謝瑞德，謝添甜

(甘肅民勤連古城國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管護(hù)中心，甘肅 武威 733300)

野生油松生長(zhǎng)期長(zhǎng)、病害率低、常年青綠，成為我國(guó)西北旱寒地區(qū)植樹(shù)造林和環(huán)境綠化首選的樹(shù)種。由于西北地區(qū)旱寒和土質(zhì)較差，野生油松生長(zhǎng)期慢、自然繁育率低，數(shù)量不能滿(mǎn)足植樹(shù)造林和環(huán)境綠化的需求，因而需要大量的人工培育。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，苗木培育技術(shù)的科學(xué)化程度提高，掌握了油松樹(shù)種生長(zhǎng)的生物結(jié)構(gòu)，大大提高了油松的科學(xué)化育種和油松幼苗的成活率。本文就從生物學(xué)理論角度對(duì)油松幼苗根系的生長(zhǎng)與分析進(jìn)行分析，詳細(xì)了解油松根系在植株生長(zhǎng)過(guò)程的分布與功能。根系是植物吸收土壤中養(yǎng)分和水分的主要渠道，也是能量?jī)?chǔ)存與合成的主要器官[1]。油松根系的生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)分布或功能強(qiáng)度影響著油松的生長(zhǎng)和抗旱性[2]。全面了解油松根系的生長(zhǎng)規(guī)律是制定相關(guān)的培育技術(shù)和開(kāi)展科學(xué)研究的前提條件，為油松苗木的培育和管理提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)地民勤縣地處甘肅省河西走廊，石羊河流域下游，位于101°49′41″E～104°12′10″E、38°3′45″N～39°27′37″N之間，全縣平均海拔1400m，境內(nèi)低山丘陵、平原、沙漠、戈壁等交錯(cuò)分布，生態(tài)環(huán)境脆弱。民勤縣屬于溫帶大陸性干旱氣候區(qū)域，季節(jié)性明顯，冬冷夏熱，極端氣溫可達(dá)-29.5℃，極端高溫可達(dá)41.7℃，年平均氣溫8.9℃。年降水量稀少，蒸發(fā)量大，平均降水量113.2mm，主要集中在6～9月份。油松是民勤縣連古城國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)主要的生態(tài)林樹(shù)種，生長(zhǎng)于石縫巖體之中的野生油松幼苗，生長(zhǎng)緩慢，不宜移栽，人工培育的油松幼苗生長(zhǎng)較快，但遇到旱情，成活率不太理想，對(duì)此以自然保護(hù)區(qū)農(nóng)場(chǎng)作為試驗(yàn)基地，在黃沙土中進(jìn)行試驗(yàn)。

2 研究方法

2.1 樣地選擇

在民勤縣連古城國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的林場(chǎng)進(jìn)行培育試驗(yàn)，選擇同一樹(shù)齡、生長(zhǎng)良好、無(wú)病蟲(chóng)害、生長(zhǎng)勻稱(chēng)的油松幼苗作為試驗(yàn)林地，試驗(yàn)的油松樹(shù)株行距為3m×3m。根據(jù)光照和風(fēng)向栽植。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在2～6年生的油松林中的代表性地段各選擇20株油松樹(shù)苗作為試驗(yàn)對(duì)象，并做試驗(yàn)標(biāo)記，以防混淆，每株調(diào)查后，在各樹(shù)齡當(dāng)中選取1株作為標(biāo)準(zhǔn)株進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，各標(biāo)準(zhǔn)株的基本情況數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)株基本情況數(shù)據(jù)

采用人工挖掘，以樹(shù)干為中心，以1m為半徑或根據(jù)根系適當(dāng)擴(kuò)大挖掘范圍，將標(biāo)準(zhǔn)樹(shù)株根系完整的挖出，測(cè)量根系的水平直徑、垂直深度及主根的長(zhǎng)度。之后沖洗、浸泡，清除附在樹(shù)株表面的泥土，用吸水紙或者吹風(fēng)機(jī)除掉根系表面的水分。在根系在垂直方向以10cm為一段切開(kāi)，并根據(jù)根直徑4mm為分界點(diǎn)區(qū)分根的粗細(xì)，直徑大于等于4mm的根為粗根，直徑小于4mm的為細(xì)根，再用游標(biāo)卡尺測(cè)量測(cè)量粗根的直徑徑，計(jì)算出平均值，用電子天平稱(chēng)分別稱(chēng)出根系的鮮重(剛出土?xí)r的重量)烘干之后的重量，先計(jì)算出干鮮重比率，再計(jì)算出干生物量。

3 結(jié)果與分析

不同樹(shù)齡的根系分布構(gòu)型存在較大的差異，可通過(guò)根生物量和垂直分布體現(xiàn)出來(lái)。

3.1 油松根系分布范圍

油松的根系分布與土壤的質(zhì)地、溫度、含水量、養(yǎng)分和樹(shù)齡有很大的關(guān)系，每個(gè)因素都會(huì)對(duì)油松的很系分布產(chǎn)生影響。

從表2可以得知，根系在垂直方向10～42cm的區(qū)域內(nèi)是2～6年生的油松根系分布區(qū)，根系水平0cm～22cm的區(qū)域內(nèi)是油松根系分布區(qū)。隨著樹(shù)齡的增加，主根的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，2～6年生油松的主根長(zhǎng)度分別是52cm、54cm、56cm、59cm、64cm。根系的垂直深度變化顯著，2～6年生油松根的垂直范圍分別是40cm、48cm、46cm、66cm、76cm。根系的水平分布范圍沒(méi)有發(fā)生明顯的變化，2～6年生油松根的水平分布范圍分別是52cm、54cm、56cm、59cm、64cm，最大最小分布范圍相差13cm。其主要原因是表層土中的養(yǎng)分，水分蒸發(fā)較多，深土層中的養(yǎng)分和水分能夠滿(mǎn)足根系垂直生長(zhǎng)。

