南方典型紅壤丘陵區(qū)泡桐幼苗根系的空間分布特征

田 卓,何建華,張帥普,代俊峰,徐勤學(xué)

(桂林理工大學(xué)廣西環(huán)境污染控制理論與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/巖溶地區(qū)水污染控制與用水安全保障協(xié)同創(chuàng)新中心,廣西 桂林 541004)

【研究意義】植物根系具有合成生理活性物質(zhì)、貯藏養(yǎng)料和固定植物等作用,其發(fā)育和分布狀況對(duì)植物生長(zhǎng)具有重要影響[1-4]。不同徑級(jí)根系的生理功能具有明顯差異,粗根[直徑(d)≥2.0 mm]主要起錨固支撐、運(yùn)輸水分和養(yǎng)分作用,細(xì)根(d<2.0 mm)主要負(fù)責(zé)吸收水分和養(yǎng)分[5-7]。根系是連接植物與土壤之間物質(zhì)和能量交換的橋梁,可調(diào)控土壤生態(tài)環(huán)境,通過(guò)固定土壤顆粒有效防止土壤侵蝕,減少水土流失,維持植被和土壤復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)功能穩(wěn)定[8-9]。泡桐隸屬于玄參科(Scrophulariaceae)泡桐屬(Paulownia),其根系發(fā)達(dá),可有效防治水土流失[10-11],對(duì)重金屬元素有較強(qiáng)的富集作用,土壤改良效果明顯[12-13],其中的白花泡桐[P.fortunei(Seem.) Hemsl.]是我國(guó)典型的優(yōu)質(zhì)速生闊葉樹(shù)種,栽培歷史悠久[14-15]。泡桐已在我國(guó)的生態(tài)建設(shè)過(guò)程中廣泛種植,但目前對(duì)泡桐根系生長(zhǎng)發(fā)育及空間分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)仍不清晰。因此,定量研究泡桐根系的空間分布特征,對(duì)深入了解泡桐對(duì)土壤的適應(yīng)能力及紅壤丘陵區(qū)植被恢復(fù)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】根系分布特征決定植物與土壤作用面的大小,反映植物對(duì)土壤環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)弱,顯著影響植物地上部的生長(zhǎng)及生產(chǎn)效率[16-17]。植物根系作為評(píng)價(jià)植被生態(tài)功能的重要指標(biāo)已廣受關(guān)注[18-19]。已有研究表明,不同植物根系的空間分布規(guī)律存在較大差異。例如,隨著土層深度(h)的增加,黃土丘陵區(qū)人工白楊(PopulustomentosaCarr.)林根系的生物量呈先增加后減少變化趨勢(shì),廣西南亞熱帶人工馬尾松(PinusmassonianaLamb.)林根系的生物量逐漸減少[5,20];隨著與樹(shù)干距離的增加,燕山北部7年生油松(PinustabuliformisCarr.)、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolicaLitv.)、蒙古櫟(QuercusmongolicaFisch. ex Ledeb.)和華北落葉松(Larixprincipis-rupprechtiiMayr.)的根系密度逐漸減少[21],天山北麓5年生黑核桃(JuglansnigraL.)的根系密度呈降低—升高—降低的變化趨勢(shì)[22]。此外,不同徑級(jí)根系生理功能不同,在空間上也呈現(xiàn)不同的發(fā)育特征。李浩等[5]研究發(fā)現(xiàn),黃土丘陵區(qū)人工白楊林、油松林和山杏[Armeniacasibirica(L.)Lam.]林直徑d≤2.0 mm根系的根長(zhǎng)密度和根表面積密度均隨著土層深度的增加逐漸減小,但直徑為2.0～5.0 mm根系的根長(zhǎng)密度和根表面積密度隨著土層深度的增加呈先增加后減少變化趨勢(shì)。石坤等[23]研究表明,在100.0 cm土層內(nèi),隨著土層深度的增加,青海共和盆地典型固沙植物沙柳(SalixpsammophilaC. Wang et Ch. Y. Yang)0≤d<2.0 mm根系的生物量逐漸減少,2.0 mm≤d<5.0 mm和d≥5.0 mm根系的生物量呈先增加后減少變化趨勢(shì);小葉楊(PopulussimoniiCarr.)0≤d<2.0 mm和2.0 mm≤d<5.0 mm根系的生物量呈先增加后減少變化趨勢(shì),d≥5.0 mm根系的生物量呈先減少后增加變化趨勢(shì);烏柳(SalixcheilophilaSchneid.)0≤d<2.0 mm、2.0 mm≤d<5.0 mm和d≥5.0 mm根系的生物量分別呈先減少后增加、逐漸減小和先增加后減少變化趨勢(shì)。【本研究切入點(diǎn)】迄今,對(duì)泡桐根系生長(zhǎng)發(fā)育及其空間分布規(guī)律的研究鮮見(jiàn)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】依托白花泡桐幼苗野外根系調(diào)查數(shù)據(jù),通過(guò)計(jì)算其根系的各項(xiàng)指標(biāo),探討我國(guó)南方典型紅壤丘陵區(qū)白花泡桐幼苗根系的生長(zhǎng)發(fā)育和空間分布特征,以期為白花泡桐的栽培及紅壤丘陵區(qū)植被恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣西桂林市雁山郊區(qū)(110°14′46″～110°29′14″ E,24°59′51″～25°14′17″ N),為典型的紅壤丘陵地區(qū)。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,境內(nèi)四季分明、光照充足、氣候溫和,多年平均氣溫為19.2 ℃,最高氣溫出現(xiàn)在6—9月,最低氣溫出現(xiàn)在1—2月,多年平均降水量為1903 mm,最大月降水量出現(xiàn)在6月(359 mm),最小月降雨量出現(xiàn)在10月(50 mm)[24-25]。研究區(qū)坡地的坡度約22°,頂部較平緩,海拔為175～185 m,主要植被為泡桐,存在少量芒(MiscanthussinensisAnderss.)、狗尾草[Setariaviridis(Linn.) Beauv.]和杠板歸(PolygonumperfoliatumL.)等植物,土壤質(zhì)地為壤黏土和砂黏壤土,0≤h<50.0 cm土層的土壤基本物理性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 研究區(qū)土壤基本物理性質(zhì)Table 1 Basic physical properties of soil in the study area

