三峽庫區消落帶幾種草地根系分布及土壤養分變化

鐘榮華, 鮑玉海, 賀秀斌, 高進長, 閻丹丹

(1.中國科學院 成都山地災害與環境研究所山地表生過程與生態調控重點實驗室, 成都610041; 2.中國科學院大學, 北京10004)

?

三峽庫區消落帶幾種草地根系分布及土壤養分變化

鐘榮華1,2, 鮑玉海1, 賀秀斌1, 高進長1,2, 閻丹丹1,2

(1.中國科學院 成都山地災害與環境研究所山地表生過程與生態調控重點實驗室, 成都610041; 2.中國科學院大學, 北京10004)

為明確三峽水庫消落帶典型草本植物根系分布及土壤養分的變化，在三峽腹地忠縣石寶鎮消落帶選取牛鞭草(Hemarthriaaltissima)、扁穗牛鞭草(Hemarthriacompressa)、雙穗雀稗(Paspalumpaspaeoides)和自然恢復草地，利用WinRhizo Pro.2009 c根系分析系統和常規統計方法對比研究了4種典型草地植物根系在土壤剖面分布及其對土壤剖面養分的影響。結果表明：四種草地的根系大部分都分布在0—5 cm土層中，根長密度(Root length density，RLD)、根面積比(Root area ratio，RAR)均沿土壤深度程冪函數遞減分布。植被及其根系的存在對土壤養分的剖面分布有重要影響。裸地的土壤有機碳(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雜草地的全量養分大都要高于其他草地。四種草地類型的RLD，RAR與SOC、總N含量均有顯著(p<0.05)或極顯著(p<0.01)相關。可見本研究涉及幾種植物的根系對土壤養分分布有重要影響。研究結果可以為三峽水庫消落帶植被恢復和水土保持提供一定的依據。

根系分布; 土壤養分; 植被恢復; 三峽水庫; 消落帶

水庫消落帶是指由于水位季節性漲落而使水庫周邊被淹沒土地周期性出露水面的一段特殊區域，通常指水庫最低水位線至最高水位線之間的地貌單元，是水陸生態系統的交錯地帶[1]。三峽水庫消落帶是三峽庫區的重要組成部分，其生態、環境的健康是庫岸穩定和水庫安全運行的重要保障[2]。按照三峽水庫調度計劃，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)，從而庫區兩岸長時期形成垂直落差高達30 m、總面積將近349 km2的消落帶[3]。由于三峽水庫消落帶水位高差大(30 m)，淹沒時間長(超過半年)，反季節調節，再加上面積大、分布區域廣且周邊城鎮密集[4]，對消落帶的土壤、植被、地貌等都造成了較大影響，導致消落帶植被退化消亡[5-6]，土壤侵蝕與泥沙淤積過程強烈[7-9]，土壤退化嚴重[9-11]，地貌極其不穩定[12]，進而威脅庫區生態環境和生活生產安全[13]。因此重建三峽水庫消落帶的植被、控制土壤侵蝕是保障庫岸穩定和水庫安全運行的必然選擇[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，其一方面通過根系在土體中交錯、穿插，網絡串聯固持土壤，另一方面通過改善土壤的物理性質，如滲透性、含水率等來提高土壤自身的水力學性質，從而提高土壤抗沖性、抗蝕性，最終增強土體的抗侵蝕能力[15-17]。同時作為連接植物和土壤的紐帶，根系對土壤中養分向植物體的輸送以及在土壤中的運移有重要影響[18-20]。研究消落帶植物的根系特征對認識消落帶的土壤、植被演化規律及植被重建具有重要的科學意義。盡管已有一些研究探討了三峽消落帶植物根系對土壤抗侵蝕性能、物理性質及酶活性的影響[21-25]，對于消落帶人工恢復重建植被和自然恢復植被的根系分布特征及其對土壤養分的影響研究則少有報道。因此，本文選取三峽水庫忠縣石寶鎮消落帶坡度為0°、坡向類似的三種人工恢復草本及近似自然恢復消落帶草本為對象，研究其根系沿土壤剖面的分布特征及其對土壤養分的影響，并分析消落帶干濕交替變化對根系及土壤養分的可能影響，以期為三峽水庫消落帶的植被重建提供依據。

