內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)藜麥根系與土壤水分關(guān)系的研究

摘要：在內(nèi)蒙古陰山北麓武川地區(qū)，選擇黏壤土、沙壤土、壤土3種土壤質(zhì)地農(nóng)田，以1537、1540、蒙藜6號(hào)等3個(gè)藜麥品種（系）為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)大田種植試驗(yàn)，研究不同質(zhì)地土壤藜麥根系分布特征及其與土壤水分之間的相關(guān)性，為內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)藜麥種植推廣提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)藜麥根系主要集中在0～20 cm土層深度。3種質(zhì)地土壤種植藜麥的根系總根長(zhǎng)、根系總表面積、根系總體積均表現(xiàn)為壤土gt;沙壤土gt;黏壤土，且隨土層深度的增加逐漸減小。藜麥根系總表面積為113.85～643.82 cm2，其中壤土質(zhì)地藜麥試驗(yàn)田內(nèi)1537藜麥的根系總表面積最大，為643.82 cm2。3種質(zhì)地藜麥試驗(yàn)田土壤含水量和土壤容重分別在6.01%～13.79%和1.00～1.74 g/cm3之間。黏壤土和壤土藜麥田在0～60 cm，隨土層深度的增加土壤含水量逐漸降低，80 cm土層深度土壤含水量最大，分別為13.25%和13.79%；沙壤土藜麥田土壤含水量逐漸降低；土壤容重均先增加后降低。在0～20 cm土層深度內(nèi)，3種質(zhì)地土壤藜麥根系總根長(zhǎng)、根系總表面積、根系總體積與土壤含水量呈顯著正相關(guān)，除成熟期沙壤土根系總表面積外均與土壤容重呈顯著負(fù)相關(guān)。說(shuō)明不同質(zhì)地土壤上藜麥根系形態(tài)指標(biāo)在一定程度上能反映土壤含水量和土壤容重的大小。

關(guān)鍵詞：陰山北麓地區(qū)；藜麥；根系分布；土壤水分；相關(guān)性

中圖分類(lèi)號(hào)：S157；S512.901" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）23-0108-09

劉" 陽(yáng)，郭占斌，劉瑞香，等. 內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)藜麥根系與土壤水分關(guān)系的研究［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，52（23）：108-116.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2024.23.015

收稿日期：2024-01-02

基金項(xiàng)目：呼和浩特市應(yīng)用技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)資金項(xiàng)目（編號(hào)：2022-農(nóng)-5）；中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金項(xiàng)目（編號(hào)：2022ZY0138）；內(nèi)蒙古自治區(qū)燕麥藜麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新推廣體系項(xiàng)目；呼和浩特市應(yīng)用技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)資金（編號(hào)：2023-農(nóng)-1）。

作者簡(jiǎn)介：劉" 陽(yáng)（1999—），女，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士研究生，主要從事水土保持與荒漠化防治研究。E-mail：liuyang119898@163.com。

通信作者：劉瑞香，博士，教授，主要從事藜麥生態(tài)適應(yīng)性、生態(tài)功能研究，E-mail：liuruix@126.com；郭占斌，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事藜麥引育種、高產(chǎn)栽培技術(shù)及開(kāi)發(fā)利用研究，E-mail：zhanbinguo@126.com。

