生的肉苁蓉( Cistanche deser-
ticola Y. C. M a)大量采挖[ 1] ,伴随地面水资源减少
和地下水位下降,造成梭梭自然更新困难,人工梭梭
林出现衰亡,面积锐减,因此现已列为国家三级濒危保
护植物。
中国从 20世纪 50年代起开展了梭梭生理生态
特性、天然林更新复壮技术及引种、人工繁育等研
究[ 2 ~ 4] ,极大缓解了其濒危程度。同时进行了人工
接种肉苁蓉技术的研究[ 5, 6] , 但效果并不理想。肉
苁蓉寄生于梭梭根部,人工种植多在天然梭梭林仿
收稿日期: 2008-03-24;修回日期: 2008- 07-28
基金项目:国家支撑计划项目( 2006BAD26B04)和新疆自治区科技厅项目( 200733146)
作者简介:黄勇( 1980- ) ,男,博士研究生,研究方向为药用植物栽培, E-mail: huangyong16@ 126. com; * 通讯作者 Author for cor resp on-
den ce, E- mail: yh guo@ cau. edu. cn
第 1期 黄勇等:人工梭梭林根系的分布特征
野生接种,存活率较低,主要原因是梭梭根系与肉苁
蓉种子接触机率小,根系分泌物不能有效地促使肉
苁蓉接种与种子萌发。本文研究了荒漠地区梭梭人
工林根系生物量及分布特征, 对提高造林质量和合
理有序地人工接种肉苁蓉具有参考意义。
1 材料与方法
1. 1 研究区自然概况
研究区设在乌兰布和沙漠东北缘磴口县沙金苏
木温都尔毛道嘎查架子滩, 属中温带典型大陆性气
候。年均降水量 102. 9 mm , 年均气温 7. 8 e , 年均
蒸发量 2258. 8 mm ,无霜期 168 d,光照 3181 h, 10 e 的有效积温 3289. 1 e , 年均风速 4. 1 m/ s,风沙
为当地主要自然灾害, 光热资源丰富。土壤类型为
风沙土,其下层以粘土为主。在丘间低地分布有沙
米( Agr iop hy l lum squar rosum ( L . ) M oq. )、白刺
( N itr aria sibi r ica Pall. )、沙竹( P sammochloa v il-
losa ( T rin. ) Bor )群丛等。黄河自南向北流经磴口
县东南端, 该区地下水位 1~ 3 m,浅层水资源丰富,
水质良好宜于灌溉。2001年开始种植梭梭,种植前
将流动沙丘推平,于春季移栽梭梭苗(为该基地沙地
露天直播培育的一年生梭梭苗木) ,移栽后浇水以保
证成活。
1. 2 研究方法
于 2007 年 8 月, 在 2007年 ( 1 龄)、2006 年( 2
龄)和 2005年( 3龄)春季种植的梭梭林, 分别设立
固定样地( 20 m @ 20 m) ,随机各选取 4株, 测试地
径和株高, 并采用挖掘法测定根系生物量, 3次重
复。按土壤层次 (每 20 cm 分 1层, 80 cm 以下合
并)挖出全部根系, 除去土壤后, 分别按细根 ( < 1
mm)、中根( 1~ 3 mm)和粗根( > 3 mm)分层计数根
数;用卷尺测量各级的根长度。将各级根系样品置
于 80 e 烘箱中, 烘干至恒重,计为根系生物量。比
根长和根长密度计算公式:
比根长( SRL) = L/ W
根长密度( RLD) = L/ V
式中: SRL: 比根长( cm # g- 1 ) ; RLD: 根长密度
( m #m- 3 ) ; W: 干根重( g) ; L : 根长( m) ; V: 土壤体
积( m3 )。
1. 3 数据处理
数据采用 Excel软件处理, DPS 3. 0统计软件
进行方差分析。
2 结果与分析
2. 1 梭梭根数垂直分布
随着树龄增加, 下层根数呈增加趋势。1 龄梭
梭根系主要分布在 0~ 20 cm 土层, 占总根数的
64. 29% ; 2 龄根系在 20 ~ 60 cm 土层居多, 占
65. 16% ;而 3龄在 40 cm以下土层中根系分布高达
88. 08%。梭梭根系以细根( < 1 mm)为主, 随着树
龄增加细根所占比例逐渐减少; 细根的分布存在差
异, 1龄集中在 0~ 40 cm 土层, 2龄以 20~ 60 cm 土
层分布较多, 3龄上层细根较少, 其中 0~ 20 cm 土
层分布极少(表 1)。
表 1 梭梭根数垂直分布
Table 1 Ver tical distr ibut ion of r oot with differ ent diameter s in H . ammodendron plantation ( % )
年龄
Age
直径 Diameter
( mm)
