鐘榮華, 鮑玉海, 賀秀斌, 高進(jìn)長(zhǎng), 閻丹丹

(1.中國(guó)科學(xué)院 成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所山地表生過(guò)程與生態(tài)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 成都610041; 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京10004)

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三峽庫(kù)區(qū)消落帶幾種草地根系分布及土壤養(yǎng)分變化

鐘榮華1,2, 鮑玉海1, 賀秀斌1, 高進(jìn)長(zhǎng)1,2, 閻丹丹1,2

(1.中國(guó)科學(xué)院 成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所山地表生過(guò)程與生態(tài)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 成都610041; 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京10004)

為明確三峽水庫(kù)消落帶典型草本植物根系分布及土壤養(yǎng)分的變化，在三峽腹地忠縣石寶鎮(zhèn)消落帶選取牛鞭草(Hemarthriaaltissima)、扁穗牛鞭草(Hemarthriacompressa)、雙穗雀稗(Paspalumpaspaeoides)和自然恢復(fù)草地，利用WinRhizo Pro.2009 c根系分析系統(tǒng)和常規(guī)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)比研究了4種典型草地植物根系在土壤剖面分布及其對(duì)土壤剖面養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明：四種草地的根系大部分都分布在0—5 cm土層中，根長(zhǎng)密度(Root length density，RLD)、根面積比(Root area ratio，RAR)均沿土壤深度程冪函數(shù)遞減分布。植被及其根系的存在對(duì)土壤養(yǎng)分的剖面分布有重要影響。裸地的土壤有機(jī)碳(Soil organic carbon，SOC)和總N含量要顯著低于草地，扁穗牛鞭草和自然恢復(fù)雜草地的全量養(yǎng)分大都要高于其他草地。四種草地類(lèi)型的RLD，RAR與SOC、總N含量均有顯著(p<0.05)或極顯著(p<0.01)相關(guān)?？梢?jiàn)本研究涉及幾種植物的根系對(duì)土壤養(yǎng)分分布有重要影響。研究結(jié)果可以為三峽水庫(kù)消落帶植被恢復(fù)和水土保持提供一定的依據(jù)。

根系分布; 土壤養(yǎng)分; 植被恢復(fù); 三峽水庫(kù); 消落帶

水庫(kù)消落帶是指由于水位季節(jié)性漲落而使水庫(kù)周邊被淹沒(méi)土地周期性出露水面的一段特殊區(qū)域，通常指水庫(kù)最低水位線(xiàn)至最高水位線(xiàn)之間的地貌單元，是水陸生態(tài)系統(tǒng)的交錯(cuò)地帶[1]。三峽水庫(kù)消落帶是三峽庫(kù)區(qū)的重要組成部分，其生態(tài)、環(huán)境的健康是庫(kù)岸穩(wěn)定和水庫(kù)安全運(yùn)行的重要保障[2]。按照三峽水庫(kù)調(diào)度計(jì)劃，在每年5月末或6月初水位維持防洪限制水位145 m，10月開(kāi)始逐漸升高水位直至175 m，于次年4—6月再次回落(圖1)，從而庫(kù)區(qū)兩岸長(zhǎng)時(shí)期形成垂直落差高達(dá)30 m、總面積將近349 km2的消落帶[3]。由于三峽水庫(kù)消落帶水位高差大(30 m)，淹沒(méi)時(shí)間長(zhǎng)(超過(guò)半年)，反季節(jié)調(diào)節(jié)，再加上面積大、分布區(qū)域廣且周邊城鎮(zhèn)密集[4]，對(duì)消落帶的土壤、植被、地貌等都造成了較大影響，導(dǎo)致消落帶植被退化消亡[5-6]，土壤侵蝕與泥沙淤積過(guò)程強(qiáng)烈[7-9]，土壤退化嚴(yán)重[9-11]，地貌極其不穩(wěn)定[12]，進(jìn)而威脅庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境和生活生產(chǎn)安全[13]。因此重建三峽水庫(kù)消落帶的植被、控制土壤侵蝕是保障庫(kù)岸穩(wěn)定和水庫(kù)安全運(yùn)行的必然選擇[14]。