藜麥（Chenopodium quinoa Willd.）別稱(chēng)南藜麥、奎奴亞黎等，是起源于南美洲安第斯山脈的一年生雙子葉草本植物，距今已有5 000多年的種植歷史，屬藜科藜屬［1］。莖為木質(zhì)狀，葉呈單葉互生，花小，花序多樣，種子呈扁平藥片狀，大小與小米相似，根系發(fā)達(dá)［2］。藜麥含有多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，研究顯示每100 g藜麥中維生素E含量可達(dá)到4.5～5.9 mg，其脂類(lèi)成分含量為1.8%～9.5%，秸稈中粗蛋白含量達(dá)到5.42%，是全球公認(rèn)的全營(yíng)養(yǎng)谷物［3］。除營(yíng)養(yǎng)價(jià)值突出外，藜麥因具有獨(dú)特生物學(xué)特征，而能夠適應(yīng)干旱、貧瘠、鹽堿等多種非生物脅迫環(huán)境，在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段可耐輕度霜凍（-1～0 ℃），在種子結(jié)實(shí)之后可耐-6 ℃的低溫［4］。藜麥的根系龐大，須根多而密，含有草酸鈣的囊泡具有強(qiáng)大的吸水性，這使藜麥有較強(qiáng)的抗旱性，是干旱、半干旱區(qū)的優(yōu)良作物［5-7］。

武川地區(qū)位于內(nèi)蒙古陰山北麓，屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，是典型的半干旱旱地農(nóng)業(yè)區(qū)，降水少且集中，春季干旱多風(fēng)，土壤類(lèi)型多樣［8］。近年來(lái)因農(nóng)業(yè)種植導(dǎo)致該地區(qū)水土流失、土壤水肥失調(diào)等生態(tài)問(wèn)題嚴(yán)重［9］。該地區(qū)長(zhǎng)期因水分缺乏等諸多阻礙因子而限制了經(jīng)濟(jì)發(fā)展，有效改善生態(tài)系統(tǒng)和增加農(nóng)業(yè)系統(tǒng)穩(wěn)定性是提高效益、改善環(huán)境的最佳途徑［10］。水資源作為生態(tài)和限制性因子影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展，根系作為植物吸收水分且唯一與土壤接觸的器官，合理的根系結(jié)構(gòu)不僅直接關(guān)系到植物的吸收功能，同時(shí)直接關(guān)系到植物的固土能力和抗沖擊能力，其生長(zhǎng)特征及分布狀況可有效反映土壤水分被利用的可能性及固土保水效用［11-12］。相關(guān)研究表明，土壤質(zhì)地對(duì)土壤含水量的大小、水分入滲過(guò)程等影響顯著，透水透氣性較強(qiáng)的土壤能夠更好促進(jìn)植物地下部分的生長(zhǎng)發(fā)育［13-14］。植物根系生長(zhǎng)與土壤透水性關(guān)系較大，同時(shí)地下水埋深深度的增加會(huì)促進(jìn)植物根系生物量的積累［15-16］。研究顯示，黏土植物根系主要分布在上層土壤，沙土有利于植物根系向深層生長(zhǎng)，隨著淺層水分的不斷消耗根系深度會(huì)持續(xù)增加［17-18］。植物生長(zhǎng)過(guò)程中合理的根系結(jié)構(gòu)能有效地改善根系對(duì)土壤水分的利用，對(duì)植物適應(yīng)環(huán)境和生態(tài)策略有顯著影響，為改善生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性奠定了基礎(chǔ)［19］。

