不同護(hù)坡草本植物的根系特征及對(duì)土壤滲透性的影響

李建興，何丙輝，諶 蕓

(西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院/三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400715)

三峽庫區(qū)豐富的降雨量不僅會(huì)引發(fā)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，且對(duì)裸露邊坡造成嚴(yán)重侵蝕，引發(fā)水土流失［1-2］。近年來為減少水土流失，增加邊坡穩(wěn)定性，以草本植被為主的邊坡構(gòu)建模式越來越受到廣大學(xué)者的重視和關(guān)注［3-4］。已有研究表明，草本植物根系在防止表土侵蝕、淺層滑坡，降低地表徑流產(chǎn)流、增加地表入滲等方面起著重要作用［5-6］。地表入滲過程和滲透能力決定了降雨進(jìn)程的水分再分配，從而影響坡地地表徑流和流域產(chǎn)流及土壤水分狀況［7］。根系對(duì)土壤滲透性有明顯的改善作用，一方面根系通過穿插、網(wǎng)絡(luò)及固結(jié)將土壤單粒粘結(jié)起來改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和孔隙性［8］，間接增強(qiáng)土壤滲透性。另一方面根與莖在其連接處形成微型攔土柵阻止土粒搬運(yùn)，且沉積的土粒在連接處形成許多微型濾水土體［9］，直接增加徑流就地入滲。因此研究草本植物根系分布對(duì)土壤滲透性的增強(qiáng)作用，對(duì)三峽庫區(qū)邊坡防護(hù)與植被構(gòu)建具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

前人對(duì)土壤滲透性及根系方面做了大量的研究，在土壤滲透性方面，主要集中在土壤入滲過程、入滲特征、入滲機(jī)理、模型構(gòu)建［10-11］以及土壤理化性質(zhì)［12-14］對(duì)滲透性的影響方面。在根系方面，主要集中在根系對(duì)土壤養(yǎng)分［15］、土壤機(jī)械組成、水穩(wěn)性團(tuán)聚體［16］、土壤抗沖、抗水蝕性能［17-19］的影響方面，而關(guān)于根系分布對(duì)土壤滲透性的影響較少關(guān)注。王國梁［12］等研究發(fā)現(xiàn)植物根長密度具有較好的改良土壤、提高土壤入滲能力的功能。由于根長密度參數(shù)能反映根系在土體中的稠密度和交織穿插能力，且易于測量，常被用于研究根系分布與土壤滲透的關(guān)系［18］，而根表面積密度、根重密度與根長密度顯著相關(guān)［18］，二者也應(yīng)被作為研究土壤滲透性的參數(shù)，但前人較少關(guān)注［19］。前人通過對(duì)樹木根系的研究，發(fā)現(xiàn)細(xì)根對(duì)土壤滲透性的改善最為明顯，而何種徑級(jí)的細(xì)根對(duì)土壤滲透性的改良作用效果最好至今尚無定論。因此本文對(duì)三峽庫區(qū)4種護(hù)坡草本植物的根系特征及土壤滲透性進(jìn)行研究，試圖解決以下問題:(1)根系特征與土壤入滲能力及土壤入滲模型參數(shù)之間的關(guān)系;(2)根長密度、根表面積密度及根重密度等根系參數(shù)與土壤各入滲參數(shù)的關(guān)系;(3)不同徑級(jí)的根系特征與土壤滲透性的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)樣地自然概況

試驗(yàn)點(diǎn)位于重慶市北碚區(qū)歇馬鎮(zhèn)西南大學(xué)歇馬試驗(yàn)基地，地理位置為106°48'54″E，29°45'08″N。這里屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均降雨量1 100 mm，年平均氣溫18.3℃，年日照1 270 h，海拔563 m，丘陵地貌，土壤為紫色土。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和樣品采集