深度 S oil depth ( cm)
0~ 20 20~ 40 40~ 60 60~ 80 > 80
合计
T otal
1龄 One-year < 1 36. 61 16. 96 10. 71 0 0 64. 29
1~ 3 17. 86 8. 04 0 0 0 25. 89
> 3 9. 82 0 0 0 0 9. 82
合计 Total 64. 29 25. 00 10. 71 0 0 100
2龄 T w o-year < 1 7. 37 28. 56 15. 55 4. 64 4. 48 60. 59
1~ 3 5. 10 7. 59 5. 92 4. 16 2. 58 25. 35
> 3 2. 55 3. 51 4. 02 2. 53 1. 44 14. 06
合计 Total 15. 01 39. 66 25. 50 11. 33 8. 50 100
3龄 T hree-year < 1 0 4. 88 14. 85 18. 75 9. 76 48. 23
1~ 3 0 4. 54 10. 34 13. 27 4. 86 33. 76
> 3 0. 75 0. 75 5. 32 7. 92 4. 02 18. 00
合计 Total 0. 75 10. 17 30. 51 39. 94 18. 64 100
85
草 地 学 报 第 17卷
2. 2 梭梭根干重
不同树龄间根干重差异显著( P< 0. 05)。1 龄
根系主要分布于上层, 0~ 20 cm 和 20~ 40 cm 土层
分别占 82. 6%、12. 71%,中下层( > 40 cm)则较少,
仅占 4. 69 %; 2 龄根系以中上层为主, 其中 0~ 20
cm 最高,占 52. 34 %, 下层根系较少, 60 cm 以下各
层共占 10. 37 % ; 3龄根系条数虽然在中下层分布
较多,但生物量仍以中上层为主,上层根重较高是根
系增粗的缘故, 80 cm 以下干重增加,比例高达 19.
09 %。由单株梭梭根干重看, 随树龄的增加, 根干
重增加迅速,其中 2龄根系干重是 1龄根系的近 10
倍。就变异系数而言, 各层根干重的变异均在 0~
14%之间, 树龄越小根系的变异越小, 直径越细,变
异系数越小(表 2)。
表 2 梭梭干重根垂直分布
Table 2 Ver tical distr ibut ions of r oot biomass in H . ammodend ron plantation
深度 Depth
( cm)
1龄 One-year aged
平均( g)
Mean
标准差
SE
比例( % )
Rat io
2龄 T w o-year aged
平均( g)
Mean
标准差
SE
比例( % )
Rat io
3龄 Th ree-year aged
平均( g)
M ean
标准差
SE
比例( % )
Ratio
0~ 20 6. 84a 1. 19 82. 60 37. 69a 4. 42 52. 34 87. 50 a 13. 77 34. 81
20~ 40 1. 05b 0. 18 12. 71 23. 21b 1. 81 21. 42 59. 17 b 9. 31 23. 54
40~ 60 0. 39b 0. 07 4. 69 13. 10c 1. 34 15. 87 30. 34 d 4. 77 12. 07
60~ 80 4. 19d 0. 43 5. 08 26. 37 d 4. 15 10. 49
> 80 4. 37d 0. 45 5. 29 47. 99 c 7. 56 19. 09
注:不同字母间差异显著( P < 0. 05) ;下同
Note: Mean s with dif feren t let ters in the same column ar e signif icant ly dif f erent at th e 0. 05 level ; the s am e as below
2. 3 梭梭比根长和根密度垂直分布
2. 3. 1 细根承担植株的吸收功能,比根长在一定程
度上能够反映根系的直径及其吸收能力[ 7, 8]。1 龄
梭梭比根长0~ 20 cm 和 20~ 40 cm 两层较高,分别
为 33. 02和36. 06 cm # g- 1 ; 2龄梭梭 40 cm 以下各
层均较高, 且各层间差异显著( P< 0. 05) ,其中 60~
80 cm 的比根长达 41. 20 cm # g- 1 ; 3龄梭梭根系的
比根长分布与 2龄相似,也以 60~ 80 cm 土层最高,