植物根系在提高土壤抗侵蝕能力、防止土壤侵蝕方面具有重要作用，其一方面通過(guò)根系在土體中交錯(cuò)、穿插，網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)固持土壤，另一方面通過(guò)改善土壤的物理性質(zhì)，如滲透性、含水率等來(lái)提高土壤自身的水力學(xué)性質(zhì)，從而提高土壤抗沖性、抗蝕性，最終增強(qiáng)土體的抗侵蝕能力[15-17]。同時(shí)作為連接植物和土壤的紐帶，根系對(duì)土壤中養(yǎng)分向植物體的輸送以及在土壤中的運(yùn)移有重要影響[18-20]。研究消落帶植物的根系特征對(duì)認(rèn)識(shí)消落帶的土壤、植被演化規(guī)律及植被重建具有重要的科學(xué)意義。盡管已有一些研究探討了三峽消落帶植物根系對(duì)土壤抗侵蝕性能、物理性質(zhì)及酶活性的影響[21-25]，對(duì)于消落帶人工恢復(fù)重建植被和自然恢復(fù)植被的根系分布特征及其對(duì)土壤養(yǎng)分的影響研究則少有報(bào)道。因此，本文選取三峽水庫(kù)忠縣石寶鎮(zhèn)消落帶坡度為0°、坡向類(lèi)似的三種人工恢復(fù)草本及近似自然恢復(fù)消落帶草本為對(duì)象，研究其根系沿土壤剖面的分布特征及其對(duì)土壤養(yǎng)分的影響，并分析消落帶干濕交替變化對(duì)根系及土壤養(yǎng)分的可能影響，以期為三峽水庫(kù)消落帶的植被重建提供依據(jù)。

圖1 三峽消落帶水位變化

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

忠縣石寶鎮(zhèn)地處重慶市東北部三峽庫(kù)區(qū)腹心地帶(東經(jīng)107°32′—108°14′，北緯30°03′—30°35′)。距離忠縣縣城32 km,地處忠縣、石柱、萬(wàn)州三縣(區(qū))交界處。境內(nèi)低山起伏，溪河縱橫交錯(cuò)，屬典型的丘陵地貌，出露巖層為侏羅紀(jì)沙溪廟砂頁(yè)巖，土壤類(lèi)型有紫色土、黃壤、黃棕壤、石灰土和水稻土等，以紫色土為主，土地利用方式主要有旱地、水田、林地等，森林覆蓋率28.6%。該區(qū)域地處暖濕亞熱帶東南季風(fēng)區(qū)，溫?zé)岷疀觯募痉置?，雨量充沛，日照充足，年均降雨? 150 mm，年均溫19.2℃[11]。消落帶回水區(qū)內(nèi)地形起伏較大，易風(fēng)化巖層出露較多，淹水前多為水稻田和旱地，因夏季降雨多且集中，加之庫(kù)水、波浪沖刷劇烈，水土流失極其嚴(yán)重[7]。受人為清庫(kù)和初期水淹的影響，消落帶內(nèi)原生植被早已消失殆盡，形成以次生植被(主要是草本植物)和棄耕地為主的植被類(lèi)型。

