全 文 ：第２０卷 第１期
Ｖｏｌ．２０ Ｎｏ．１
草 地 学 报
ＡＣＴＡ ＡＧＲＥＳＴＩＡ ＳＩＮＩＣＡ
２０１２年 １月
Ｊａｎ． ２０１２
黄土母质生土上４种豆科牧草根系生长特征的研究
杜天庆１，苗果园１＊，郝建平１，杨锦忠２，崔福柱１，薛建福１
（１．山西农业大学，山西 太谷 ０３０８０１；２．青岛农业大学，山东 青岛 ２６６１０９）
摘要：以黄土母质生土为供试土壤，采用根管土柱栽培方法，研究了苜蓿（Ｍｅｄｉｃａｇｏ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）、草木樨（Ｍｅｌｉｌｏｔｕｓ
ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｄｅｓｒ．）、小冠花（Ｃｏｒｏｎｉｌｌａ ｂｕｘｉｆｏｌｉａ Ｈａｎｃｅ．）和红三叶（Ｔｒｉｆｏｌｉｕｍ ｐｒａｔｅｎｓｅ Ｌ．）４种豆科牧草根系生长
规律的差异。结果表明：４种豆科牧草根系各项指标的增长随生育期变化（时间构型）皆呈“Ｓ”型增长模型，可划分
为缓增期、速增期和顶峰期，在一个生长季内，根系不存在衰老死亡生物量急剧减少的现象；４种豆科牧草根系垂直
分布存在很大差异，根系生物量空间呈“Ｔ”型分布，其垂直递减率符合指数递减方程Ｙ＝Ａ·ｅ－ｂｘ；４种豆科牧草根
冠生长模式分属于４类：根苗增长同步型（小冠花）、苗强持久增长型（草木樨）、根强持久增长型（苜蓿）和苗弱根弱
增长型（红三叶草），豆科牧草根系峰值常出现在生育后期晚于冠层。本研究结果对建立黄土母质生土上牧草高产
栽培技术体系以及促进根苗系统的协调生长提供了依据。
关键词：黄土母质生土；豆科牧草；根系生物量；根系分布；根冠生长模式
中图分类号：Ｓ５４１；Ｑ９４４．５４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－０４３５（２０１２）０１－００１７－０６
Ｒｏｏｔ Ｇｒｏｗｔｈ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｆｏｕｒ Ｓｐｅｃｉｅｓ Ｌｅｇｕｍｉｎｏｕｓ
Ｆｏｒａｇｅ ｉｎ Ｉｍｍａｔｕｒｅ Ｌｏｅｓｓ Ｓｕｂｓｏｉｌ
ＤＵ Ｔｉａｎ－ｑｉｎｇ１，ＭＩＡＯ Ｇｕｏ－ｙｕａｎ１＊，ＨＡＯ Ｊｉａｎ－ｐｉｎｇ１，ＹＡＮＧ Ｊｉｎ－ｚｈｏｎｇ２，ＣＵＩ Ｆｕ－ｚｈｕ１，ＸＵＥ Ｊｉａｎ－ｆｕ１
（１．Ｓｈａｎｘｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｇｕ，Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ０３０８０１，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｑｉｎｇｄａｏ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ２６６１０９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｏｏｔ－ｇｒｏｗｔｈ ｒｈｙｔｈｍ ｏｆ ｆｏｕｒ ｌｅｇｕｍｉｎｏｕｓ ｆｏｒａｇｅ ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｎ ｉｍｍａｔｕｒｅ ｌｏｅｓｓ ｓｕｂｓｏｉｌ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ
ｂｙ ｒｏｏｔ－ｔｕｂｅ ｓｏｉｌ ｃｏｌｕｍｎ ｃｕｌｔｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｏｏｔ ｇｒｏｗｔｈ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｆｏｕｒ ｌｅｇｕｍｅ ｓｐｅ－