試驗(yàn)以香根草(Vetiveria zizanioides(Lin.)Nash)、百喜草(Paspalum notatum Flugge)、狗牙根(Cynodon dactylon(L)Pers.)和紫花苜蓿(Medicago sativa L.)4種南方水土保持常用草本植物為對(duì)象。于2010年2月初，在西南大學(xué)歇馬試驗(yàn)基地內(nèi)，選一樣地劃分為1，2，3，4區(qū)，作為各草本的育苗區(qū)，將預(yù)先準(zhǔn)備好的4種草本種子，分別播于各小區(qū)內(nèi)，進(jìn)行播種育苗，在育苗區(qū)間對(duì)各小區(qū)統(tǒng)一澆水以保證順利出苗，且定期除雜草。于2010年3月底，選另一樣地劃分為A、B、C、D、E區(qū)，在各區(qū)內(nèi)進(jìn)一步劃分出3個(gè)6×4 m2的小區(qū)，共設(shè)15個(gè)小區(qū)。選擇育苗區(qū)內(nèi)的健壯幼苗，在A、B、C、D各區(qū)內(nèi)，以株行距為30 cm×35 cm分別栽植紫花苜蓿、百喜草、狗牙根和香根草，其中E區(qū)為對(duì)照(裸露地)。在栽培期間，各區(qū)進(jìn)行常規(guī)管理，定期除雜草。

于2011年8月底，對(duì)各小區(qū)進(jìn)行采樣。按照S型曲線，選擇健壯的植株，確定采樣點(diǎn)。去除植株的地上部分后，以植株為中心點(diǎn)，將環(huán)刀(底面積20 cm2，高5 cm)圓心與中心點(diǎn)重合，沿著植株豎直向下分層(每層為10 cm)取各土層的原狀土樣，每個(gè)小區(qū)取3個(gè)重復(fù)，分別按0—10，10—20，20—30 cm的土壤層進(jìn)行取樣，共計(jì)135個(gè)土樣。然后利用采樣器，對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)的不同土壤層進(jìn)行土樣采集，將同一小區(qū)不同采樣點(diǎn)的土壤進(jìn)行混合，每個(gè)混合土樣取500 g左右?guī)Щ貙?shí)驗(yàn)室，用于測定土壤的理化性質(zhì)(如表1)。

表1 供試土壤基本性質(zhì)Table 1 Soil basic characteristics of experimental field

1.3 樣品的測定和分析方法

土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度均采用環(huán)刀法測定;土壤入滲采用雙環(huán)法測定［20-23］;土壤機(jī)械組成采用吸管法測定;有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-外加熱法測定。

試驗(yàn)結(jié)束后，取出環(huán)刀內(nèi)的土壤，置于0.05 mm的網(wǎng)篩內(nèi)進(jìn)行沖洗，直至洗出所有的根系，將根系放入裝有蒸餾水的蒸發(fā)皿中，用鑷子將根系從雜質(zhì)中分離出來，然后采用EPSON LA在400 dpi下進(jìn)行灰度掃描，使用WinRHIZO(Pro.2004c)根系分析系統(tǒng)對(duì)根系長度、根表面積及不同徑級(jí)的根長、根表面積等各參數(shù)進(jìn)行分析，最后將根系裝入紙信封內(nèi)在105℃條件下烘72 h，獲得根系生物量。

1.4 數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析

初始入滲率=最初入滲時(shí)段內(nèi)滲透量/入滲時(shí)間(最初入滲時(shí)間取前3 min);平均滲透速率=達(dá)穩(wěn)滲時(shí)的滲透總量/達(dá)穩(wěn)滲時(shí)的時(shí)間;穩(wěn)滲率為單位時(shí)間內(nèi)的滲透量趨于穩(wěn)定(即內(nèi)環(huán)水頭趨于穩(wěn)定)時(shí)的滲透速率［7，24］，滲透總量統(tǒng)一取前90 min。

根長密度=環(huán)刀內(nèi)根系的長度/環(huán)刀體積;根表面積密度=環(huán)刀內(nèi)根系表面積/環(huán)刀體積;根重密度=環(huán)刀內(nèi)烘干根系生物量/環(huán)刀體積。

描述土壤入滲過程的數(shù)學(xué)模型有許多，如Philip公式、Kostiakov經(jīng)驗(yàn)公式和Horton方程等［10-11］。其中Kostiakov經(jīng)驗(yàn)公式與實(shí)際情況吻合較好，且其中的各參數(shù)亦能反映土壤入滲特征，故常被用于描述土壤入滲過程［7，13-14］。計(jì)算入滲速率i和累積入滲量I的公式如下:

式中，it為t時(shí)刻的入滲速率(mm/min);t為入滲時(shí)間(min);i1為第一時(shí)間單位末時(shí)的入滲速率(mm/min);It為t時(shí)刻的累積入滲量(mm);K為經(jīng)驗(yàn)入滲系數(shù)，相當(dāng)于第一個(gè)時(shí)段內(nèi)平均入滲速率(mm/min);a為經(jīng)驗(yàn)入滲指數(shù)，反映土壤入滲能力的衰減速度。