1.2 樣地設(shè)置及采樣

于2013年5月中旬消落帶退水后，在石寶鎮(zhèn)共和村消落帶173 m高程處分別選擇牛鞭草(Hemarthriaaltissima)、扁穗牛鞭草(Hemarthriacompressa)和雙穗雀稗(Paspalumpaspaeoides)3種人工恢復(fù)草和自然恢復(fù)雜草(Natural recovery grasses)4條消落帶樣帶。其中3種人工恢復(fù)草本種植于2007年，從2010年10月三峽水庫(kù)首次達(dá)到175 m蓄水后，經(jīng)受了3 a的周期性淹沒(méi)和暴露，長(zhǎng)勢(shì)良好，覆蓋度均在90%以上；自然恢復(fù)雜草主要優(yōu)勢(shì)種群為狗牙根，覆蓋度90%以上。各樣帶地形地貌類(lèi)似，均為平坡，土壤類(lèi)型為紫色土，土壤質(zhì)地主要為壤質(zhì)黏土。四種草本類(lèi)型各選取一5 m×2 m樣帶，四條樣帶相鄰。在各樣帶按S型曲線(xiàn)選取5個(gè)樣點(diǎn)，選擇健壯的植株，去除植株的地上部分后，在每個(gè)樣點(diǎn)用國(guó)產(chǎn)XDB0 307單一根鉆(內(nèi)徑10 cm，一次采樣長(zhǎng)度15 cm)以植株為中心點(diǎn)，圓心與中心點(diǎn)重合，沿著植株豎直向下鉆取取樣。按根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)挖坑及鉆樣觀(guān)測(cè)，消落帶173 m高程處絕大多數(shù)的根系都分布于0—20 cm土層，故本研究在用根鉆取樣時(shí)每5 cm取一層，按0—5，5—10，10—15，15—20，20—25 cm土層深度取樣，各樣帶每層取3個(gè)重復(fù)，共采土壤—根系復(fù)合樣品60個(gè)。再在四條草本植物樣帶周邊隨機(jī)選取地形地貌相似的5個(gè)裸地樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)同樣分層取樣至25 cm深，每層3個(gè)重復(fù)，將5個(gè)樣點(diǎn)土壤合為一個(gè)作為裸地樣，共采集裸地土壤樣品15個(gè)。將樣品去除有機(jī)殘?bào)w、雜質(zhì)等，編號(hào)，裝封口袋帶回實(shí)驗(yàn)室分析。

1.3 根系提取與分析

將帶回實(shí)驗(yàn)室的土樣置于0.5 mm的尼龍網(wǎng)篩內(nèi)進(jìn)行反復(fù)沖洗，直至洗出所有根系。根系沖洗過(guò)程中發(fā)現(xiàn)四種草本根系的死根主要呈黑色，而活根則主要呈白色、淡黃色和褐色。因此根據(jù)根系顏色辨別死根和活根，所有死根挑除后將所有活根系用清水洗凈置于加拿大產(chǎn)Epson Twain Pro 掃描儀中在400 dpi下進(jìn)行灰度掃描獲取根系形態(tài)圖像，然后用WinRhizo Pro.2009 c系統(tǒng)分析根系的長(zhǎng)度、體積、表面積、直徑和根尖數(shù)量等指標(biāo)。利用分析結(jié)果計(jì)算各根系指標(biāo)：根長(zhǎng)密度，即單位土體內(nèi)根系總長(zhǎng)(cm/cm3)；根面積比，即單位面積土體內(nèi)根系面積所占比例。

1.4 土壤養(yǎng)分測(cè)定方法

土壤有機(jī)碳和總氮含量用Vario Macro cube元素分析儀測(cè)定，全磷用酸熔鉬銻抗比色法測(cè)定，全鉀用火焰光度法測(cè)定[26]。本研究采樣點(diǎn)所有土壤質(zhì)地、容重和水分差別較小，可視為處于同一水平。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，顯著性運(yùn)用最小極差法分析，用Origin 8.6軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 根系在土壤中的垂直分布特征