ｃｉｅｓ ｆｏｌｏｗｅｄ ａｎ“Ｓ”－ｓｈａｐｅｄ ｇｒｏｗｔｈ ｍｏｄｅｌ（ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ａｓ ｓｌｏｗ－ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｐｅｒｉｏｄ，ｒａｐｉｄ－ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｐｅｒｉｏｄ ａｎｄ
ｐｅａｋ ｐｅｒｉｏｄ）．Ｒｏｏｔ ｂｉｏｍａｓｓ ｈａｄ ｎｏ ｓｈａｒｐ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｒｏｏｔ ａｇｉｎｇ ｄｅａｔｈ ｄｕｒｉｎｇ ａ ｏｎｅ－ｙｅａｒ ｇｒｏｗｔｈ ｐｅｒｉｏｄ．
Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｏｔｓ ｈａｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ａｌ ｔｅｓｔｅｄ ｌｅｇｕｍｅ ｓｐｅｃｉｅｓ．Ｔｈｅ ｄｒｙ ｂｉｏｍａｓｓ ｏｆ
ｒｏｏｔ ｓｈｏｗｅｄ“Ｔ”－ｓｈａｐｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｅｐｔｈ ａｎｄ ｒｏｏｔ ｂｉｏｍａｓｓ ｆｏｌｏｗｅｄ ａｎ ｉｎｄｅｘ ｍｏｄｅ ｏｆ
ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ（Ｙ＝Ａ·ｅ－ｂｘ）．Ｔｈｅ ｒｏｏｔ ａｎｄ ｓｈｏｏｔ ｇｒｏｗｔｈ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｆｏｕｒ ｌｅｇｕｍｉｎｏｕｓ ｆｏｒａｇｅ
ｓｐｅｃｉｅｓ ｔｙｐｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｆｏｌｏｗｉｎｇ ｆｏｕｒ ｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ：ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｇｒｏｗｔｈ ｔｙｐｅ ｏｆ ｒｏｏｔ ａｎｄ ｓｅｅｄｉｎｇ（ｃｒｏｗｎ ｖｅｔｃｈ），
ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｔｙｐｅ ｏｆ ｓｅｅｄｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ（ｓｗｅｅｔ ｃｌｏｖｅ），ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｔｙｐｅ ｏｆ ｒｏｏｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ（ａｌｆａｌ－
ｆａ），ｇｒｏｗｔｈ ｔｙｐｅ ｏｆ ｗｅａｋ ｓｅｅｄ ａｎｄ ｒｏｏｔ（ｒｅｄ ｃｌｏｖｅｒ）．Ｔｈｅ ｒｏｏｔ－ｇｒｏｗｔｈ ｃｌｉｍａｘ ｏｆ ｌｅｇｕｍｅｓ ａｐｐｅａｒｅｄ ｉｎ ａ
ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｐｅｒｉｏｄ ａｎｄ ｌａｔｅｒ ｔｈａｎ ｃａｎｏｐｙ．Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｓｕｐｐｌｉｅｄ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ａ
ｓｏｕｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｈｉｇｈ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ａｎｄ ｒｏｏｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｌｅｇｕ－
ｍｉｎｏｕｓ ｆｏｒａｇｅ ｉｎ ｉｍｍａｔｕｒｅ ｌｏｅｓｓ ｓｕｂｓｏｉｌ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｉｍｍａｔｕｒｅ ｌｏｅｓｓ ｓｕｂｓｏｉｌ；Ｌｅｇｕｍｉｎｏｕｓ ｆｏｒａｇｅ；Ｒｏｏｔ ｂｉｏｍａｓｓ；Ｒｏｏｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；Ｇｒｏｗｔｈ ｍｏｄｅｌ ｏｆ
ｒｏｏｔ ａｎｄ ｓｈｏｏｔ
黄土高原沟壑区平沟造田、小流域治理过程中，
不可避免地造成表土剥离、土层混乱、生土位移形成
典型的生土地，严重影响生产。豆科牧草作为优质
的饲料植物资源同时具有强大的防风固沙和保持水
土功能，黄土母质生土上种植豆科牧草既可以增加
经济效益，又可以保护生态环境。根系是地上部“叶
光系统”的基础，其分化产生规律、空间构型分布及
生长的基本特点在植物的生长发育过程中起着重要
收稿日期：２０１１－０８－２４；修回日期：２０１１－１０－２５
基金项目：国家青年科学基金（３１１０１１１３）；山西省自然基金项目（９９１１０２）；山西省科技攻关项目（２０１００３１１００２－９）；山西农大博士启动基金资助
作者简介：杜天庆（１９６８－），女，山西祁县人，博士，副教授，主要从事植物土壤生态研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｇｄｔｑ１９６８＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ；＊通信作者 Ａｕｔｈｏｒ
ｆｏｒ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｉａｏｇｕｏｙｕａｎ１９３４＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
草 地 学 报 第２０卷
的作用，国内外许多专家学者对紫花苜蓿（Ｍｅｄｉｃａ－
ｇｏ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）根系在不同环境条件下表现出的特点
以及各自根系发育特性做了大量的研究工作［１～１４］，
而对其他豆科牧草根系研究则较少［１５，１６］，尤其对同
等条件下不同豆科牧草根系生长发育是否存在分异
报道更少［１７］。本研究选择紫花苜蓿、草木樨（Ｍｅ－
ｌｉｌｏｔｕｓ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｄｅｓｒ．）、小冠花（Ｃｏｒｏｎｉｌｌａ ｂｕｘｉ－
ｆｏｌｉａ Ｈａｎｃｅ．）和红三叶（Ｔｒｉｆｏｌｉｕｍ ｐｒａｔｅｎｓｅ Ｌ．）４
种人工草地主要草种为研究对象，考虑不同植物种
对土壤养分需求存异，为避免土壤养分的影响，选用
土壤理化性质本底值极低、处于黄土母质状态的生
土土壤为试验基质，试图在极度缺乏基本营养的相
同本底条件下，探讨在同一时间同一研究方法下根
系生长的数量特征差异，弥补以往单一研究的不足，
以期为人工草地的可持续利用、豆科牧草高产栽培、
退化天然草地的恢复以及选择生态与生产效益俱佳
的豆科牧草提供决策依据。
１ 材料与方法
１．１ 试验材料
供试植物苜蓿、草木樨、小冠花和红三叶由山西
农业大学动科院草业科学系提供。供试土壤为排除
耕作土壤肥力不匀的干扰，本试验用土取自地表３ｍ
以下的生土，其养分含量为：全Ｎ ０．１９８ｇ·ｋｇ－１，有
机质０．４０３％，速效Ｐ ４．７５ｍｇ·ｋｇ－１，速效Ｋ ３５．２２
ｍｇ·ｋｇ－１。为保持作物正常生长，在土壤中加入肥
料，肥料用量以大田施肥量折算，依据为施有机肥