圖1 三峽消落帶水位變化

1 材料與方法

1.1 研究區概況

忠縣石寶鎮地處重慶市東北部三峽庫區腹心地帶(東經107°32′—108°14′，北緯30°03′—30°35′)。距離忠縣縣城32 km,地處忠縣、石柱、萬州三縣(區)交界處。境內低山起伏，溪河縱橫交錯，屬典型的丘陵地貌，出露巖層為侏羅紀沙溪廟砂頁巖，土壤類型有紫色土、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%。該區域地處暖濕亞熱帶東南季風區，溫熱寒涼，四季分明，雨量充沛，日照充足，年均降雨量1 150 mm，年均溫19.2℃[11]。消落帶回水區內地形起伏較大，易風化巖層出露較多，淹水前多為水稻田和旱地，因夏季降雨多且集中，加之庫水、波浪沖刷劇烈，水土流失極其嚴重[7]。受人為清庫和初期水淹的影響，消落帶內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型。

1.2 樣地設置及采樣

于2013年5月中旬消落帶退水后，在石寶鎮共和村消落帶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種人工恢復草和自然恢復雜草(Natural recovery grasses)4條消落帶樣帶。其中3種人工恢復草本種植于2007年，從2010年10月三峽水庫首次達到175 m蓄水后，經受了3 a的周期性淹沒和暴露，長勢良好，覆蓋度均在90%以上；自然恢復雜草主要優勢種群為狗牙根，覆蓋度90%以上。各樣帶地形地貌類似，均為平坡，土壤類型為紫色土，土壤質地主要為壤質黏土。四種草本類型各選取一5 m×2 m樣帶，四條樣帶相鄰。在各樣帶按S型曲線選取5個樣點，選擇健壯的植株，去除植株的地上部分后，在每個樣點用國產XDB0 307單一根鉆(內徑10 cm，一次采樣長度15 cm)以植株為中心點，圓心與中心點重合，沿著植株豎直向下鉆取取樣。按根據現場挖坑及鉆樣觀測，消落帶173 m高程處絕大多數的根系都分布于0—20 cm土層，故本研究在用根鉆取樣時每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個重復，共采土壤—根系復合樣品60個。再在四條草本植物樣帶周邊隨機選取地形地貌相似的5個裸地樣點，每個樣點同樣分層取樣至25 cm深，每層3個重復，將5個樣點土壤合為一個作為裸地樣，共采集裸地土壤樣品15個。將樣品去除有機殘體、雜質等，編號，裝封口袋帶回實驗室分析。

1.3 根系提取與分析

將帶回實驗室的土樣置于0.5 mm的尼龍網篩內進行反復沖洗，直至洗出所有根系。根系沖洗過程中發現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Epson Twain Pro 掃描儀中在400 dpi下進行灰度掃描獲取根系形態圖像，然后用WinRhizo Pro.2009 c系統分析根系的長度、體積、表面積、直徑和根尖數量等指標。利用分析結果計算各根系指標：根長密度，即單位土體內根系總長(cm/cm3)；根面積比，即單位面積土體內根系面積所占比例。

1.4 土壤養分測定方法

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

1.5 數據處理

所有數據采用SPSS 20.0進行統計分析，顯著性運用最小極差法分析，用Origin 8.6軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 根系在土壤中的垂直分布特征