根系的根長(zhǎng)密度，即單位土壤體積中所含根系的總長(zhǎng)度，既能反映根系的穿插和纏繞能力，也能表征某一土壤層的根系伸展量[23]。圖2a顯示不同草本類(lèi)型的根長(zhǎng)密度均隨土壤深度的增加而急劇減少。各草本類(lèi)型的根系集中分布在0—10 cm 土層，尤其是0—5 cm土層，其根長(zhǎng)密度是其他土層的15倍以上。在0—5，5—10，10—15 cm土層中，均是雙穗雀稗根長(zhǎng)密度最大，其次是扁穗牛鞭草和牛鞭草，自然恢復(fù)雜草最小。在15～20 cm土層中，扁穗牛鞭草的根長(zhǎng)密度最大，牛鞭草次之，雙穗雀稗和自然雜草均較小。而在20—25 cm土層中所有四種植物的根長(zhǎng)密度均較小，其大小順序?yàn)榕１薏?扁穗牛鞭草>雙穗雀稗>自然恢復(fù)雜草。三種人工恢復(fù)草本在0—5，5—10，10—15 cm土層的根長(zhǎng)密度分布與自然恢復(fù)雜草之間均有顯著性差異(p<0.05)，牛鞭草和扁穗牛鞭草之間的根長(zhǎng)密度差異不顯著。在15—20，20—25 cm土層中，均表現(xiàn)為牛鞭草、扁穗牛鞭草與自然雜草組之間差異顯著，雙穗雀稗與自然恢復(fù)雜草差異不顯著。在整個(gè)0—25 cm土層中，四種草本類(lèi)型在不同土層中的分布有顯著性差異，三種人工恢復(fù)草本的總根長(zhǎng)均要大于自然恢復(fù)雜草。根面積比(RAR)反映根系面積在土壤中所占比例，其大小對(duì)土壤物理性質(zhì)和根系對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收有重要影響。研究區(qū)四種不同草本類(lèi)型根面積比分布特征如圖2b所示，四種草地的RAR在0—5 cm土層中較大，在5—25 cm土層中顯著減小。在0—5 cm土層中，扁穗牛鞭草與其他草地的根面積比有顯著性差異，大小表現(xiàn)為扁穗牛鞭草>自然恢復(fù)雜草>牛鞭草>雙穗雀稗。而在5—25 cm土層中，四種草本類(lèi)型的根面積比均不超過(guò)0.004，進(jìn)一步說(shuō)明它們的根系主要分布在表層0—5 cm中，而后迅速減少。各種草本類(lèi)型的根長(zhǎng)密度和根面積比隨土層深度的增加均呈遞減趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)根長(zhǎng)密度、根面積比與土層深度進(jìn)行擬合分析，發(fā)現(xiàn)其遵從冪函數(shù)分布，表達(dá)式為：

y=axb

(1)

式中:y——根長(zhǎng)密度或根面積比；x——土壤深度；a，b——方程率定參數(shù)。各草本類(lèi)型的擬合關(guān)系程如下表，相關(guān)指數(shù)均較高，表明根長(zhǎng)密度、根面積比與土層深度均具有較好的冪函數(shù)關(guān)系，隨著土層深度的增加，RLD和RAR都大幅減少。

圖2 不同植被根系隨土壤剖面的變化

2.2 不同植被覆蓋下土壤養(yǎng)分變化

植被的存在對(duì)土壤養(yǎng)分的分布有重要影響。圖3顯示不同植被覆蓋下，土壤不同養(yǎng)分的剖面分布不盡相同。

其中SOC和總N含量均呈現(xiàn)為表層(0—5 cm)顯著高于其他土層，扁穗牛鞭草地含量最高，牛鞭草、雙穗雀稗和自然恢復(fù)草地相當(dāng)，裸地顯著低于其他草本覆蓋地。而全P和全K含量均顯示自然恢復(fù)雜草地和扁穗牛鞭草地要顯著高于裸地、牛鞭草地和雙穗雀稗地。扁穗牛鞭草地和自然恢復(fù)草地(0—15 cm土層)中全P含量顯著高于其他土地類(lèi)型。全K含量也是扁穗牛鞭草地和自然恢復(fù)草地較高，雙穗雀稗地次之，牛鞭草地和裸地最低。全P大都沿剖面分布有逐步下降趨勢(shì)，而全K并沒(méi)有明顯變化趨勢(shì)。總體上植被的存在對(duì)SOC和總N含量的剖面分布影響明顯，而對(duì)全P和全K的影響并不顯著。