1.2 研究方法

于2021年7月選擇3塊5.0 m×5.0 m的樣地,在每塊樣地中確定1株生長(zhǎng)狀態(tài)良好、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的1年生泡桐幼苗(表2),去除樣地內(nèi)存在的少量雜草及其根系后采集其根系。以泡桐植株為中心,劃定0.6 m×0.5 m的樣方,按照0.2 m×0.1 m×0.1 m的土塊挖掘根系,挖掘深度為0.5 m,每株泡桐挖掘土塊75個(gè),泡桐根系在土壤中的分層(0≤h<10.0 cm、10.0 cm≤h<20.0 cm、20.0 cm≤h<30.0 cm、30.0 cm≤h<40.0 cm和40.0 cm≤h<50.0 cm)和分剖面(S1、S2、S3、S4和S5剖面)見(jiàn)圖1。土塊帶回實(shí)驗(yàn)室后,將根系挑出、洗凈、晾干,放入根系掃描儀掃描,采用萬(wàn)深LA-S植物根系分析儀計(jì)算不同徑級(jí)(d<0.5 mm、0.5 mm≤d<2.0 mm、2.0 mm≤d<3.0 mm、3.0 mm≤d<5.0 mm和d≥5.0 mm)根系的根長(zhǎng)、根表面積和根體積。之后將根系裝于牛皮紙信封內(nèi),置于70 ℃烘箱烘干至恒重,測(cè)定根系干重[26]。參考韋柳端等[27]的方法計(jì)算根系的比根長(zhǎng)(Specific root length,SRL)、根長(zhǎng)(Root length,L)、根干重(Total root dry weight,G)、根組織密度(Root tissue density,RTD)、根體積(Root volume,V)、比根表面積(Specific root surface area,SRA)和根表面積(Root surface area,SA),并計(jì)算變異系數(shù)(Coefficient of variation,CV)[28]。