２５００ｋｇ·６６６．７ｍ－２，尿素１５ｋｇ·６６６．７ｍ－２，过磷酸
钙３５ｋｇ·６６６．７ｍ－２，氯化钾７．５ｋｇ·６６６．７ｍ－２，全
部作基肥施入。
１．２ 试验方法
本试验在山西农业大学黄土高原作物研究所内
进行，研究采用根管土柱法。根管为特制硬质塑料
管，直径２０ｃｍ，管壁厚度１ｃｍ，截为１ｍ 或２ｍ
长，再垂直等分锯成两半。根管两端装有可相互连
接与固定的铁环，以便将根管连接成需要的长度。
取样时打开根管，人工细心将根土分离，在子叶节处
将植株剪断，分为根、冠２部分，对根系及地上性状
进行分别测定。测定项目包括根重、主根长度和粗
度、侧根条数、侧根长度、冠重。
试验１：采用１ｍ长根管进行，立于１ｍ深的土
坑中。试验设４个处理，于２００９年４月３０日分别
播种苜蓿、草木樨、小冠花和红三叶，播种深度１．５
～２．５ｃｍ，每个处理重复１５次。出苗后各留苗５
株，试验期间适时灌溉。年内分５次取样，每次每处
理各取样３个重复调查根系形态学特征。
试验２：采用４ｍ长根管进行，立于４ｍ深的土
坑中。试验设４个处理，于２００９年４月３０日分别
播种苜蓿、草木樨、小冠花和红三叶，播种深度１．５
～２．５ｃｍ，每个处理重复３次。出苗后各留苗５株，
试验期间适时灌溉。在第２年盛花期取样调查根系
的空间分布特征。
１．３ 数据处理
利用Ｅｘｃｅｌ软件进行数据整理、分析与绘图。
用ＳＰＳＳ数据分析软件进行系统分析。
２ 结果与分析
２．１ 年内４种豆科牧草根系生长的时间分布
４种豆科牧草根系构建的共同特点是都经历了
３个连续的时空过程，即：苗期弱势生长过程（以根
条数、根长生长为主，生长目标是扩大根群对根土空
间的占领）、盛期强势生长过程（以主根增粗、侧根增
长为主，强化主根群的吸收能力，更加严密地扩存根
土空间）和后期根系干物质积累运输贮藏过程
（表１）。
综合年内各项根系生长指标可知，４种豆科牧
草之间存在明显的差异。紫花苜蓿主根生长的动态
过程表现为，在播种后６５ｄ（盛花期）以前，主根入土
的速度较为平稳，日增长速度为 ０．４２～０．４９
ｃｍ·ｄ－１·株－１；从盛花期到结荚期（播种后６５～８６
ｄ），日增长速度为１．０２ｃｍ·ｄ－１·株－１；结荚期到
成熟期（播种后８６～１１９ｄ）主根生长速度缓慢。播
种后２０～４３ｄ，紫花苜蓿处于分枝期到始花期，根条
发生的速度为３．８６条·ｄ－１·株－１，此期结束时，侧
根发生条数占到侧根总数的８０．６８％；从始花期到
盛花期，发生的侧根数仅占总侧根数的１５％；盛花
期之后，侧根发生很少。主根粗度的变化规律与根
条数的发生规律基本一致，不同之处在于从始花期
之后到结荚之前，增粗的过程比较平稳。根系干重
积累的过程表现为始花前速率最慢，始花期到盛花
期急剧上升，盛花期之后积累速率有所减慢。
播种后６５ｄ以前为草木樨苗期，地上部分生长
缓慢，主要在进行根系的生长，其中４３～６５ｄ，主根
入土的速度、根条的发育、侧根横向扩展以及根系干
８１
第１期 杜天庆等：黄土母质生土上４种豆科牧草根系生长特征的研究
重的积累速度最快；播种后６５～１０６ｄ，草木樨茎叶
进入繁茂生长阶段，同时根系也在进行着加粗和分
化根瘤的过程，此期根系的生长有所减慢，表现在各
项日增长速度的下降；播种后１０６～１３３ｄ，进入根
部生长的第２次高峰期，根部膨大加快，此期结束
时，主根粗壮强大，侧根较为发达，为草木樨正常越
冬贮藏累积了足够的营养物质。与其他３种豆科
牧草相比，草木樨属于超强根系生长类型，年内最大
根条数达２８２条，最大日增长量达４．０８条，主根长
达８６．６２ｃｍ，年内最大主根粗达０．８１９ｃｍ，年内最
大根干重达６．１２３３ｇ·株－１。所有这些指标都十
分明显的大于其他３种豆科牧草。
弱势根系小冠花苗期生长缓慢，播后２０ｄ左
右，主根入土深度只有１０．３７ｃｍ，且侧根生长也缓
慢，但播后４３ｄ以后根系的生长发育明显加快，根
条数、主根长、主根粗以及根系干物质都明显较红三