采用Excel 2010軟件對(duì)測定數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析及作圖，用SPSS18.0軟件對(duì)土壤滲透性與不同徑級(jí)根系參數(shù)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同護(hù)坡草本的根系特征

由表2可以看出，紫花苜蓿根系的根長密度、根表面積密度以及根重密度的均值均較大。就根長密度和根重密度而言，紫花苜蓿顯著高于香根草、狗牙根和百喜草;就根表面積密度而言，紫花苜蓿與香根草之間差異性不顯著(P＞0.05)，但二者顯著大于狗牙根和百喜草，大小表現(xiàn)為:香根草＞紫花苜蓿＞百喜草＞狗牙根。香根草的根表面積密度大于紫花苜蓿，但根重密度顯著小于紫花苜蓿，這種根表面積和生物量不對(duì)稱的比例關(guān)系，與植物本身的生態(tài)學(xué)特性有關(guān)，紫花苜蓿的粗根所占比例較大，而香根草主要為細(xì)根。

表2 4種護(hù)坡草本的根系特征參數(shù)Table 2 Parameters of the root characteristics 4 typical herb plants for hillslope protection

2.2 不同護(hù)坡草本的土壤水分入滲性能分析

水分入滲過程是一個(gè)復(fù)雜的水文過程，與土壤結(jié)構(gòu)、根系分布、土壤孔隙、有機(jī)質(zhì)含量及水穩(wěn)性團(tuán)聚體等密切相關(guān)。在研究土壤滲透性時(shí)，常采用的4個(gè)指標(biāo)是初始入滲率、穩(wěn)滲率、平均滲透速率和滲透總量［7，24］。由圖1可以看出，除初始入滲率外，各草本不同層次土壤滲透性能各指標(biāo)大小均表現(xiàn)為:香根草＞紫花苜蓿＞百喜草＞狗牙根＞裸地，初始入滲率、平均入滲率、穩(wěn)滲率和90 min的滲透總量最小都出現(xiàn)在裸地，其平均大小分別為:1.31、0.86、0.62 mm/min和72.86 mm，相對(duì)于裸地的各土壤層而言，4種草本類型都不同程度地改善了土壤的滲透性能。此外前3個(gè)土壤入滲特征值在不同草本之間變化較大，表現(xiàn)出初始入滲率＞平均入滲率＞穩(wěn)滲率的規(guī)律。各草本類型0—10、10—20、20—30 cm土壤層的初始入滲率、穩(wěn)滲率、平均滲透率和90 min的滲透總量存在較大差異，其大小均表現(xiàn)為隨土壤深度的增加而降低，表明各草本的土壤滲透性能隨土壤深度的增加而減弱，其原因應(yīng)與根系密度分布隨土壤層的增加而呈指數(shù)分布［25］或線性分布［26］降低，根系改良作用隨土壤深度的增加而減弱密切相關(guān)。

圖1 不同護(hù)坡草本的土壤入滲率Fig．1 Soil infiltration rates of different typical herb plants for hillslope protection

2.3 土壤滲透性與根系參數(shù)

在對(duì)土壤滲透性參數(shù)與根重密度、根長密度及根表面積密度進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)(表3):根表面積密度與土壤的初始入滲率極顯著相關(guān)，其方程為y=1.613x-2.526(R2=0.935，P＜0.01)，與穩(wěn)定入滲率、滲透總量和平均滲透率顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.914、0.896和0.903。從表2、圖1可以看出，當(dāng)根表面積密度從0.985 cm2/cm3增加到5.145 cm2/cm3，3個(gè)土層的初始入滲率、平均滲透率、滲透總量和穩(wěn)定入滲率的平均值分別從2.42 mm/min、1.62 mm/min、144.31 mm、1.38 mm/min增加到4.84 mm/min、3.37 mm/min、297.32 mm、3.00 mm/min，各參數(shù)均隨根表面積密度的增加而增大，且呈線性相關(guān)。根長密度與土壤的初始入滲率、滲透總量、平均滲透率和穩(wěn)定入滲率均顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)0.901、0.831、0.844和0.850，各參數(shù)均隨根長密度的增加而增大，愈呈現(xiàn)顯著的線性相關(guān)。而根重密度與各滲透性參數(shù)的相關(guān)性均達(dá)不到顯著水平。