表1 四種草本類(lèi)型的根長(zhǎng)密度、根面積比與土層深度的擬合關(guān)系

圖3 不同草本覆蓋下土壤養(yǎng)分剖面分布變化

2.3 根系與土壤剖面養(yǎng)分相關(guān)分析

作為連接植物和土壤的紐帶，根系對(duì)土壤中養(yǎng)分向植物體的輸送以及在土壤中的運(yùn)移有重要影響[19]。土壤養(yǎng)分和根長(zhǎng)密度的相關(guān)性分析(表2)顯示不同植被覆蓋下RLD，RAR與SOC、總N含量的相關(guān)性均達(dá)到了顯著(p<0.05)或極顯著水平(p<0.01)。牛鞭草地植物根系、SOC和總N與全P、全K的相關(guān)性不是很強(qiáng)。扁穗牛鞭草地和雙穗雀稗地根系、SOC與全P顯著或極顯著相關(guān)，但與全K相關(guān)性不顯著。自然雜草地根系與各土壤全量養(yǎng)分及養(yǎng)分之間相關(guān)性均達(dá)到顯著或極顯著水平。裸地的土壤全量養(yǎng)分之間除SOC與總N含量之間相關(guān)性顯著外，其他養(yǎng)分之間相關(guān)性均不顯著。

3 討 論

3.1 不同植物的根系分布特征

由于物種和生長(zhǎng)環(huán)境的差異，不同植物在不同生境下的根系分布差異明顯，如圖2所示，本文所涉及四種草本類(lèi)型的根系主要分布在0—5 cm土層中，而且根系分布最深大都不會(huì)超過(guò)25 cm，而有研究表明消落帶上部根系伸展深度可達(dá)30 cm以上[22]，可能是因?yàn)橄鋷г谒兔{迫影響植物根系的生長(zhǎng)發(fā)育，加之庫(kù)水對(duì)土壤的不斷沖刷，土層變淺，根系暴露，分布深度變淺。而根長(zhǎng)密度和根面積比隨土層深度主要成冪函數(shù)減少，這與李勇[17]、韓鳳朋[19]、李建興[23]等人的研究結(jié)果認(rèn)為根系分布隨土層深度呈指數(shù)函數(shù)分布相似，卻又有所差異。這有可能是因?yàn)楸狙芯康南鋷Ц翟谕寥烂嬷械姆植驾^淺，大部分根系分布在0—10 cm表層有關(guān)，導(dǎo)致根系在剖面呈冪函數(shù)分布。

表2 土壤養(yǎng)分和根長(zhǎng)密度(RLD)、根面積比(RAR)的相關(guān)性分析

**表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān);*表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

圖2顯示四種草地的RLD，雙穗雀稗最高，牛鞭草和扁穗牛鞭草次之，自然恢復(fù)草地最低，而RAR則是扁穗牛鞭草>自然恢復(fù)雜草>牛鞭草>雙穗雀稗，這主要是由于不同草本根系的直徑粗細(xì)和根系數(shù)量差別導(dǎo)致計(jì)算的RAR值與根長(zhǎng)密度分布相異。

3.2 不同植被覆蓋下的土壤養(yǎng)分

如圖3所示，不同植被覆蓋下，土壤全量養(yǎng)分的剖面分布不盡相同。其中與裸地相比，四類(lèi)草地的土壤有機(jī)碳和總N含量明顯要高，而全K、全P卻并沒(méi)有顯著差異。這主要是因?yàn)橹参锏拇嬖诳梢蕴峁┹^多的植物殘?bào)w和腐殖質(zhì)，其分解和轉(zhuǎn)化產(chǎn)生有機(jī)質(zhì)[27]，加上根系的周轉(zhuǎn)[5]，因而同一小區(qū)域有植物覆蓋地的土壤有機(jī)碳含量自然比裸地要高。而氮在土壤中主要以無(wú)機(jī)態(tài)氮形式存在(95%以上)，土壤全N與土壤有機(jī)碳含量存在顯著的相關(guān)性，所有影響土壤有機(jī)碳(有機(jī)質(zhì))含量的因素，都影響到土壤全N含量[26-27]。加之植被本身可以固持土壤養(yǎng)分，氮素隨徑流流失、淋溶流失降低。因此有機(jī)質(zhì)含量高的四種草地，其土壤總N的含量也高。而土壤P，K大部分以無(wú)機(jī)形態(tài)存在，其含量的高低主要與母質(zhì)、土壤水熱條件及土壤的發(fā)育程度有關(guān)[26]，因此裸地與草地比較，土壤全K、全P含量并沒(méi)有顯著的差別。值得注意的是，圖3顯示大部分情況下(0—15 cm土層)，扁穗牛鞭草和自然恢復(fù)草地的土壤全量養(yǎng)分要高于其他草地和裸地，這可能是因?yàn)樵诒疚难芯繀^(qū)內(nèi)，扁穗牛鞭草及自然草地中狗牙根長(zhǎng)勢(shì)較好，植被茂密，有助于消弱降雨徑流和庫(kù)水對(duì)土壤的淋溶和沖刷，減少養(yǎng)分的流失。