圖1 泡桐幼苗根系分層和分剖面Fig.1 Root stratification and profile of Paulownia seedlings

表2 泡桐幼苗的基本生長(zhǎng)指標(biāo)Table 2 Basic growth indexes of Paulownia seedling (cm)

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 22.0對(duì)泡桐根系各指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA),以Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較,以O(shè)rigin 2018制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同徑級(jí)泡桐幼苗根系的特征比較

由表3可知,各徑級(jí)泡桐幼苗根長(zhǎng)均隨著根直徑的增加逐漸減小;d<0.5 mm根系的根長(zhǎng)占比最大(占總根長(zhǎng)的69.31%),d≥5.0 mm根系的根長(zhǎng)占比最小(占總根長(zhǎng)的0.80%);d<0.5 mm根系的根長(zhǎng)顯著大于其他徑級(jí)根系(P<0.05,下同);0.5 mm≤d<2.0 mm根系的根表面積占比最大(占總根表面積的40.15%),2.0 mm≤d<3.0 mm根系的根表面積占比最小(占總根表面積的6.72%);d<2.0 mm各徑級(jí)根系的根表面積均顯著大于其他徑級(jí)根系;d≥5.0 mm根系的根體積占比最大(占總根體積的55.77%),其體積顯著大于其他徑級(jí)根系,d<0.5 mm根系的根體積占比最小(占總根體積的4.93%)?？梢?jiàn),泡桐幼苗不同徑級(jí)根系的根長(zhǎng)、根表面積和根體積差異明顯。

表3 不同徑級(jí)泡桐幼苗根系統(tǒng)計(jì)特征Table 3 Root system statistical characteristics of Paulownia seedling of different diameter levels

從表3還可看出,d≥0根系根體積和根總干重的變異系數(shù)分別為195.81%和119.46%,根表面積和根長(zhǎng)的變異系數(shù)分別為69.28%和45.29%,說(shuō)明根體積和根總干重具有強(qiáng)變異性,根表面積和根長(zhǎng)具有中等強(qiáng)度變異性。其中,d<2.0 mm各徑級(jí)根系的根長(zhǎng)、根表面積和根體積具有中等強(qiáng)度變異性,其他徑級(jí)根系的根長(zhǎng)、根表面積和根體積具有強(qiáng)變異性,且各徑級(jí)根系根長(zhǎng)、根表面積和根體積的變異性均隨著根直徑的增加而增強(qiáng),說(shuō)明泡桐幼苗根系的空間分布變異性強(qiáng)弱主要受粗根(d≥2.0 mm)影響,根系越粗空間變異性越強(qiáng)。

2.2 不同土層泡桐幼苗根系的分布規(guī)律

2.2.1 垂直分布規(guī)律 從圖2可看出,隨著土層深度的增加,泡桐幼苗的根長(zhǎng)和根表面積呈先增加后減少的變化趨勢(shì)(在10.0 cm≤h<20.0 cm土層出現(xiàn)最大值,分別占總根長(zhǎng)和總根表面積的29.22%和30.23%)(圖2-A、2-B);根體積和根干重呈逐漸減少變化趨勢(shì)(在0≤h<10.0 cm土層出現(xiàn)最大值,分別占總根體積和總根干重的51.68%和36.81%)(圖2-C、2-D);10.0 cm≤h<20.0 cm土層的根長(zhǎng)和根表面積及0≤h<10.0 cm土層的根體積和根干重均顯著大于40.0 cm≤h<50.0 cm土層;各徑級(jí)根系的根長(zhǎng)、根表面積和根體積也均隨著土層深度的增加呈先增加后減少或逐漸減少變化趨勢(shì),在0≤h<10.0 cm或10.0 cm≤h<20.0 cm土層占比較大,在40.0 cm≤h<50.0 cm土層占比較小,其中,<5.0 mm各徑級(jí)根系的根長(zhǎng)在10.0 cm≤h<20.0 cm土層占比最大,d≥5.0 mm根系的根長(zhǎng)在0≤h<10.0 cm土層占比最大,<3.0 mm各徑級(jí)根系的根表面積和根體積在10.0 cm≤h<20.0 cm土層占比最大,h≥3.0 mm各徑級(jí)根系的根表面積和根體積在0≤h<10.0 cm土層占比最大。說(shuō)明泡桐幼苗根系主要集中分布在0～20.0 cm土層,具有明顯的表聚現(xiàn)象。