根系的根長密度，即單位土壤體積中所含根系的總長度，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顯示不同草本類型的根長密度均隨土壤深度的增加而急劇減少。各草本類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，均是雙穗雀稗根長密度最大，其次是扁穗牛鞭草和牛鞭草，自然恢復雜草最小。在15～20 cm土層中，扁穗牛鞭草的根長密度最大，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密度均較小，其大小順序為牛鞭草>扁穗牛鞭草>雙穗雀稗>自然恢復雜草。三種人工恢復草本在0—5，5—10，10—15 cm土層的根長密度分布與自然恢復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密度差異不顯著。在15—20，20—25 cm土層中，均表現為牛鞭草、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雜草差異不顯著。在整個0—25 cm土層中，四種草本類型在不同土層中的分布有顯著性差異，三種人工恢復草本的總根長均要大于自然恢復雜草。根面積比(RAR)反映根系面積在土壤中所占比例，其大小對土壤物理性質和根系對土壤養分的吸收有重要影響。研究區四種不同草本類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，大小表現為扁穗牛鞭草>自然恢復雜草>牛鞭草>雙穗雀稗。而在5—25 cm土層中，四種草本類型的根面積比均不超過0.004，進一步說明它們的根系主要分布在表層0—5 cm中，而后迅速減少。各種草本類型的根長密度和根面積比隨土層深度的增加均呈遞減趨勢，通過對根長密度、根面積比與土層深度進行擬合分析，發現其遵從冪函數分布，表達式為：

y=axb

(1)

式中:y——根長密度或根面積比；x——土壤深度；a，b——方程率定參數。各草本類型的擬合關系程如下表，相關指數均較高，表明根長密度、根面積比與土層深度均具有較好的冪函數關系，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分變化

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

其中SOC和總N含量均呈現為表層(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草地相當，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草地(0—15 cm土層)中全P含量顯著高于其他土地類型。全K含量也是扁穗牛鞭草地和自然恢復草地較高，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，而全K并沒有明顯變化趨勢。總體上植被的存在對SOC和總N含量的剖面分布影響明顯，而對全P和全K的影響并不顯著。

表1 四種草本類型的根長密度、根面積比與土層深度的擬合關系

圖3 不同草本覆蓋下土壤養分剖面分布變化

2.3 根系與土壤剖面養分相關分析

作為連接植物和土壤的紐帶，根系對土壤中養分向植物體的輸送以及在土壤中的運移有重要影響[19]。土壤養分和根長密度的相關性分析(表2)顯示不同植被覆蓋下RLD，RAR與SOC、總N含量的相關性均達到了顯著(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的相關性不是很強。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，但與全K相關性不顯著。自然雜草地根系與各土壤全量養分及養分之間相關性均達到顯著或極顯著水平。裸地的土壤全量養分之間除SOC與總N含量之間相關性顯著外，其他養分之間相關性均不顯著。

3 討 論

3.1 不同植物的根系分布特征

由于物種和生長環境的差異，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超過25 cm，而有研究表明消落帶上部根系伸展深度可達30 cm以上[22]，可能是因為消落帶在水淹脅迫影響植物根系的生長發育，加之庫水對土壤的不斷沖刷，土層變淺，根系暴露，分布深度變淺。而根長密度和根面積比隨土層深度主要成冪函數減少，這與李勇[17]、韓鳳朋[19]、李建興[23]等人的研究結果認為根系分布隨土層深度呈指數函數分布相似，卻又有所差異。這有可能是因為本研究的消落帶根系在土壤面中的分布較淺，大部分根系分布在0—10 cm表層有關，導致根系在剖面呈冪函數分布。

表2 土壤養分和根長密度(RLD)、根面積比(RAR)的相關性分析

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

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，自然恢復草地最低，而RAR則是扁穗牛鞭草>自然恢復雜草>牛鞭草>雙穗雀稗，這主要是由于不同草本根系的直徑粗細和根系數量差別導致計算的RAR值與根長密度分布相異。