表3 土壤滲透性與根系參數(shù)之間的回歸方程Table 3 Regression equations between soil infiltration and parameters of roots

2.4 土壤滲透性與不同徑級(jí)的根系特征

由表4可以看出，土壤滲透性與直徑介于0.5—5 mm不同徑級(jí)的根系特征之間存在明顯的相關(guān)性，隨著徑級(jí)的增大，除初始入滲率外，穩(wěn)定入滲率、滲透總量、平均滲透率與RLD、RSAD的相關(guān)系數(shù)均呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，其最大值均出現(xiàn)在2—5 mm徑級(jí)。不難發(fā)現(xiàn)，0.5—1 mm根系的RSAD與土壤的初始入滲率、穩(wěn)定入滲率達(dá)到了極顯著水平，且滿足線性關(guān)系，其方程分別為y=0.6421x-1.1529(r=0.9884，P＜0.01)，y=0.8764x-0.6256(r=0.9901，P＜0.01)，其次1—2 mm、2—5 mm徑級(jí)的RLD與RSAD對(duì)土壤的滲透性均有較高的貢獻(xiàn)。而D≤0.5 mm的根系雖然根系生長、死亡周轉(zhuǎn)速率較大，但與土壤滲透性的相關(guān)系數(shù)較小，原因可能是由草本種植時(shí)間較短，對(duì)土壤滲透性的影響達(dá)不到顯著水平。

表4 土壤滲透性與不同徑級(jí)根系特征(根長密度(RLD)、根表面積密度(RSAD))之間的相關(guān)分析Table 4 Correlation analysis between soil infiltration and characteristics(root length density and root surface area density)of roots indifferent sizes

2.5 根系與入滲模型參數(shù)的關(guān)系

由表5明顯看出，在0—30 cm土層中，K值的總平均大小表現(xiàn)為:香根草(4.275)＞紫花苜蓿(3.814)＞百喜草(3.325)＞狗牙根(2.742)＞裸地(1.382)，而a值的總平均大小表現(xiàn)為:裸地(0.473)＞百喜草(0.452)＞狗牙根(0.404)＞紫花苜蓿(0.312)＞香根草(0.307)。隨著土層深度的增加，K值逐漸減小，而a值總體呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，其最大值出現(xiàn)在10—20 cm土層。

由表6可以看出，不同徑級(jí)的根長密度和根表面積密度與K值正相關(guān)，與a值負(fù)相關(guān)，其中0.5—1 mm的根長密度和根表面積密度對(duì)K值的影響最明顯，達(dá)到了顯著水平，而各徑級(jí)的根系參數(shù)對(duì)a值的影響均達(dá)不到顯著水平，但1—2 mm的根長密度和根表面積密度對(duì)a的影響最明顯，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)-0.765、-0.776。

3 討論

3.1 根系參數(shù)對(duì)土壤滲透性的影響

為研究根系各參數(shù)對(duì)土壤滲透性的影響，對(duì)南方水土保持常用草本植物:香根草、百喜草、狗牙根和紫花苜蓿進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)土壤滲透性與根長密度、根表面積密度顯著正相關(guān)，與根重密度相關(guān)性達(dá)不到顯著水平。其原因主要是:

根表面積密度能反映根系與土體接觸的緊密程度［18］，由表3可以看出根表面積密度與滲透各參數(shù)均呈現(xiàn)出顯著的線性關(guān)系，且具有較大根表面積密度的香根草、紫花苜蓿，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的土壤滲透性。一方面根系與土壤充分接觸均不同程度的增加了土壤孔隙、降低了土壤容重，提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量(表1)，另一方面根系表面與土壤的接觸面構(gòu)成了較好的導(dǎo)水通道，形成生物性大孔隙，土壤水分入滲過程中大孔隙及傳導(dǎo)孔隙是水分流動(dòng)的主要通道，水分的移動(dòng)能力、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)受土壤較大尺度孔隙含量及分布狀況的直接影響。李卓［13］等認(rèn)為毛管作用微弱的大孔隙越多，水分在土壤中的流動(dòng)通道越暢通，水流的實(shí)際過水面積也越大。由于各草本植物根系與土壤充分接觸，增加了土壤大孔隙，有效增加土壤的過水?dāng)嗝婷娣e，從而改善土壤的導(dǎo)水性能，故入滲能力均比對(duì)照顯著增強(qiáng)。

表5 不同草本類型Kostiakov模型回歸分析結(jié)果Table 5 The regression analysis of Kostiakov models of soil infiltration of different herbal type