我國(guó)自20世紀(jì)引入藜麥以來(lái)，通過(guò)對(duì)藜麥進(jìn)行系統(tǒng)研究和推廣種植，使藜麥在山西、甘肅、新疆、內(nèi)蒙古等地種植面積逐年擴(kuò)大，目前我國(guó)已成為全球第二大藜麥種植地［20-22］。2014年內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)旱作區(qū)對(duì)藜麥進(jìn)行引進(jìn)，藜麥對(duì)該地區(qū)環(huán)境有良好適應(yīng)性，對(duì)于干旱、霜凍等的抗性能力很強(qiáng)，植株在自然條件惡劣的情況下仍能生長(zhǎng)良好，有效改善了當(dāng)?shù)刂髟宰魑锷a(chǎn)及水資源利用［23-24］。藜麥根系發(fā)育對(duì)該地區(qū)的土壤理化性質(zhì)及生態(tài)效益可能具有重要影響，相關(guān)研究表明，植物根的形態(tài)和分布特點(diǎn)，決定了其對(duì)土壤水分的吸收和利用，并對(duì)其地下部分的生長(zhǎng)和生態(tài)作用產(chǎn)生重要的影響，同時(shí)不同質(zhì)地土壤對(duì)農(nóng)作物、灌木、草本植物等的根系形態(tài)和根系分布影響顯著［25-28］。植物根系活動(dòng)可改善土壤性質(zhì)，是提高土壤入滲和蓄水能力的重要驅(qū)動(dòng)因素，根系分布特征的研究是藜麥在陰山北麓地區(qū)進(jìn)一步種植推廣的重要基礎(chǔ)。目前對(duì)于藜麥營(yíng)養(yǎng)價(jià)值［29-31］、種質(zhì)資源［32-34］、生理生長(zhǎng)特性［35-37］的研究居多，但針對(duì)不同質(zhì)地土壤下藜麥根系分布特征及水分相關(guān)性的研究鮮有報(bào)道。本研究主要對(duì)不同質(zhì)地土壤中藜麥根系垂直分布狀況進(jìn)行分析，探究藜麥在陰山北麓地區(qū)的根系分布特征及其與土壤含水量及土壤容重之間的相關(guān)性，為揭示陰山北麓地區(qū)藜麥根系發(fā)育的作用機(jī)制和藜麥種植推廣提供理論依據(jù)。

1" 材料與方法

1.1" 供試材料

供試材料為1537、1540和蒙藜6號(hào)等3種藜麥品種（系），由內(nèi)蒙古益稷生物科技有限公司提供。

1.2" 研究區(qū)概況

內(nèi)蒙古陰山北麓武川地區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部（40°47′～41°23′N(xiāo)，110°31′～111°53′E），總面積 4 885 km2，東西長(zhǎng)約110 km，南北寬約60 km［38］。內(nèi)蒙古陰山北麓武川地區(qū)屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，土壤為栗鈣土，日照充足，晝夜溫差和冬夏溫差較大，冬長(zhǎng)夏短。年平均氣溫3 ℃，無(wú)霜期90～124 d，年平均降水量354.1 mm左右。

1.3" 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)處理選擇黏壤土、沙壤土、壤土3種土壤質(zhì)地的農(nóng)田為試驗(yàn)地。每種質(zhì)地土壤3個(gè)樣地，共9個(gè)試驗(yàn)樣地，試驗(yàn)地基本概況見(jiàn)表1。采取大田試驗(yàn)，機(jī)械穴播，每穴播2～3粒，株距20 cm，行距 60～80 cm，播種深度2～3 cm。

1.3.1" 樣品采集

分別在開(kāi)花期（2023年7月）、灌漿期（2023年8月）和成熟期（2023年9月）進(jìn)行藜麥根系及土壤樣品采集，不同質(zhì)地土壤試驗(yàn)田中隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)一致具有代表性的3株藜麥植株進(jìn)行取樣測(cè)定。各樣地內(nèi)以藜麥莖基部為中心，按垂直方向劃分土層深度（0～80 cm），每20 cm一層，逐層收集土壤樣品放入鋁盒內(nèi)，每土層3個(gè)重復(fù)，稱(chēng)鮮質(zhì)量，后續(xù)帶回實(shí)驗(yàn)室105 ℃烘干備用。同時(shí)對(duì)各土壤深度內(nèi)的藜麥根系進(jìn)行采集，所取根系經(jīng)過(guò)孔徑1 mm網(wǎng)篩沖洗干凈，對(duì)沖洗干凈的根系進(jìn)行挑選。清理干凈后按照土層對(duì)藜麥根系進(jìn)行整理，裝入牛皮紙袋帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.3.2" 根系形態(tài)指標(biāo)測(cè)定