叶草长势强。红三叶是４种豆科牧草根系生长最
弱的草本植物，由于三叶草属于株型性木质化程度
低的牧草，幼苗地上部茎叶弱小，群体光合产物制造
能力低，因此年内根系生长始终处于弱势状态。
表１ 年内４种豆科牧草不同生育时期根系形态学特征
Ｔａｂｌｅ １ Ｒｏｏｔ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｏｆ ｆｏｕｒ ｌｅｇｕｍｉｎｏｕｓ ｆｏｒａｇｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒｏｗｉｎｇ ｓｔａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｙｅａｒ
播后天数
Ｄａｙｓ ａｆｔｅｒ
ｓｏｗｉｎｇ／ｄ
根条数
Ｒｏｏｔ Ｎｏ．
日增长
Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ
Ｎｏ．／ｄａｙ
主根长
Ｍａｉｎ ｒｏｏｔ
ｌｅｎｇｔｈ／ｃｍ
日增长
Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ
Ｎｏ．／ｄａｙ
主根粗
Ｍａｉｎ ｒｏｏｔ
ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ／ｃｍ
日增长
Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ
Ｎｏ．／ｄａｙ
最长侧根
Ｌｏｎｇｅｓｔ
ｌａｔｅｒａｌｒｏｏｔ／ｃｍ
日增长
Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ
Ｎｏ．／ｄａｙ
根干重
Ｒｏｏｔ ｄｒｙ
ｗｅｉｇｈｔ／ｇ
日增长
Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ
Ｎｏ．／ｄａｙ
苜蓿
Ａｌｆａｌｆａ
２０ ２９．２３±１．３３ １５．３７±１．５８ ０．１５７±０．０２９ １５．７７±３．７３ ０．００５０±０．０００４
４３ １１７．９３±２．５２ ３．８６ ２６．５８±２．１８ ０．４９ ０．３７７±０．０２２ ０．００９６ １７．６８±３．０５ ０．０８ ０．０２７６±０．００８２ ０．０００１
６５ １３９．８６±１３．００ １．００ ３５．７２±５．６９ ０．４２ ０．５０２±０．０２２ ０．００５７ ２１．８２±３．６８ ０．１９ １．６３８９±０．４８６３ ０．０７３２
８６ １４３．７５±７．１１ ０．１９ ５７．１０±６．１０ １．０２ ０．６２４±０．１４２ ０．００５８ ２７．６３±３．０６ ０．２８ ２．６４５７±０．４０１３ ０．０４７９
１１９ １４６．１７±９．４６ ０．０７ ６１．４０±１．６２ ０．１３ ０．６２９±０．０４７ ０．０００２ ２９．８５±６．７６ ０．０７ ３．７９７５±０．３２９３ ０．０３４９
草木樨
Ｓｗｅｅｔ
ｃｌｏｖｅ
２０ ４．６７±２．６７ １３．４３±１．１１ ０．１９９±０．００５ ０．０２７２±０．０１０７
４３ ３７．００±０．５８ １．４１ ２８．１３±２．０３ ０．６４ ０．５４２±０．０２２ ０．０１４９ １０．７７±１．１２ １．４１９７±０．３７９１ ０．０６０５
６５ １２４．３３±１４．８４ ３．９７ ５３．８０±５．９７ １．１７ ０．６０６±０．０２８ ０．００２９ １７．４３±６．１３ ０．３０ ３．７９４６±０．５１５９ ０．１０８０
１０６ １７１．８３±２６．８２ １．１６ ６６．７７±４．６８ ０．３２ ０．７３５±０．０３１ ０．００３１ ２３．２５±４．１０ ０．１４ ４．０７０２±０．４９０８ ０．００６７
１３３ ２８２．００±１４．４６ ４．０８ ８６．６２±１．９８ ０．７４ ０．８１９±０．０７４ ０．００３１ ３０．００±７．３７ ０．２５ ６．１２３３±０．０９０４ ０．０７６０