表6 土壤入滲模型參數(shù)與不同徑級(jí)根系特征(根長密度(RLD)、根表面積密度(RSAD))之間的相關(guān)分析Table6 Correlation analysis between soil infiltration model parameters and characteristics(root length density and root surface area density)of roots indifferent sizes

根長密度一方面能反映根系在土體中的延伸、穿插、交織程度，另一方面影響著養(yǎng)分向植物體的輸送以及在土壤的運(yùn)移［15］。研究發(fā)現(xiàn)，隨著根長密度的增加，土壤滲透性各參數(shù)明顯增強(qiáng)，且呈現(xiàn)出顯著的線性關(guān)系，主要是由于各草本根系穿插、延伸過程中會(huì)形成橫向和縱向的植物根孔，Reynolds［28］等發(fā)現(xiàn)水分下滲過程中優(yōu)先沿植物根孔運(yùn)輸。故根長密度越大，根系的穿插、交織程度越強(qiáng)，水分沿根孔入滲越快。

根系衰老、死亡后，一方面由于根系的收縮，在土壤中留下大量根孔［5］，另一方面轉(zhuǎn)化為有機(jī)質(zhì)、促進(jìn)土壤中團(tuán)聚體的快速形成［29］。二者均與根重密度的大小有關(guān)，理論上根重密度越大，形成的根孔越大，腐爛后有機(jī)質(zhì)含量越高，滲透性越強(qiáng)，但本文研究發(fā)現(xiàn)根重密度與初始入滲率、穩(wěn)定入滲率、滲透總量以及平均滲透率相關(guān)性均不顯著，原因可能是各草本種植時(shí)間較短，處于生長旺盛期，衰老根系較少，其次本試驗(yàn)所分析為根系的總根重密度，沒有分析根系各徑級(jí)根重密度對(duì)滲透性的影響，而劉道平［24］等研究發(fā)現(xiàn)≤1 mm細(xì)根根重與土壤滲透性顯著相關(guān)，因此不同徑級(jí)根系的根重密度對(duì)土壤滲透性的影響有待進(jìn)一步討論。

3.2 各徑級(jí)根系對(duì)土壤滲透性的影響

草本植物根系在土體中穿插、纏繞來分散、串聯(lián)、固結(jié)土壤顆粒，改善土壤物理性質(zhì)，提高土壤自身的水力學(xué)特性，從而增加土壤滲透性。李勇［30］、劉國彬［17］認(rèn)為D≤1 mm根系細(xì)根能顯著影響土壤物理性質(zhì)，徐少君［18］、劉道平［24］在前人的基礎(chǔ)上進(jìn)一步證明D≤2 mm根系的根長密度、根表面積密度對(duì)土壤滲透、抗沖作用等水力學(xué)特性的增強(qiáng)作用。本文研究發(fā)現(xiàn)，根系對(duì)土壤滲透性的增強(qiáng)作用主要?dú)w功于0.5—5 mm徑級(jí)的根系，由于該徑級(jí)的根系一方面充分接觸土壤，有效纏繞、串結(jié)土體，另一方面根系分泌的高、低分子量分泌物可作為有機(jī)膠結(jié)劑，能夠增加土壤顆粒的結(jié)合強(qiáng)度，降低變濕速率，從而促進(jìn)土壤的團(tuán)?；饔茫?］。而根系徑級(jí)過大或過小對(duì)前兩方面的增強(qiáng)作用都將減弱，對(duì)土壤滲透性的增強(qiáng)作用隨之減小。