利用EPSON 10000XL根系掃描儀進(jìn)行根系圖片掃描，后續(xù)結(jié)合WinRHIZO分析軟件分析獲得藜麥根系總根長(zhǎng)、根系總表面積及根系總體積等相關(guān)參數(shù)。

1.3.3" 土壤樣品測(cè)定

1.3.3.1" 容重

土壤容重采用鋁盒法測(cè)定，計(jì)算公式如下［39］：

土壤容重（g/cm3）=M干n/V鋁。

式中：M干n為第n個(gè)烘干土壤樣品干重，g；V鋁為鋁盒體積，cm3。

1.3.3.2" 土壤含水量

將采集的土壤樣品放置烘箱中，在105 ℃將樣品烘干至恒定重量，土壤含水量計(jì)算公式如下［39］：

土壤含水量=（M1n-M2n）/（M2n-M0n）×100%。（2）

式中：M0n為第n個(gè)鋁盒凈重，g；M1n為第n個(gè)土壤樣品鮮重，g；M2n為第n個(gè)土壤樣品干重，g。

1.4" 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016軟件對(duì)藜麥根系指標(biāo)參數(shù)以及土壤水分相關(guān)數(shù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)歸納分析，用SPSS 23.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)性分析，并利用Origin 2021軟件進(jìn)行繪圖。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 不同質(zhì)地土壤下藜麥根系總根長(zhǎng)的垂直分布特征

由圖1可知，在不同質(zhì)地土壤下，藜麥根系總根長(zhǎng)在開(kāi)花期、灌漿期和成熟期均表現(xiàn)為隨著土層深度的增加逐漸降低。藜麥根系總根長(zhǎng)在0～20 cm土層深度最大，在60～80 cm土層深度最小，且在3個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期中根系總根長(zhǎng)主要分布在0～20 cm土層范圍內(nèi)。3種質(zhì)地土壤種植的藜麥根系總根長(zhǎng)表現(xiàn)為壤土gt;沙壤土gt;黏壤土。黏壤土試驗(yàn)地藜麥根系總根長(zhǎng)在692.66～2 631.63 cm之間；沙壤土試驗(yàn)地藜麥根系總根長(zhǎng)在723.94～2 717.49 cm之間；壤土試驗(yàn)地藜麥根系總根長(zhǎng)在923.48～3 190.38 cm 之間。如圖1所示，相同質(zhì)地土壤下，不同藜麥品種間根系總根長(zhǎng)差異明顯，在黏壤土試驗(yàn)地中根系總根長(zhǎng)蒙藜6號(hào)gt;1540藜麥gt;1537藜麥；在沙壤土和壤土試驗(yàn)地中藜麥根系總根長(zhǎng)均表現(xiàn)為1537藜麥gt;蒙藜6號(hào)gt;1540藜麥。成熟期不同質(zhì)地土壤下，壤土藜麥試驗(yàn)地內(nèi)1537藜麥根系總根長(zhǎng)最大，為3 190.38 cm；黏壤土藜麥試驗(yàn)地內(nèi)1537藜麥根系總根長(zhǎng)最小，為 1 453.92 cm。

2.2" 不同質(zhì)地土壤下藜麥根系總表面積的垂直分布特征

由圖2可知，在不同質(zhì)地土壤下，藜麥根系總表面積在開(kāi)花期、灌漿期和成熟期均表現(xiàn)為隨著土層深度的增加不斷減小。因藜麥根系屬淺根系植物，在水分需求的影響下，各個(gè)藜麥品種0～20 cm土層根系總表面積最大，在 60～80 cm土層根系總表面積最小。3種質(zhì)地土壤種植的藜麥根系總表面積表現(xiàn)為壤土gt;沙壤土gt;黏壤土。黏壤土試驗(yàn)地藜麥根系總表面積在171.86～631.46 cm2之間；沙壤土試驗(yàn)地藜麥根系總表面積在113.85～559.34 cm2之間；壤土試驗(yàn)地藜麥根系總表面積在155.11～643.82 cm2之間。在相同質(zhì)地土壤下不同藜麥品種間根系總表面積存在差異，由圖2可知，黏壤土試驗(yàn)地中根系總表面積表現(xiàn)為蒙藜6號(hào)gt;1537藜麥gt;1540藜麥；沙壤土和壤土試驗(yàn)地中根系總表面積均表現(xiàn)為1537藜麥gt;1540藜麥gt;蒙藜6號(hào)。成熟期不同質(zhì)地土壤下，壤土藜麥試驗(yàn)地內(nèi)1537藜麥的根系總表面積最大，為643.82 cm2；黏壤土藜麥試驗(yàn)地內(nèi)1540藜麥的根系總表面積最小，為365.32 cm2。