小冠花
Ｃｒｏｗｎ
ｖｅｔｃｈ
２０ １．００±０．００ １０．３７±２．３０ ０．１２２±０．０１１ ０．００４５±０．００１８
４３ ４．００±０．５７ ０．１３ １３．２３±４．１９ ０．１２ ０．１５５±０．００６ ０．００１４ ０．０１０４±０．０００４ ０．０００３
６５ １３．５０±９．５０ ０．４３ ２１．８７±１．２７ ０．３９ ０．２３８±０．０３１ ０．００３８ ０．０７６５±０．０２９７ ０．００３０
８６ １５．００±１．５３ ０．０７ ２５．６０±７．２６ ０．１７ ０．４５８±０．０１２ ０．０１００ ０．１３６４±０．０５１６ ０．００２７
１１９ ２０．００±２．０８ ０．１５ ２９．６０±２．１９ ０．１２ ０．４９７±０．０７０ ０．００１２ ０．２４７７±０．１２１９ ０．００３４
红三叶
Ｒｅｄ
ｃｌｏｖｅｒ
２０ ４．３３±０．３３ ８．８５±０．６６ ０．１０５±０．０４５ ７．６０±０．５８ ０．００２４±０．０００４
４３ ２９．００±１．１５ １．０７ １７．４３±０．３３ ０．３７ ０．１８７±０．００４ ０．００３６ １８．５０±０．８７ ０．４７ ０．０１５３±０．００３５ ０．０００６
６５ ４２．００±０．８７ ０．５９ ２５．５５±１．７４ ０．３７ ０．３０５±０．００４ ０．００５４ ２５．９８±３．１４ ０．３４ ０．３１９８±０．０５４６ ０．０１３８
８６ １３７．２５±１２．００ ４．３３ ３０．７６±２．４５ ０．２４ ０．４１０±０．０２４ ０．００４８ ３２．６８±８．０５ ０．３０ ０．７７１１±０．１２８９ ０．０２０５
１１９ １４７．００±５．９３ ０．３０ ３３．９０±３．５６ ０．１０ ０．４３４±０．０４８ ０．０００８ ３５．５０±１．４４ ０．０９ ０．８４５９±０．２４８６ ０．００２３
２．２ 第２年盛花期４种豆科牧草根系生物量的空
间分布
４种豆科牧草于第２年５月下旬都进入盛花
期，此时苜蓿根系入土深度超过３００ｃｍ，草木樨接
近２４０ｃｍ，小冠花和红三叶都在１００ｃｍ左右；总根
重排序为草木樨＞苜蓿＞小冠花＞红三叶；根／冠比
排序为苜蓿＞小冠花＞草木樨＞红三叶，根／冠比是
根系与地上部干物质积累关系的具体反映，苜蓿和
小冠花的根冠比较大，表明其根系更为发达。比较
４种豆科牧草根重的层次分布，随着土层的加深，根
量呈指数递减趋势，但减少的幅度不同（图１）。４种
供试牧草的ｂ值大小顺序为红三叶＞草木樨＞苜蓿
＞小冠花，说明红三叶根重随入土深度增加而下降
的幅度最大，而小冠花根系随土壤深度增加而递减
的幅度最小，在土层６０ｃｍ以下，小冠花仍有３０．３１％
的根系，而红三叶仅有１６．０８％的根系，小冠花下层
根系比红三叶更为发达；草木樨根量随土壤深度增
加而递减的幅度比苜蓿大，而且入土深度比苜蓿浅
６０ｃｍ左右，说明豆科牧草进入第２年旺盛生长阶
段根系生长强弱将会发生排序变化。４种牧草中苜
蓿根最深、重量仅低于草木樨且垂直递减十分缓慢，
表明深层根量比重很大。
２．３ 豆科牧草根苗生长的关系
由图２可知，４种豆科牧草根苗生长的规律存
在显著差异。草木樨苗期（播种后６５ｄ以前）根系
９１
草 地 学 报 第２０卷
表２ 第２年盛花期根系生物量的垂直分布
Ｔａｂｌｅ ２ Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｏｔ ｗｅｉｇｈｔ ａｔ ｆｕｌ－ｂｌｏｏｍ ｓｔａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｙｅａｒ
土层深度
Ｓｏｉｌ ｄｅｐｔｈ
苜蓿Ａｌｆａｌｆａ 草木樨Ｓｗｅｅｔ ｃｌｏｖｅ 小冠花Ｃｒｏｗｎ ｖｅｔｃｈ 红三叶Ｒｅｄ ｃｌｏｖｅｒ
根重
Ｒｏｏｔ ｗｅｉｇｈｔ／ｇ
所占比例