表2 不同樹(shù)齡根系分布范圍

3.2 油松粗根的分布情況

油松樹(shù)株根系的粗細(xì)在一定程度上能夠說(shuō)明油松生長(zhǎng)快慢和健康的狀況，粗壯的根系能夠從土壤中吸收為油松幼苗的生長(zhǎng)吸收充足的養(yǎng)分和水分，有利于幼苗的快速生長(zhǎng)，而細(xì)小的根系無(wú)法為油松幼苗吸收充足的養(yǎng)分和水分，使幼苗生長(zhǎng)緩慢[3]。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如表3所示，測(cè)量了油松在不同樹(shù)齡在各個(gè)土層中粗根直徑的平均值。

表3 油松不同樹(shù)齡在各個(gè)土層的粗根直徑

從表3得知，油松樹(shù)根的粗根主要分布在土層下0cm～20cm的范圍內(nèi)。隨著樹(shù)齡的增加，樹(shù)根也逐年變粗，而且變粗的長(zhǎng)度也逐年增加。2～3年生的油松樹(shù)根粗度的直徑平均為6.20mm和7.17mm，4～6年生的油松樹(shù)根粗度的直徑平均為20.65mm、15.73mm和21.6mm，而且樹(shù)根的粗根隨著樹(shù)齡的增加延長(zhǎng)了10cm。當(dāng)然并不是樹(shù)齡多的樹(shù)根粗度就大，也會(huì)由于樹(shù)根在某個(gè)年份缺乏養(yǎng)分和水分出現(xiàn)長(zhǎng)勢(shì)不好的現(xiàn)象，這屬于個(gè)性，不具有普遍性。油松的樹(shù)根隨著深度的增加，根的平均粗度也會(huì)慢慢變小。一般根的分叉較多，根系普遍較粗，2～3年生的油松樹(shù)根，在土層厚度0～20cm范圍內(nèi)，粗根的直徑在8～11cm之間。4～6年生的油松樹(shù)根，在土層厚度0～30cm范圍內(nèi)，粗根的直徑在20～35cm之間。

3.3 根生物量的分布范圍

根系生物量是通過(guò)根干的重量以量化的形式反映根系發(fā)育生長(zhǎng)狀況的指標(biāo)[4]。在本次試驗(yàn)中，將根干的重量作為根生物量的指標(biāo)，如表4油松不同樹(shù)齡的粗根和細(xì)根垂直分布情況，通過(guò)長(zhǎng)度和重量的數(shù)據(jù)反映油松根系的生物量。

表4 油松不同樹(shù)齡粗根和細(xì)根重垂直分布

隨著油松樹(shù)齡的增長(zhǎng)，其根生物量明顯增加。從表4可以看出，在土層深度0～10cm范圍內(nèi)沒(méi)有細(xì)根，都是主根、粗根。在土層深度11～21cm范圍內(nèi)細(xì)根較少，粗根較多，根重占比較大，根的生物量值最大。在土層深度21～30cm范圍內(nèi)細(xì)根增加，粗根減少。在土層深度21～30cm范圍內(nèi)，細(xì)根和粗根減少，但是對(duì)于4～6年生油松樹(shù)根，其粗根比細(xì)根較多。說(shuō)明，隨著油松樹(shù)齡的增加，粗根在土層中的深度也增加，這就是“樹(shù)大根深”道理。從油松的樹(shù)齡來(lái)看，2～3年生油松樹(shù)根的生物量主要集中在土層深度的0～20cm范圍內(nèi)，4～6年生油松樹(shù)根的生物量主要集中在土層深度的0～30cm范圍內(nèi)。

4 討論

根系的分布特征與土壤的深度、土質(zhì)、含水量等因素有關(guān)，因而使根系在不同的自然環(huán)境為了為樹(shù)干提供養(yǎng)分、地域自然災(zāi)害選擇了不同分布形狀。關(guān)于樹(shù)齡對(duì)根系的影響。本研究成果表明，油松在不同的樹(shù)齡階段，其根系的水平分布范圍沒(méi)有明顯的差異，主要分布在主根直徑20cm之內(nèi)。隨著油松樹(shù)齡的增加，樹(shù)冠越大，根系越發(fā)達(dá)，根生物量隨著根系深度的增加先增加后減少的趨勢(shì)。樹(shù)根在接近土層厚度在5～10cm范圍內(nèi)沒(méi)細(xì)根，在11～20cm范圍內(nèi)有少量細(xì)根和大量粗根，在11～20cm范圍內(nèi)有大量細(xì)根和大量粗根，在30cm以下土層內(nèi)有少量粗根和大量細(xì)根。說(shuō)明，油松是深根性樹(shù)種，這有助于油松幼苗遇到干旱天氣的情況下能夠吸取深土層中的水分，保持樹(shù)株的生存。研究表明，根系較深的植物在旱寒地區(qū)能夠吸取地下水分和養(yǎng)分維持植物的生命。本實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地為土層較厚的黑土地，沙灘地、山石地、紅砂地和其它條件比較復(fù)雜的土地有待進(jìn)一步做調(diào)查實(shí)驗(yàn)，探索油松的根系分布與生長(zhǎng)情況。