2.3" 不同質(zhì)地土壤下藜麥根系總體積的垂直分布特征

由圖3可知，在不同質(zhì)地土壤下，藜麥根系總體積在開(kāi)花期、灌漿期和成熟期均表現(xiàn)為隨著土層深度的增加逐漸減小。各藜麥品系在0～20 cm土層內(nèi)根系總體積均最大，在60～80 cm土層內(nèi)根系總體積均最小。3種質(zhì)地土壤種植的藜麥其根系總體積表現(xiàn)為壤土gt;沙壤土gt;黏壤土。黏壤土試驗(yàn)地藜麥根系總體積在3.59～13.54 cm3之間；沙壤土試驗(yàn)地藜麥根系總體積在3.75～13.20 cm3之間；壤土試驗(yàn)地藜麥根系總體積在3.80～14.73 cm3之間。由圖3可知，相同質(zhì)地土壤下不同品種藜麥根系總體積存在差異，在黏壤土試驗(yàn)地中根系總體積表現(xiàn)為蒙藜6號(hào)gt;1537藜麥gt;1540藜麥；在沙壤土和壤土試驗(yàn)地中根系總體積均表現(xiàn)為1537藜麥gt;1540藜麥gt;蒙藜6號(hào)。成熟期不同質(zhì)地土壤下，壤土藜麥試驗(yàn)地內(nèi)1537藜麥的根系總體積最大，為14.73 cm3；黏壤土藜麥試驗(yàn)地內(nèi)1540藜麥的根系總體積最小，為7.97 cm3。

2.4" 不同質(zhì)地土壤下藜麥試驗(yàn)地土壤含水量的狀況

由圖4可知，不同質(zhì)地土壤間土壤含水量變化特征存在差異，黏壤土和壤土藜麥田0～60 cm，隨土層深度的增加土壤含水量逐漸降低，80 cm 土層深度土壤含水量最大，分別為13.25%和13.79%；沙壤土藜麥田土壤含水量隨土層深度的增加不斷降低。隨著生育時(shí)期的不斷推進(jìn)，各土層間土壤含水量變化程度趨于平緩。藜麥生育期間土壤含水量平均值表現(xiàn)為黏壤土gt;壤土gt;沙壤土。黏壤土藜麥試驗(yàn)地土壤含水量在8.57%～13.25%之間；沙壤土藜麥試驗(yàn)地土壤含水量在6.01%～10.51%之間；壤土藜麥試驗(yàn)地土壤含水量在9.80%～13.79%之間。不同質(zhì)地土壤0～80 cm土層范圍內(nèi)，壤土質(zhì)地1537藜麥品系試驗(yàn)田在開(kāi)花期的平均土壤含水量最大，為13.79%；沙壤土質(zhì)地1540藜麥品系試驗(yàn)田在開(kāi)花期的平均土壤含水量最小，為8.75%。壤土質(zhì)地1537藜麥品系試驗(yàn)田在灌漿期的平均土壤含水量最大，為11.89%； 沙壤土質(zhì)地蒙