Ｒａｔｉｏ／％
根重
Ｒｏｏｔ ｗｅｉｇｈｔ／ｇ
所占比例
Ｒａｔｉｏ／％
根重
Ｒｏｏｔ ｗｅｉｇｈｔ／ｇ
所占比例
Ｒａｔｉｏ／％
根重
Ｒｏｏｔ ｗｅｉｇｈｔ／ｇ
所占比例
Ｒａｔｉｏ／％
０～２０ｃｍ ２５．６９３０ａＡ ３２．４１ ７９．９５６０ａＡ ４３．６２ １０．５０９３ａＡ ２６．３９ ８．７３３２ａＡ ５４．３４
２０～４０ｃｍ １０．１６７０ｂＢ １２．８３ ２７．３５４５ｂＢ １４．９２ ９．２０１８ｂＡＢ ２３．１１ ２．９５３１ｂＢ １８．３７
４０～６０ｃｍ ７．４８７９ｃＣ ９．４５ １５．７７６３ｃＣ ８．６１ ８．０４４４ｃＢＣ ２０．２０ １．８０１０ｃＣ １１．２１
６０～８０ｃｍ ５．７５７８ｄＤ ７．２６ １１．１７００ｄＤ ６．０９ ７．４１６７ｃＣ １８．６２ １．２２４０ｄＣＤ ７．６２
８０～１００ｃｍ ４．６６２１ｄｅＤＥ ５．８８ ９．７６６４ｄｅＤＥ ５．３３ ４．６５２３ｄＤ １１．６９ １．０８１３ｄＤ ６．７３
１００～１２０ｃｍ ４．５４９２ｄｅＤＥ ５．７４ ８．４７０２ｄｅｆＤＥ ４．６２ ０．２７８８ｅＥ １．７３
１２０～１４０ｃｍ ４．２７９２ｅＤＥＦ ５．４０ ７．９１５９ｅｆＤＥ ４．３２
１４０～１６０ｃｍ ３．４２８９ｅｆＥＦＧ ４．３３ ７．１８７８ｅｆＥ ３．９２
１６０～１８０ｃｍ ２．６４５０ｆｇＦＧＨ ３．３４ ６．８２６０ｅｆＥ ３．７２
１８０～２００ｃｍ ２．２４８９ｆｇｈＧＨ ２．８４ ５．８５０５ｆＥＦ ３．１９
２００～２２０ｃｍ １．９８７５ｇｈＧＨＩ ２．５１ ２．８２０２ｇＦＧ １．５４
２２０～２４０ｃｍ １．７８９７ｇｈＧＨＩ ２．２６ ０．２０８４ｇＧ ０．１１
２４０～２６０ｃｍ １．５９９２ｇｈｉＧＨＩ ２．０２
２６０～２８０ｃｍ １．５７８３ｇｈｉＧＨＩ １．９９
２８０～３００ｃｍ １．１０８１ｈｉＨＩ １．４０
＞３００ｃｍ ０．２８２０ｉＩ ０．３６
总根重Ｔｏｔａｌ ｒｏｏｔ ｗｅｉｇｈｔ／ｇ ７９．２６３０ １８３．３０２２ ３９．８２４５ １６．０７１４
冠重Ｓｈｏｏｔ ｗｅｉｇｈｔ／ｇ ３１．９７００ ３４７．８８００ ３４．８８０６ ４７．７０００
根／冠Ｒｏｏｔ／Ｓｈｏｏｔ ２．４７９３ ０．５２６９ １．１４１７ ０．３３６９
注：同列不同大写字母表示差异极显著（Ｐ＜０．０１），不同小写字母表示差异显著（Ｐ＜０．０５）
Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃａｐｉｔａｌ ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｌｕｍｎ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｔ ｔｈｅ ０．０１ｌｅｖｅｌ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｍａｌ ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｌｕｍｎ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｔ ｔｈｅ ０．０５ｌｅｖｅｌ
图１ 第２年盛花期根重的层次分布
Ｆｉｇ．１ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｏｔ ｗｅｉｇｈｔ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｉｌ ｄｅｐｔｈ ａｔ ｆｕｌ－ｂｌｏｏｍ ｓｔａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｙｅａｒ
０２
第１期 杜天庆等：黄土母质生土上４种豆科牧草根系生长特征的研究