3.2 不同植被覆蓋下的土壤養分

如圖3所示，不同植被覆蓋下，土壤全量養分的剖面分布不盡相同。其中與裸地相比，四類草地的土壤有機碳和總N含量明顯要高，而全K、全P卻并沒有顯著差異。這主要是因為植物的存在可以提供較多的植物殘體和腐殖質，其分解和轉化產生有機質[27]，加上根系的周轉[5]，因而同一小區域有植物覆蓋地的土壤有機碳含量自然比裸地要高。而氮在土壤中主要以無機態氮形式存在(95%以上)，土壤全N與土壤有機碳含量存在顯著的相關性，所有影響土壤有機碳(有機質)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分，氮素隨徑流流失、淋溶流失降低。因此有機質含量高的四種草地，其土壤總N的含量也高。而土壤P，K大部分以無機形態存在，其含量的高低主要與母質、土壤水熱條件及土壤的發育程度有關[26]，因此裸地與草地比較，土壤全K、全P含量并沒有顯著的差別。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草地的土壤全量養分要高于其他草地和裸地，這可能是因為在本文研究區內，扁穗牛鞭草及自然草地中狗牙根長勢較好，植被茂密，有助于消弱降雨徑流和庫水對土壤的淋溶和沖刷，減少養分的流失。

3.3 根系對剖面養分分布的影響

根系的存在可以改善土壤環境，加快土壤養分的運移速率，同時通過吸收使養分在植物體內累集，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草地的根面積比要顯著大于其他草地(圖2 b)，這也是導致圖3中扁穗牛鞭草地和自然草地土壤養分在大部分土層中相較其他草地要高的原因之一。圖3顯示與無根系的裸地相比，各個土層有根系的四種草地的土壤有機碳和總N含量明顯要高，說明根系對養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碳、總N和全P大都具有顯著或極顯著的正相關性(除牛鞭草地不顯著外)，進一步說明根系對土壤養分的有重要影響，這與韓鳳鵬等人的研究結果相吻合[19]。不過除自然恢復雜草外，其他植被類型下的土壤全K含量與根系及其他養分指標相關性不顯著，甚至還出現了負相關，這有可能與消落帶干濕交替環境變化影響土壤K含量有關。關于消落帶干濕交替對土壤養分的影響機制還需要進一步探討。

3.4 植被恢復方式對土壤養分的影響

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

當然，本文僅對消落帶173 m高程處的四種草地進行研究，難以反映淹水強度對植物根系和土壤養分的影響。三峽水庫消落帶不同高程處草地對應不同淹水強度植物根系和土壤養分的變化還有待日后進一步研究。

4 結 論

1) 植物根系在土壤剖面的分布因植物種類及生長環境的變化而有所差異。通過對三峽水庫消落帶牛鞭草、扁穗牛鞭草和雙穗雀稗三種人工恢復草本和自然恢復雜草根系的對比研究發現，四種草本類型的根系大部分都分布在0—5 cm土層中，根長密度、根面積比均沿土壤深度程冪函數遞減分布。不同草本類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土壤養分的剖面分布有重要影響。不同植被覆蓋下，土壤不同養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雜草地的全量養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草地(0—15 cm土層)中全P含量顯著高于其他土地類型。

3) 四種草地類型的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。牛鞭草根系與全P、全K的相關性不明顯，扁穗牛鞭草地和雙穗雀稗地根系、SOC與全P顯著相關，但與全K相關性不顯著，自然雜草地根系與各土壤全量養分及養分之間相關性較強。

[1] 艾麗皎,吳志能,張銀龍.水體消落帶國內外研究綜述[J].生態科學,2013,32(2):259-264.

[2] 張虹.三峽庫區消落帶土地資源特征分析[J].水土保持通報,2008,28(1):46-49.

[3] Ye Chen, Li Siyue, Zhang Yulong, et al. Assessing soil heavy metal pollution in the water-level-fluctuation zone of the three gorges reservoir, China[J]. Journal of Hazardous Materials,2011,191(1/3):366-372.

[4] 周永娟,仇江嘯,王姣，等.三峽庫區消落帶生態環境脆弱性評價[J].生態學報,2010,30(24):6726-6733.

[5] Ye Chen, Zhang Kerong, Deng Qi, et al. Plant communities in relation to flooding and soil characteristics in the water level fluctuation zone of the three gorges reservoir, China[J]. Environmental Science and Pollution Research,2013,20(3):1794-1802.