3.3 根系對(duì)入滲模型參數(shù)的影響

經(jīng)驗(yàn)入滲系數(shù)K是反映土壤入滲能力的一個(gè)重要指標(biāo)，它表示土壤入滲開始后第一個(gè)單位時(shí)間(1min)內(nèi)單位面積上的平均入滲速率或第一個(gè)單位時(shí)段末單位面積上的累積入滲量［13-14］，其數(shù)值的大小主要取決于入滲時(shí)土壤結(jié)構(gòu)和狀況［31］。李卓等［13］、李雪轉(zhuǎn)等［14］認(rèn)為當(dāng)原始含水量、土壤質(zhì)地基本相似時(shí)，K值的大小主要取決于土壤孔隙分布狀況。研究發(fā)現(xiàn)K值隨著根長密度、根表面密度的增加而逐漸增大，K值呈現(xiàn)出與根長密度、根表面積密度大小相同的規(guī)律，表現(xiàn)為:香根草＞紫花苜蓿＞百喜草＞狗牙根＞裸地。由于草本植物的根系分布不同，其孔隙分布狀況不同，草本植物生長過程中根系的穿插、擠壓以及根系死亡后形成的孔道，是土壤孔隙的主要來源，王大力等［32］發(fā)現(xiàn)森林土壤中植物根系所形成的植物根孔占據(jù)土壤孔隙的35%以上，香根草和紫花苜蓿不同徑級(jí)的根長密度、根表面積密度較大，所形成的各種尺度的生物性大孔隙較豐富，相反，百喜草、狗牙根不同徑級(jí)的根長密度、根表面積密度較小，根系作用形成的大孔隙和細(xì)小孔隙相應(yīng)減少。在入滲初期，由根系腐爛、穿插形成的根孔，由于其在土壤中形成廣泛連續(xù)的大孔徑孔隙使得土壤水分和溶質(zhì)形成優(yōu)先水流［32］，導(dǎo)致水分在運(yùn)動(dòng)過程中不與土體發(fā)生充分的相互作用，而是直接快速地進(jìn)入土壤深層［33］。所以，根長密度、根表面積密度較大的香根草和紫花苜蓿，K值較大，而根長密度、根表面積密度較小的狗牙根和百喜草，K值較小。

經(jīng)驗(yàn)入滲指數(shù)a是反映土壤入滲能力衰減的重要指標(biāo)，其值越大，入滲衰減得越快，其值越小，入滲衰減得越慢。其值大小主要取決于由于土體潤濕而引起的土壤結(jié)構(gòu)的改變［31］。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)入滲指數(shù)a隨著根長密度、根表面密度的增加而減弱，不同草本a值呈現(xiàn)出與根長密度、根表面積密度大小相反的規(guī)律，表現(xiàn)為:裸地＞百喜草＞狗牙根＞紫花苜蓿＞香根草。由于根長密度、根表面積密度較大的香根草和紫花苜蓿，一方面其根系提高土壤中水穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)量，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)抵抗水流對(duì)土粒分散、懸浮和運(yùn)移的能力［16］，減少在土壤入滲過程中，潰散的團(tuán)粒體和粉粒對(duì)土壤孔隙的堵塞;另一方面在根系的作用下，土壤大孔隙含量較多，即使遇水作用后土粒的發(fā)生膨脹，但對(duì)大孔隙體積不會(huì)產(chǎn)生大的影響，故二者土壤入滲衰減得越慢。相反，無根系的裸地或者根系分布較少的百喜草和狗牙根，一方面抵抗水體分散和懸浮的能力較弱，潰散和溶解的土壤在土壤表面形成一層致密層，阻礙水分進(jìn)一步入滲，另一方面土壤本身的膨脹作用進(jìn)一步堵塞土壤孔隙，故其土壤入滲衰減得較快，a值表現(xiàn)較大。

4 結(jié)論

(1)對(duì)4種不同的護(hù)坡草本滲透性分析發(fā)現(xiàn):相對(duì)于裸地而言，4種草本均能增強(qiáng)土壤滲透性，紫花苜蓿和香根草增強(qiáng)效果最為明顯。各草本不同土層的滲透性存在較大差異，滲透性能隨土壤深度的增加而減弱，土壤滲透性優(yōu)劣總體表現(xiàn)為:香根草＞紫花苜蓿＞百喜草＞狗牙根＞裸地。

(2)土壤的初始入滲率、穩(wěn)滲率、平均滲透率和滲透總量等各參數(shù)均隨根系的根長密度、根表面積密度增大而增強(qiáng)，且呈現(xiàn)顯著的線性關(guān)系。

(3)土壤滲透性與直徑介于0.5—5 mm不同徑級(jí)的根系特征之間存在明顯的相關(guān)性，根系對(duì)土壤滲透性的增強(qiáng)作用主要?dú)w功于0.5—5 mm徑級(jí)的根系，而根系徑級(jí)過大或過小對(duì)土壤滲透性的增強(qiáng)作用都將減弱。

(4)根長密度、根表面積密度對(duì)考斯加科夫入滲模型參數(shù)K和a有較大影響，隨著根長密度和根表面積密度的增加，表征土壤初始入滲率的K值逐漸增大，而表征入滲能力衰減的參數(shù)a逐漸減小。

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