图２ 豆科牧草生长规律
Ｆｉｇ．２ Ｇｒｏｗｔｈ ｒｈｙｔｈｍ ｏｆ ｌｅｇｕｍｉｎｏｕｓ ｆｏｒａｇｅ
的生长较快，而地上部生长比较缓慢；之后４０ｄ左
右的时间里，可能与光照强烈有关，草木樨茎叶繁茂
生长，致使冠部重量显著增加，而根部增长幅度很
小；到９月中旬以后，草木樨根部膨大加快，越冬芽
也快速发育，所以根系重量达到第２次增长高峰，但
此期由于冠部大量叶片开始死亡，所以生长速度明
显减慢。与草木樨相比，苜蓿生长最大的区别在于
播种后６５ｄ以后的时间里，根系重量依然在显著增
加，而冠部重量出现了比较平稳的衰退。小冠花在
播种后４３ｄ以前，冠部的生长比根部稍快，但在４３
ｄ以后，根部重量近似直线上升，而冠部生长更符合
“Ｓ”型模型。红三叶在地上部达到最大值后出现了
较大的衰退。
３ 讨论与结论
３．１ 增进和维持地力是永续利用土地进行作物生
产的根本。我国黄土高原传统农业的可贵与精辟之
处就是将豆科牧草引入种植系统借助残留在土壤中
的豆科根茬及根瘤维持土壤的氮素营养。本试验结
果表明黄土母质生土上种植４种豆科牧草，根系生
长具有年内和年际之间的时空效应，即年内和年际
都存在“Ｓ”型生长高峰期，利用这种特性可以选择
适宜的豆科作物进行合理轮作培肥来年地力或在生
长盛期进行翻耕压青达到当年提高地力的目的。
３．２ 豆科多年生牧草株型大小不同，根群强弱不
１２
草 地 学 报 第２０卷
同。草木樨、苜蓿主根入土深且较为粗壮，播种当年
的红三叶生产性能比较低，这与赵娜等［１８］研究结论
一致。第２年盛花期４种豆科牧草根深分布在１００
～３００ｃｍ范围内，根重在１６．０７１４～１８３．３０２２ｇ之
间。小冠花和红三叶草根系分布较浅，但小冠花的
根冠比是同期红三叶草的３．３８８８倍，这可能与小
冠花侧根上生有许多不定芽根蘖有关，由于其茎节
密集、贴地蔓生和落地生根的特点，因而虽在幼苗期
生长细弱，但进入第２年盛花期根群很快由弱转
强。小冠花的抗旱性大于红三叶草，该结论与王礼
男等［１９］的研究结论一致。４种豆科牧草根系垂直
分布符合指数递减方程Ｙ＝Ａ·ｅ－ｂｘ。
３．３ 根冠增长的曲线反映了４种豆科牧草在年内
不同时期的数量变化特征。本研究供试的４种豆科
牧草根冠生长模式分为４类：根苗增长同步型（小冠
花）、苗强持久增长型（草木樨）、根强持久增长型（苜
蓿）和苗弱根弱增长型（红三叶草）。豆科牧草根系
峰值常出现在生育后期晚于冠层，表明在１个年度
生长内，多年生牧草尽管地上部为了越冬（在北方）
而停止生长，但根系不存在衰老死亡生物量急剧减
少的现象，这与１年生豆科根系的速生期早于冠层、
因而峰值也早于冠层存在极显著差异［２０］，该根系特
点更有利于储存累积营养物质，加速第２年返青后
地上部分的生长。
３．４ 本试验采用的４种豆科牧草，由于所含营养成
分的不同，茎叶木质化时期的不同，做为饲料可口性
的不同，以及生长年限与衰老期的不同，因而种植的
经济目的也不同。草木樨地上部生物量大，属于苗
强持久型，可适期收获做为青贮饲料，草木樨深达
２４０ｃｍ的主根和发达的侧根使得根系比其他牧草
大许多倍，能深入土壤深层积聚大量的有机物，增加
茎叶体的生物量，是牧草高效益的重要体现。苜蓿
是最优质的茎叶饲料，可分期收获做为绿色饲料；苜
蓿根系入土深钻孔性强，含氮素高，适时收获后改种
禾谷类作物可以连续数年获得丰收；苜蓿强大的根
系优势特点使苜蓿在土壤干旱条件下，有利于充分
利用土壤深层水，也为其高产提供了重要的生理保
障，所以在干旱人工草地上苜蓿可以作为首选的最
佳草种进行种植。小冠花进入第２年盛花期后，根
系及茎叶生物量大可做为割收翻压的绿肥作物。红
三叶进入生长盛期株体鲜嫩可做为精饲料。
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（责任编辑 刘云霞）
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