3.3 根系對(duì)剖面養(yǎng)分分布的影響

根系的存在可以改善土壤環(huán)境，加快土壤養(yǎng)分的運(yùn)移速率，同時(shí)通過(guò)吸收使養(yǎng)分在植物體內(nèi)累集，植株凋亡后再重新被土壤吸附[27]。研究顯示明扁穗牛鞭草和自然恢復(fù)草地的根面積比要顯著大于其他草地(圖2 b)，這也是導(dǎo)致圖3中扁穗牛鞭草地和自然草地土壤養(yǎng)分在大部分土層中相較其他草地要高的原因之一。圖3顯示與無(wú)根系的裸地相比，各個(gè)土層有根系的四種草地的土壤有機(jī)碳和總N含量明顯要高，說(shuō)明根系對(duì)養(yǎng)分的影響還是很明顯。而表2顯示四種草地根系與土壤有機(jī)碳、總N和全P大都具有顯著或極顯著的正相關(guān)性(除牛鞭草地不顯著外)，進(jìn)一步說(shuō)明根系對(duì)土壤養(yǎng)分的有重要影響，這與韓鳳鵬等人的研究結(jié)果相吻合[19]。不過(guò)除自然恢復(fù)雜草外，其他植被類(lèi)型下的土壤全K含量與根系及其他養(yǎng)分指標(biāo)相關(guān)性不顯著，甚至還出現(xiàn)了負(fù)相關(guān)，這有可能與消落帶干濕交替環(huán)境變化影響土壤K含量有關(guān)。關(guān)于消落帶干濕交替對(duì)土壤養(yǎng)分的影響機(jī)制還需要進(jìn)一步探討。

3.4 植被恢復(fù)方式對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

圖3顯示，裸地相較其他有根系草地，大部分土壤全量養(yǎng)分含量要低，尤其是土壤有機(jī)碳和總氮含量要低得多，說(shuō)明植被恢復(fù)確實(shí)可以減少土壤養(yǎng)分向三峽水庫(kù)的排放，起到固土截污的效應(yīng)。而人工草地與自然草地相比較，扁穗牛鞭草地的全量養(yǎng)分要高于自然恢復(fù)草地，雙穗雀稗和牛鞭草地的大部分全量養(yǎng)分卻要低于自然恢復(fù)草地，這與說(shuō)明不同的人工恢復(fù)植被對(duì)消落帶土壤養(yǎng)分的影響有所差異，在進(jìn)行水庫(kù)消落帶植被時(shí)，植物的選取要因地制宜。Ye Chen等人的研究表明，三峽水庫(kù)消落帶人工恢復(fù)草地的SOC和土壤氮含量要高于自然恢復(fù)草地[10]。這可能是因?yàn)楸疚难芯窟x取的樣地是在消落帶上部，受水淹影響較小，自然恢復(fù)草地和人工恢復(fù)草地長(zhǎng)勢(shì)相當(dāng)，甚至還要好所致其土壤養(yǎng)分差異不明顯。

當(dāng)然，本文僅對(duì)消落帶173 m高程處的四種草地進(jìn)行研究，難以反映淹水強(qiáng)度對(duì)植物根系和土壤養(yǎng)分的影響。三峽水庫(kù)消落帶不同高程處草地對(duì)應(yīng)不同淹水強(qiáng)度植物根系和土壤養(yǎng)分的變化還有待日后進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