不同土層深度同一徑級(jí)圖柱上不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05);不同土層深度折線(xiàn)上不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05),下同。Different lowercase letters on the bar of same diameter roots among different soil layers represent significant difference(P<0.05);Different lowercase letters on the broken line among different soil layers represent significant difference(P<0.05). The same as below.圖2 不同土層泡桐幼苗根系的垂直分布規(guī)律Fig.2 Vertical distribution pattern of roots of Paulownia seedlings in different soil layers

由表4可知,根系的比根長(zhǎng)隨著土層深度的增加逐漸增大,其中30.0 cm≤h<50.0 cm各土層根系的比根長(zhǎng)顯著大于0≤h<10.0 cm土層;根組織密度隨著土層深度的增加逐漸減少,其中0≤h<20.0 cm各土層根系的根組織密度顯著大于40.0 cm≤h<50.0 cm土層;比根表面積隨著土層深度的增加呈先增加后減少的變化趨勢(shì),其中,最大值出現(xiàn)在30.0 cm≤h<40.0 cm土層,最小值出現(xiàn)在0≤h<10.0 cm土層,且30.0 cm≤h<40.0 cm土層根系的比根表面積顯著大于0≤h<10.0 cm土層。說(shuō)明泡桐幼苗根系的比根長(zhǎng)、根組織密度和比根表面積垂直分布差異明顯。

表4 不同土層泡桐幼苗根系比根長(zhǎng)、根組織密度和比根表面積的垂直變化情況Table 4 Vertical variation of specific root length, root tissue density and specific root surface area in the roots of Paulownia seedlings in different soil layers

2.2.2 水平分布規(guī)律 從圖3可看出,在水平方向上,S1剖面內(nèi)根系的根長(zhǎng)占總根長(zhǎng)的23.96%,且大于其他剖面(圖3-A),S3剖面根系的根表面積、根體積和根干重分別占總根表面積、總根體積和總根干重的22.72%、31.38%和28.03%,且均大于其他剖面(圖3-B～3-D);各剖面間根系的根長(zhǎng)、根表面積和根體積均無(wú)顯著差異(P>0.05,下同),而S3剖面根系的根干重顯著大于S1和S5剖面;<2.0 mm各徑級(jí)根系的根長(zhǎng)、根表面積和根體積在S1剖面占比均最大,≥2.0 mm各徑級(jí)根系的根長(zhǎng)、根表面積和根體積在S3剖面占比均最大;≥3.0 mm各徑級(jí)根系的根長(zhǎng)、根表面積和根體積在S1剖面占比均最小,<3.0 mm各徑級(jí)根系的根長(zhǎng)、根表面積和根體積在S4剖面占比最小。其中,<0.5 mm和≥2.0 mm各徑級(jí)根系的根體積在各剖面間無(wú)顯著差異,0.5 mm≤d<2.0 mm根系的根體積在S1剖面顯著大于S4剖面;<5.0 mm各徑級(jí)根系的根長(zhǎng)和根表面積在各剖面間無(wú)顯著差異,d≥5.0 mm根系的根長(zhǎng)和根表面積在S3剖面顯著大于S1剖面。說(shuō)明泡桐幼苗不同徑級(jí)根系的根長(zhǎng)、根表面積和根體積水平分布規(guī)律不同,但其主干所在剖面(S3剖面)的根系最發(fā)達(dá)。

