黃土丘陵區(qū)林地植物根系與土壤優(yōu)勢流關(guān)系研究.pdf

1、動(dòng)物的活動(dòng)、植物根系的伸展或腐爛以及土壤物理和化學(xué)作用，導(dǎo)致土壤孔隙的不均勻性，存在許多的大孔隙，水及其溶質(zhì)可通過大孔隙在土壤中快速遷移，形成優(yōu)勢流。大孔隙是土壤中普遍存在的現(xiàn)象，優(yōu)勢流廣泛存在于土壤中，在土壤水分入滲過程中起主導(dǎo)作用。研究土壤優(yōu)勢流可以加深對(duì)土壤水分入滲和溶質(zhì)的遷移規(guī)律認(rèn)識(shí)。土壤優(yōu)勢流會(huì)進(jìn)一步影響到產(chǎn)流、土壤水分補(bǔ)給和土壤侵蝕，因此在水土保持、土壤水分和地下水的研究中占重要地位，成為農(nóng)業(yè)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)科學(xué)研究的主

2、要內(nèi)容之一。植物根孔是土壤大孔隙的一個(gè)重要類型，對(duì)根系的空間分布及其土壤優(yōu)勢流效應(yīng)的研究，可以加強(qiáng)土壤優(yōu)勢流形成機(jī)理的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也為水土保持綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。 本文以陜北黃土丘陵區(qū)山楊林、油松林和灌木林三種林地為研究對(duì)象，在0～30cm的土層里，采用挖掘法對(duì)植物根系的空間分布作了調(diào)查，利用染色法對(duì)土壤優(yōu)勢流作了研究，并對(duì)根系與土壤流關(guān)系作了分析。研究結(jié)果表明： (1)三種林地根長密度、根體積和根系數(shù)量之間存在較大的差

3、異，均表現(xiàn)為：山楊林>油松林>灌木林。根長密度和根系數(shù)量隨深度有遞減的趨勢，根系體積的這種變化在油松林地并不明顯。從不同徑級(jí)的根系特征來看，<3 mm的細(xì)根系占林地根系長度和根系數(shù)量的比例較大，根體積則是>3mm的根系占較大比例，即細(xì)根特征主要體現(xiàn)在根系長度和根系數(shù)量，粗根體現(xiàn)在體積上。 (2)三種林地根系生態(tài)位指數(shù)隨深度的增加呈現(xiàn)較明顯的下降趨勢。山楊林地和油松林地的根系生態(tài)位指數(shù)出現(xiàn)細(xì)根部分和粗根部分高，而中等根徑部分生態(tài)位

4、指數(shù)低的特點(diǎn)，生態(tài)位指數(shù)隨根系徑級(jí)分布呈明顯的不等高U型特征，灌木林地根系生態(tài)位隨徑級(jí)的分布表現(xiàn)出明顯的反J型特征。群落根系生態(tài)位指數(shù)為：山楊林>油松林>灌木林。 (3)從根系的離散程度來看，三種林地根系離散程度隨深度的增加有明顯的差異。其中灌叢和山楊林根系在15cm深處離散指數(shù)均達(dá)到最大值，而油松林的變化沒有明顯規(guī)律。無論是表層或是深層，三種林地最近鄰點(diǎn)指數(shù)最大值都不超過1，說明林地根系在土壤中是呈聚集分布。 (4)三

5、種林地土壤都存在明顯的優(yōu)勢流現(xiàn)象。由于土壤優(yōu)勢流的存在，使一部分降水較快地入滲到土壤中，補(bǔ)充了土壤水分，一定程度地削弱了地表徑流。從研究結(jié)果來看，黃土丘陵區(qū)土壤優(yōu)勢流的入滲深度一般為20～40cm，大孔隙是產(chǎn)生土壤優(yōu)勢流的主要原因，由植物根系形成的大孔隙對(duì)黃土丘陵土壤水分的運(yùn)動(dòng)影響明顯，而植物根系主要集中在土壤淺層，因此，土壤優(yōu)勢流的入滲深度也較淺，影響了深層土壤水分的大量快速的補(bǔ)給。 (5)土壤優(yōu)勢流入滲的最大深度因不同植被類型而異。

6、從研究結(jié)果來看入滲的最大深度是山楊林地最大，其次為灌木林地，最淺的是油松林地，分別為44cm、40cm和30cm。這是由于山楊林根系豐富形成了更多的植物根孔加強(qiáng)了水分的入滲，而灌木林地土壤優(yōu)勢流的入滲深度較大，除植物根系的影響外，還由于土壤上層受坡麓沉積作用的影響，含有較多的礫石和砂粒，可能形成較多的大孔隙。不同的噴灑方式對(duì)土壤優(yōu)勢流的影響是不同的。當(dāng)噴灑強(qiáng)度大地表集水時(shí)，土壤優(yōu)勢流入滲的更深，超過緩慢噴灑時(shí)影響，說明降水強(qiáng)度對(duì)土壤水分

7、入滲有影響。 (6)在垂直剖面上，根系數(shù)量多且集中分布的區(qū)域，亮藍(lán)遷移較深，染色區(qū)面積也大。樣方染色區(qū)和非染色區(qū)的根系差異非常顯著，根系數(shù)量、體積和根長密度在染色區(qū)幾乎都顯著高于非染色區(qū)，說明根系對(duì)土壤水分的入滲有明顯的增強(qiáng)作用。 (7)根長密度、根系數(shù)量和根體積單因子對(duì)土壤水分入滲影響的顯著程度均表現(xiàn)為：山楊林地>灌木林地>油松林地。無論是山楊林地、油松林地還是灌木林地，根系密度和根系數(shù)量對(duì)土壤水分入滲的影響大于根體積