1) 植物根系在土壤剖面的分布因植物種類(lèi)及生長(zhǎng)環(huán)境的變化而有所差異。通過(guò)對(duì)三峽水庫(kù)消落帶牛鞭草、扁穗牛鞭草和雙穗雀稗三種人工恢復(fù)草本和自然恢復(fù)雜草根系的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，四種草本類(lèi)型的根系大部分都分布在0—5 cm土層中，根長(zhǎng)密度、根面積比均沿土壤深度程冪函數(shù)遞減分布。不同草本類(lèi)型的根系分布在不同土層中均有顯著性差異。

2) 植被及其根系的存在對(duì)土壤養(yǎng)分的剖面分布有重要影響。不同植被覆蓋下，土壤不同養(yǎng)分的剖面分布不盡相同。裸地的SOC和總N含量要顯著低于草地，扁穗牛鞭草和自然恢復(fù)雜草地的全量養(yǎng)分大都要高于其他草地。而全P和全K含量均顯示自然恢復(fù)雜草地和扁穗牛鞭草地要顯著高于裸地、牛鞭草地和雙穗雀稗地。扁穗牛鞭草地和自然恢復(fù)草地(0—15 cm土層)中全P含量顯著高于其他土地類(lèi)型。

3) 四種草地類(lèi)型的RLD，RAR與SOC、總N含量均有顯著(p<0.05)或極顯著水(p<0.01)相關(guān)。牛鞭草根系與全P、全K的相關(guān)性不明顯，扁穗牛鞭草地和雙穗雀稗地根系、SOC與全P顯著相關(guān)，但與全K相關(guān)性不顯著，自然雜草地根系與各土壤全量養(yǎng)分及養(yǎng)分之間相關(guān)性較強(qiáng)。

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Root Distributions of Several Grasslands and Soil Nutrient Variation in the Riparian Zone of Three Gorges Reservoir

ZHONG Ronghua1,2, BAO Yuhai1, HE Xiubin1, GAO Jinzhang1,2, YAN Dandan1,2

(1.KeyLaboratoryofMountainSurfaceProcessesandEcologicalRegulation,InstituteofMountainHazardsandEnvironment,ChineseAcademyofSciences,Chengdu610041,China; 2.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)

To understand the root distribution in the soil profile and its influence on soil nutrients, roots ofHemarthriaaltissima,Hemarthriacompressa,Paspalumpaspaeoidesand natural recovery grass and soils from these grasslands were investigated in the riparian zone of Three Gorges Reservoir. Root analysis systems (WinRHIZO Pro. 2009c) was used to characterize the root systems and conventional statistical analysis methods were used to describe root distributions in soil profiles and their relationship with soil nutrients. The results showed that roots mainly distributing in 0—5 cm soil layer, root length density (RLD) and root area ratio (RAR) decreased as the power law function with soil depth. The plant and root systems have significant impact on the distributions of soil nutrients in soil profiles. Soil organic carbon (SOC) and total N content in the bare land were significantly lower than those in the grasslands. Total nutrients inH.compressaland and natural recovery land were higher than those in the other grasslands. The RLD and RAR were significantly correlated with SOC and total N content in four studied grasslands.

root distribution; soil nutrient; revegetation; riparian zone; Three Gorges Reservoir

2014-8-29

2014-11-23

中國(guó)科學(xué)院西部行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目(KZCX2XB309-02);國(guó)家自然科學(xué)青年基金(41201272);國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2011BAD31B03);中國(guó)科學(xué)院西部之光人才培養(yǎng)計(jì)劃一般項(xiàng)目

鐘榮華(1987—),男,江西瑞金人,在讀博士,主要從事消落帶土壤侵蝕與水土保持研究。E-mail:zhrhua1987@163.com

賀秀斌(1967—),男,陜西鎮(zhèn)安人,博士,研究員,主要從事土壤侵蝕與水土保持研究。E-mail:xiubinh@imde.ac.cn

S152.7

1005-3409(2015)02-0151-07