不同剖面位置同一徑級(jí)圖柱上不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05);不同剖面位置折線(xiàn)上不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05),下同。Different lowercase letters on the column of same diameter roots among different profile positions represent significant difference(P<0.05);Different lowercase letters on the broken line among different profile positions represent significant difference(P<0.05). The same as below.圖3 不同剖面泡桐幼苗根系的水平分布規(guī)律Fig.3 Horizontal distribution pattern of the roots of Paulownia seedlings in different profiles

由表5可知,根系比根長(zhǎng)和比根表面積的最大值均出現(xiàn)在S1剖面,最小值均出現(xiàn)在S4剖面;根組織密度的最大值出現(xiàn)在S5剖面,最小值出現(xiàn)在S1剖面;比根長(zhǎng)和根組織密度在各剖面間均無(wú)顯著差異,而比根表面積在S1剖面顯著大于S3和S4剖面。說(shuō)明泡桐幼苗根系的比根表面積較根組織密度和比根長(zhǎng)具有更大的空間變化。

表5 不同剖面泡桐幼苗根系比根長(zhǎng)、根組織密度、比根表面積的水平變化情況Table 5 Horizontal variation of specific root length, root tissue density and specific root surface area of roots of Paulownia seedlings in different profiles

2.3 泡桐幼苗根系分布的空間變異特征

2.3.1 不同土層深度根系的水平變異特征 從圖4可看出,根長(zhǎng)的變異性在10.0 cm≤h<20.0 cm土層最強(qiáng),在20.0 cm≤h<30.0 cm土層最弱,但在各土層間無(wú)顯著差異(圖4-D);<2.0 mm各徑級(jí)根系根長(zhǎng)、根表面積和根體積的變異性均在20.0 cm≤h<30.0 cm土層最弱(圖4-A～4-C);d<0.5 mm和0.5 mm≤d<2.0 mm根系根長(zhǎng)的變異性分別在30.0 cm≤h<40.0 cm和10.0 cm≤h<20.0 cm土層最強(qiáng),d<0.5 mm根系根表面積和根體積的變異性均在40.0 cm≤h<50.0 cm土層最強(qiáng),0.5 mm≤d<2.0 mm根系根表面積和根體積的變異性均在0≤h<10.0 cm土層最強(qiáng);≥2.0 mm各徑級(jí)根系根長(zhǎng)、根表面積和根體積的變異性均在10.0 cm≤h<20.0 cm土層最弱;2.0 mm≤d<5.0 mm各徑級(jí)根系根長(zhǎng)、根表面積和根體積的變異性在40.0 cm≤h<50.0 cm土層最強(qiáng),d≥5.0 mm根系的根長(zhǎng)、根表面積、根體積變異性在30.0 cm≤h<40 cm土層最強(qiáng),其中,<2.0 mm和≥5.0 mm各徑級(jí)根系根長(zhǎng)、根體積和根表面積的變異性在各土層間無(wú)顯著差異,2.0 mm≤d<5.0 mm各徑級(jí)根系根長(zhǎng)、根體積和根表面積的變異性在40.0 cm≤h<50.0 cm土層顯著強(qiáng)于其他土層;根干重的變異性在0≤h<10.0 cm土層最強(qiáng),在30.0 cm≤h<40.0 cm土層最弱,且變異性在0≤h<10.0 cm土層顯著強(qiáng)于20.0 cm≤h<50.0 cm各土層;總根表面積和總根體積的變異性在0≤h<10.0 cm土層最強(qiáng),在40.0 cm≤h<50.0 cm土層最弱,且變異性在0≤h<10.0 cm土層顯著強(qiáng)于其他土層(圖4-D)。說(shuō)明不同土層各徑級(jí)泡桐幼苗根系的根表面積、根體積和根長(zhǎng)均具有中等或強(qiáng)變異性,但根系在不同土層中的變異性強(qiáng)弱存在明顯差異。