藜6號(hào)藜麥品系試驗(yàn)田在灌漿期的平均土壤含水量最小，為8.02%。壤土質(zhì)地1537藜麥品系試驗(yàn)田在成熟期的平均土壤含水量最大，為10.33%；沙壤土蒙藜6號(hào)藜麥品系試驗(yàn)田在成熟期的平均土壤含水量最小，為7.22%。

2.5" 不同質(zhì)地土壤下藜麥試驗(yàn)地土壤容重的狀況

不同質(zhì)地土壤藜麥試驗(yàn)地土壤容重變化狀況如圖5所示，黏壤土藜麥試驗(yàn)地內(nèi)土壤容重在 1.00～1.44 g/cm3之間，平均容重為1.26 g/cm3；沙壤土藜麥試驗(yàn)地內(nèi)土壤容重在1.09～1.74 g/cm3之間，平均容重為1.46 g/cm3；壤土藜麥試驗(yàn)地土壤容重在1.09～1.57 g/cm3之間，平均容重為 1.32 g/cm3。從土壤的緊實(shí)度來(lái)看，黏壤土和壤土屬于偏緊級(jí)別，沙壤土屬于過(guò)緊級(jí)別［40］。各個(gè)質(zhì)地土壤下，隨著土層深度增加，土壤容重呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)；不同質(zhì)地土壤0～80 cm土層范圍內(nèi)，沙壤土質(zhì)地1540藜麥品系試驗(yàn)田在開(kāi)花期的平均土壤容重最大，為1.53 g/cm3；壤土質(zhì)地1540藜麥品系試驗(yàn)田在開(kāi)花期的平均土壤容重最小，為1.19 g/cm3。沙壤土質(zhì)地1537藜麥品系試驗(yàn)田在灌漿期的平均土壤容重最大，為1.60 g/cm3；黏壤土質(zhì)地1540藜麥品系試驗(yàn)田在灌漿期的平均土壤容重最小，為1.21 g/cm3。沙壤土質(zhì)地1537藜麥品系試驗(yàn)田在成熟期的平均土壤容重最大，為 1.53 g/cm3；黏壤土質(zhì)地蒙藜6號(hào)藜麥品系試驗(yàn)田在成熟期的平均土壤容重最小，為1.19 g/cm3。

2.6" 不同質(zhì)地土壤下藜麥根系形態(tài)與土壤含水量及容重的相關(guān)關(guān)系

根系分布特征直接影響植物對(duì)土壤水分的利用情況，對(duì)植物地上部分生長(zhǎng)具有重要意義［41］。將

0～20 cm不同質(zhì)地土壤下藜麥根系參數(shù)與土壤含水量及土壤容重作相關(guān)性分析。結(jié)果（表2）表明，3種質(zhì)地土壤藜麥根系總根長(zhǎng)、根系總表面積、根系總體積與土壤含水量呈顯著正相關(guān)，表明藜麥根系總根長(zhǎng)、根系總表面積、根系總體積越大，土壤水分的利用率越大，根系的生長(zhǎng)會(huì)向土壤含水量高的區(qū)域延伸。除成熟期沙壤土根系總表面積外，3種質(zhì)地土壤下藜麥根系總根長(zhǎng)、根系總表面積、根系總體積與土壤容重呈顯著負(fù)相關(guān)。說(shuō)明黏壤土、沙壤土、壤土質(zhì)地上藜麥根系形態(tài)指標(biāo)在一定程度上能反映土壤含水量和土壤容重的大小。