为 31. 79 cm # g- 1。根系集中区由 1 龄梭梭的 0~
40 cm 土层下降到 3龄梭梭的 60~ 80 cm (表 3)。
2. 3. 2 根长密度变化与比根长相似, 随着树龄增
加,下层根密度增加。1龄根长密度最高值在 0~ 20
cm 土层, 之后逐渐下降; 2 龄根长密度随着深度的
增加而增加,最高值出现在 60~ 80 cm 土层,之后又
下降,不同层间根长密度差异显著( P< 0. 05) ; 3龄
根长密度变化与 2龄的变化相似, 最高值也在 60~
80 cm 土层。
表 3 梭梭比根长和根密度垂直分布
Table 3 Ver tical distr ibut ions of SRL and RLD in H . ammodend ron plantation
深度 Depth
( cm )
比根长 Specifi c r oot len gth ( cm # g- 1)
1龄
One-year aged
2龄
Tw o- year aged
3龄
T hree- year aged
根长密度 Root length density ( m # m- 3 )
1龄
One-year aged
2龄
Tw o-y ear aged
3龄
T hree-year aged
0~ 20 33. 02 ? 10. 22a 12. 72 ? 0. 66c 0. 82 ? 2. 97c 4. 43 ? 0. 80a 11. 25 ? 1. 08c 1. 25 ? 7. 12d
20~ 40 36. 06 ? 2. 34a 14. 82 ? 2. 86c 17. 64 ? 1. 98b 1. 74 ? 0. 54b 32. 02 ? 1. 19a 23. 26 ? 14. 15c
40~ 60 12. 96 ? 7. 78b 28. 43 ? 6. 23b 16. 11 ? 1. 41b 0. 70 ? 0. 15b 18. 62 ? 7. 05b 70. 49 ? 2. 61b
60~ 80 41. 20 ? 1. 35a 31. 79 ? 0. 32a 8. 64 ? 0. 60c 94. 04 ? 0. 50a
> 80 29. 51 ? 3. 26b 14. 16 ? 4. 79b 6. 45 ? 0. 15c 33. 96 ? 6. 13c
3 讨论与结论
3. 1 根系是植物吸收水分和营养物质的重要器官。
以往主要通过生物量评价根系吸收养分和水分的能
力[ 8~ 10] , 即根系生物量越高, 吸收的养分和水分越
多。贾晓红[ 11]等认为土壤养分和水分存在空间异
质性,因此梭梭为了生长所需的养分和水分, 根系生
物量必须维持在一定水平。本文研究发现随着梭梭
的生长,根系干重迅速增加, 并以中上土层为主, 其
中直径< 1 mm 的细根生物量百分比逐渐减少,由 1
龄的 64. 29 % 减少到 3 龄的 48. 43 %。梭梭根条
数量以细根( < 1 mm)为主,且随其生长, 下层所占
比例逐渐增加。3龄梭梭在 0~ 20 cm 土层中根系
分布极少,可能具有一定的防风固沙作用,使流动的
86
第 1期 黄勇等:人工梭梭林根系的分布特征
沙粒减速沉降, 在梭梭下方积累形成覆盖层所致。
3. 2 研究表明[ 12~ 15] 细根主要具有吸收作用, 并有
较高的比根长和根长密度, 同时细根也利于肉苁蓉
接种[ 7] 。本文发现粗根集中的土层中, 生物量比例
高,但根长密度较低, 细根集中的土层中, 其比根长
和根长密度值均较高, 这也是粗根和细根功能差异
的反应。随树龄的增加, 粗根在下层所占比例增加,
细根条数所占百分比变化不大; 由于上层土壤中细
根条数逐渐减少, 1龄梭梭 0~ 40 cm 土层中根系比
根长和根长密度较高, 2~ 3龄梭梭以 40~ 80 cm 土
层中根系比根长和根长密度较高。说明梭梭生长过
程中根系的密集区和主要吸收区域不断下移, 这是
梭梭适应沙漠恶劣环境的策略; 由于不同树龄梭梭
根系集中区域有下移的趋势, 人工接种肉苁蓉深度
也应下移,以提高肉苁蓉种子萌发和接种机率。
3. 3 1龄梭梭根系分布较浅,对环境反应较敏感,
应保持足够的土壤水分以提高造林存活率; 2~ 3龄
梭梭根系相对较多,根系密集区和吸收区域集中在
中下层( 40~ 80 cm )土壤中, 肉苁蓉接种深度应以
40~ 80 cm 为宜,以达到生态效益和经济效益双赢的
目的。如何根据根系分布差异补充水分和养分来消
除肉苁蓉寄生后对梭梭的不利,影响,尚待进一步研究。
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