圖4 不同土層深度泡桐幼苗根系的水平變異特征Fig.4 Horizontal variation characteristics of roots of Paulownia seedlings at different soil depths

在0≤h<50.0 cm各土層中,根系的比根長(zhǎng)、根組織密度和比根表面積均呈中等變異性,且其變異性在各土層間均無(wú)顯著差異(表6)。其中,比根長(zhǎng)和比根表面積的變異性均在30.0 cm≤h<40.0 cm土層最強(qiáng),分別在40.0 cm≤h<50.0 cm和0≤h<10.0 cm土層最弱;根組織密度的變異性在40.0 cm≤h<50.0 cm土層最強(qiáng),在20.0 cm≤h<30.0 cm土層最弱。說(shuō)明泡桐幼苗根系比根長(zhǎng)、根組織密度和比根表面積在不同土層中的變異性均有所不同。

表6 不同土層深度泡桐幼苗比根長(zhǎng)、根組織密度和比根表面積的變異情況Table 6 Variation in specific root length, root tissue density and specific root surface area of Paulownia seedlings at different soil depths (%)

2.3.2 不同水平位置根系的垂直變異特征 從圖5可看出,<2.0 mm和≥3.0 mm各徑級(jí)根系根長(zhǎng)、根表面積和根體積的變異性均在S1剖面最強(qiáng),2.0 mm≤d<3.0 mm根系根長(zhǎng)、根表面積和根體積的變異性均在S5剖面最強(qiáng)(圖5-A～5-C);總根干重、總根表面積、總根長(zhǎng)和總根體積的變異性分別在S1、S4、S3和S1剖面最弱,在S3、S5、S1和S5剖面最強(qiáng),但在各剖面間均無(wú)顯著差異(圖5-D)。其中,<2.0 mm各徑級(jí)根系根長(zhǎng)、根體積和根表面積的變異性在不同水平位置各剖面間均無(wú)顯著差異,2.0 mm≤d<3.0 mm根系根長(zhǎng)、根表面積和根體積的變異性在S5剖面顯著強(qiáng)于S3和S4剖面,3.0 mm≤d<5.0 mm根系根長(zhǎng)、根表面積和根體積的變異性在S1剖面顯著強(qiáng)于S4剖面,d≥5.0 mm根系根長(zhǎng)的變異性在S1剖面顯著強(qiáng)于S3和S4剖面,但其根表面積和根體積的變異性在各剖面間均無(wú)顯著差異。說(shuō)明泡桐幼苗各徑級(jí)根系的根長(zhǎng)、根表面積和根體積的變異性在距離泡桐主干最遠(yuǎn)的垂直剖面上更強(qiáng)。

圖5 不同水平位置泡桐幼苗根系的垂直變異特征Fig.5 Vertical variation characteristics of the root system of Paulownia seedlings at different horizontal positions

根系比根長(zhǎng)、根組織密度和比根表面積的變異性在不同水平位置各剖面間均無(wú)顯著差異,且均呈中等強(qiáng)度變異性(表7)。其中,比根長(zhǎng)和比根表面積的變異性在S3剖面最強(qiáng),在S5剖面最弱;根組織密度的變異性在S5剖面最強(qiáng),在S2剖面最弱。說(shuō)明泡桐幼苗根系比根長(zhǎng)、根組織密度和比根表面積的變異性在距泡桐主干不同距離的垂直剖面上均有所不同。

表7 不同水平位置泡桐幼苗比根長(zhǎng)、根組織密度和比根表面積的變異情況Table 7 Variation in specific root length, root tissue density and specific root surface area of Paulownia seedlings at different horizontal positions (%)