3" 討論與結(jié)論

內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)惡劣的生長(zhǎng)環(huán)境限制了植物的生長(zhǎng)發(fā)育，藜麥作為耐寒、耐旱的作物具有龐大根系，根系結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定成為其生長(zhǎng)的重要支持［5］。藜麥根系對(duì)土壤質(zhì)地的變化非常敏感，它們能夠根據(jù)不同的土壤環(huán)境作出相應(yīng)的調(diào)整和適應(yīng)。當(dāng)藜麥生長(zhǎng)在較為疏松的土壤中時(shí)，其根系會(huì)發(fā)展得更加深入，以增加吸收水分的能力。而在黏質(zhì)土壤中，藜麥根系則會(huì)變得更加發(fā)達(dá)，以便更好地錨定生長(zhǎng)空間并吸收充足水分。這種適應(yīng)性生長(zhǎng)使得藜麥能夠在各種土壤條件下生存和繁衍，并且能夠充足利用土壤中的資源，因此研究植物根系結(jié)構(gòu)分布特征，對(duì)了解植物根系對(duì)水土的保持能力及生態(tài)穩(wěn)定具有重要意義［42］。在不同土壤質(zhì)地的影響下，藜麥根系會(huì)響應(yīng)土壤環(huán)境變化適應(yīng)性生長(zhǎng)，產(chǎn)生根系形態(tài)的變化。本研究中，藜麥垂直方向上根系形態(tài)分布特征在3種質(zhì)地土壤下均表現(xiàn)為壤土gt;沙壤土gt;黏壤土。不同質(zhì)地土壤對(duì)植物根系分布影響顯著，不同質(zhì)地土壤因其組成成分不同表現(xiàn)出的疏松程度、保水性、透氣性等不同，進(jìn)而對(duì)根系生長(zhǎng)產(chǎn)生直接影響［43］。藜麥在不同質(zhì)地土壤上生長(zhǎng)其根系總根長(zhǎng)、根系總表面積及根系總體積集中在0～20 cm土層范圍內(nèi)。這與邸楠等的研究結(jié)果［44-45］一致，即植物在一定土壤環(huán)境中適應(yīng)生長(zhǎng)一段時(shí)間后，根系難以向下伸長(zhǎng)，易分布在土壤表層。這些根系對(duì)表層土壤有較好的聯(lián)絡(luò)作用，可減少地表徑流和改善土壤結(jié)構(gòu)，對(duì)當(dāng)?shù)乇３炙廉a(chǎn)生積極作用［46-48］。

劉連華等的研究顯示，在整個(gè)生長(zhǎng)周期中，不同質(zhì)地土壤垂直方向上土壤含水量最高值較集中在深層，0～40 cm土層間較為接近［49-50］。本研究中，黏壤土和壤土藜麥田隨著土層深度的增加，土壤含水量均表現(xiàn)為先降低后增加的趨勢(shì)，沙壤土藜麥田土壤含水率隨土層深度的增加不斷降低，前人有相同的研究結(jié)果。和大多數(shù)植物一樣，藜麥根系隨土層深度的增加根系逐漸減少［51-54］。藜麥根系主要集中在0～20 cm土層中，可能由于40～60 cm土層存在鈣積層，限制了深層土壤水分的向上供應(yīng)，這與袁日萍等在黃土塬區(qū)對(duì)小麥、玉米土壤水分變化特征的研究結(jié)果［55］相同。賀建華等的研究顯示，0～60 cm土層深度內(nèi)，隨著土層深度增加土壤容重呈先增后降的趨勢(shì)［56-57］，本研究結(jié)果與之一致。在生育時(shí)期推進(jìn)過(guò)程中，土壤容重在灌漿期出現(xiàn)上升趨勢(shì)，在這一過(guò)程中土壤容重的變化導(dǎo)致土壤硬度增大，土壤容重的上升意味著土壤中空隙減少，空氣流通受到限制，根系在穿透土壤時(shí)遇到更大的阻力，進(jìn)而影響了藜麥根系伸長(zhǎng)速度的減慢并且根系逐漸變粗，這與易小波等在黃土高原南北樣帶對(duì)土壤容重的變異分析所得結(jié)果［58］相同。土壤水分協(xié)調(diào)適宜才可以被植物吸收利用，在不同質(zhì)地土壤下土壤含水量與土壤容重均表現(xiàn)為黏壤土gt;壤土gt;沙壤土，由于黏壤土中砂粒含量低，黏著性、黏結(jié)性強(qiáng)，礦質(zhì)養(yǎng)分豐富，水分吸附能力相對(duì)較強(qiáng)，說(shuō)明黏壤土保水性能最佳，適宜藜麥的根系生長(zhǎng)發(fā)育，這與王繼唯等的研究結(jié)果［59-61］相同。

不同質(zhì)地土壤藜麥根系總根長(zhǎng)、根系總表面積、根系總體積與土壤含水量及土壤容重呈顯著相關(guān)（成熟期沙壤土根系總表面積與土壤容重的相關(guān)性除外），說(shuō)明藜麥根系生長(zhǎng)對(duì)固土保水效應(yīng)有著重要影響。發(fā)達(dá)的藜麥根系能夠?qū)⑼寥谰o緊固定在一起，形成穩(wěn)定的土壤結(jié)構(gòu)。這種穩(wěn)定的土壤結(jié)構(gòu)能夠有效抵抗外界影響，防治水土流失，維護(hù)生態(tài)平衡。藜麥根系生長(zhǎng)能夠穿透較深的土壤層，疏松土壤，增加土壤透氣性和滲透性，不僅有助于改善土壤的物理性質(zhì)，還促進(jìn)了其他植物的生長(zhǎng)。同時(shí)，藜麥根系能夠吸收大量的水分，并將其儲(chǔ)存在根部和根莖部。當(dāng)環(huán)境條件適宜時(shí)，藜麥根系會(huì)釋放出儲(chǔ)存的水分，增加土壤含水量，這對(duì)于干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)尤為重要。因此，藜麥?zhǔn)且环N具有重要生態(tài)價(jià)值的農(nóng)作物。本研究對(duì)不同質(zhì)地土壤中藜麥根系垂直分布狀況進(jìn)行分析，探究藜麥在陰山北麓地區(qū)的根系分布特征及其與土壤含水量和土壤容重之間的相關(guān)性。因藜麥根系生長(zhǎng)受多重因素的影響，建議今后在武川地區(qū)不僅要加強(qiáng)土壤水分的研究，還要重視對(duì)不同質(zhì)地土壤藜麥根系其他形態(tài)指標(biāo)（交叉數(shù)、分支數(shù)、根系拓?fù)渲笖?shù)等）的研究，從而全面了解藜麥根系在不同質(zhì)地土壤下的發(fā)育機(jī)制。

綜上所述，本研究得出如下結(jié)論：（1）內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)，藜麥根系主要集中在0～20 cm土層深度內(nèi)。不同質(zhì)地土壤下藜麥根系總根長(zhǎng)、根系總表面積、根系總體積均表現(xiàn)為壤土gt;沙壤土gt;黏壤土，且隨土層深度的增加逐漸減小。藜麥根系總表面積為113.85～643.82 cm2之間，其中壤土質(zhì)地藜麥試驗(yàn)田內(nèi)1537藜麥的根系總表面積最大，為643.82 cm2。

（2）不同質(zhì)地土壤垂直方向上土壤含水量分布狀況存在差異。3種質(zhì)地藜麥試驗(yàn)田土壤含水量在6.01%～13.79%之間，土壤容重在1.00～1.74 g/cm3之間。黏壤土和壤土藜麥田在0～60 cm，隨土層深度的增加土壤含水量逐漸降低，80 cm 土層深度土壤含水量最大，分別為13.25%和13.79%；沙壤土藜麥田土壤含水量逐漸降低；土壤容重均先增加后降低。

（3）在0～20 cm土層深度內(nèi)，3種質(zhì)地土壤下藜麥根系總根長(zhǎng)、根系總表面積、根系總體積與土壤含水率均呈顯著正相關(guān)，除成熟期沙壤土根系總表面積外與土壤容重均呈顯著負(fù)相關(guān)。

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