3 討 論

根系粗細(xì)所占比例能反映植物的生長(zhǎng)狀態(tài)及對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收能力和環(huán)境的適應(yīng)情況,粗根主要用于運(yùn)輸和貯藏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),細(xì)根比粗根更活躍,對(duì)土壤中水分和養(yǎng)分具有更強(qiáng)的吸收功能[5]。根系直徑越小,比根表面積和比根長(zhǎng)越大,根系與土壤接觸的面積就越大,能接觸微生物的機(jī)會(huì)就更多,因此細(xì)根分解養(yǎng)分的速度及對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收效率明顯高于粗根[30-31]。本研究發(fā)現(xiàn),泡桐幼苗的根長(zhǎng)隨著根直徑的增加逐漸減少,與田樂(lè)宇等[32]對(duì)海南中部丘陵區(qū)熱帶人工林和熱帶天然次生林的研究結(jié)果相似;d<0.5 mm根系的根長(zhǎng)所占比例最大,且<2.0 mm各徑級(jí)根系的根長(zhǎng)和根表面積顯著大于其他徑級(jí)根系,表明泡桐對(duì)土壤水分和養(yǎng)分的吸收能力較強(qiáng),對(duì)水肥的需求較大。

本研究發(fā)現(xiàn),隨著土層深度的增加,泡桐幼苗的根長(zhǎng)和根表面積呈先增加后減少變化趨勢(shì),與姜海波等[33]對(duì)梨樹(shù)(Pyrusspp.)根系分布規(guī)律的研究結(jié)果一致;各土層根體積和根干重隨著土層深度的增加逐漸減少,與呂剛等[34]對(duì)采伐跡地紅松(PinuskoraiensisSieb. et Zucc.)根系、宋香靜等[35]對(duì)檉柳(Tamarixchinensis)根系的研究結(jié)果一致;根長(zhǎng)和根表面積的最大值出現(xiàn)在10.0 cm≤h<20.0 cm土層,根體積和根干重的最大值出現(xiàn)在0≤h<10.0 cm土層,根系在0≤h<20.0 cm土層中呈現(xiàn)出明顯的表聚現(xiàn)象。在不同水平位置上,根長(zhǎng)、根表面積和根體積均無(wú)顯著差異,但根干重隨著與樹(shù)干水平距離的增加而逐漸減小,與沈小雪等[36]對(duì)深圳灣紅樹(shù)木欖[Bruguieragymnorrhiza(Linn.) Savigny]根系水平分布格局的研究結(jié)果相似;比根表面積、比根長(zhǎng)和根組織密度在各土層間存在顯著差異,比根長(zhǎng)和根組織密度在不同水平位置各剖面間差異不顯著,說(shuō)明比根長(zhǎng)與土壤資源的有效性密切相關(guān),可綜合反映植物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力與生態(tài)適應(yīng)性,比根表面積可反映植物根系的資源利用能力,根組織密度可反映植物根系的物質(zhì)貯存能力和環(huán)境耐受能力[37-38]。

本研究發(fā)現(xiàn),泡桐幼苗根系的空間分布變異性主要受粗根(d≥2.0 mm)影響,根系越粗空間變異性越強(qiáng),但不同水平位置各剖面間、不同土壤深度各土層間比根長(zhǎng)、根組織密度和比根表面積的空間變異性均無(wú)明顯差異;在深層土壤中其粗根較少,說(shuō)明根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根干重均在0≤h<10.0 cm或10.0 cm≤h<20.0 cm土層中變異性更強(qiáng)。因此,在進(jìn)行泡桐栽培時(shí),應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注表層土壤的理化性質(zhì),可適當(dāng)松動(dòng)樹(shù)干周?chē)?≤h<20.0 cm土層土壤,以利于保墑,在施加水肥時(shí),可在基部開(kāi)挖深10.0～20.0 cm的環(huán)形溝,以利于根系對(duì)水肥的高效吸收利用。

4 結(jié) 論

白花泡桐幼苗根系主要集中分布在0～20.0 cm土層,具有明顯的表聚現(xiàn)象,在進(jìn)行泡桐栽培時(shí),應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注0～20.0 cm土層土壤的理化性質(zhì),以保證泡桐根系對(duì)土壤水肥的高效吸收利用。