[6] Zhang Zhiyong, Wan Chenyan, Zheng Zhiwei, et al. Plant community characteristics and their responses to environmental factors in the water level fluctuation zone of the three gorges reservoir in China[J]. Environmental Science and Pollution Research,2013,20(10):7080-7091.

[7] 鮑玉海,賀秀斌.三峽水庫消落帶土壤侵蝕問題初步探討[J].水土保持研究,2011,18(6):190-195.

[8] Bao Yuhai, Tang Qiang, He Xiubin, et al. Soil erosion in the riparian zone of the three gorges reservoir, china[J]. Hydrology Research,2013:doi:10.2166/nh.2013.291.

[9] Tang Qiang, Bao Yuhai, He Xiubin, et al. Sedimentation and associated trace metal enrichment in the riparian zone of the three gorges reservoir, China[J]. Science of the Total Environment,2014,479/480:258-266.

[10] Ye Chen, Cheng Xiaoli, Zhang Quanfa. Recovery approach affects soil quality in the water level fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir, China:implications for revegetation[J]. Environmental Sciences and Pollution Research，2014,21(3):2018-2031.

[11] 常超,謝宗強,熊高明，等.三峽水庫蓄水對消落帶土壤理化性質的影響[J].自然資源學報,2011,26(7):1236-1244.

[12] 張信寶.關于三峽水庫消落帶地貌變化之思考[J].水土保持通報,2009,29(3):1-4.

[13] Yuan Xinzhong, Zhang Yuewei, Liu Hong, et al. The littoral zone in the three gorges reservoir, china:Challenges and opportunities[J]. Environmental Science and Pollution Research,2013,20(10):7092-7102.

[14] 王業春,雷搖波,張搖晟.三峽庫區消落帶不同水位高程植被和土壤特征差異[J].湖泊科學,2012,24(2):206-212.

[15] Adhikari A R, Gautam M R, Yu Zhongbo, et al. Estimation of root cohesion for desert shrub species in the lower colorado riparian ecosystem and its potential for streambank stabilization[J]. Ecological Engineering,2013,51:33-44.

[16] Zhou Zhengchao, Shangguan Zhouping. Soil anti-scouribility enhanced by plant roots[J]. Journal of Integrative Plant Biology,2005,47(6):676-682.

[17] 李勇,徐曉琴,朱顯謨，等.植物根系與土壤抗沖性[J].水土保持學報,1993,7(3):11-18.

[18] Upson M A, Burgess P J. Soil organic carbon and root distribution in a temperate arable agroforestry system[J]. Plant and Soil,2013,373(1/2):43-58.

[19] 韓鳳朋,鄭紀勇,張興昌.黃土退耕坡地植物根系分布特征及其對土壤養分的影響[J].農業工程學報,2009,25(2):50-55.

[20] 王彥麗.不同植被恢復措施下剖面根系與SOC的分布特征[J].水土保持研究,2013,20(6):19-23，43.

[21] Tenten N, Zeng Bo, Kazda M. Soil stabilizing capability of three plant species growing on the three gorges reservoir riverside[J]. Journal of Earth Science,2010,21(6):888-896.

[22] 李建興,何丙輝,諶蕓.不同護坡草本植物的根系特征及對土壤滲透性的影響[J].生態學報,2013,33(5):1535-1544.

[23] 李建興,諶蕓,何丙輝，等.不同草本的根系分布特征及對土壤水分狀況的影響[J].水土保持通報,2013,33(1):81-87.

[24] 諶蕓,祝亞軍,何丙輝.三峽庫區狗牙根根系固坡抗蝕效應研究[J].水土保持學報,2010,24(6):42-45.

[25] 李彥杰,劉仁華,楊俊年，等.水淹脅迫下三峽庫區野生狗牙根根系酶活性變化[J].水土保持研究,2014,21(3):288-292.

[26] 楊劍虹.土壤農化分析與環境監測[M].北京:中國大地出版社,2008:26-75.

[27] 黃昌勇,徐建明.土壤學[M].3版.北京:中國農業出版社,2010.

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

中國科學院西部行動計劃項目(KZCX2XB309-02);國家自然科學青年基金(41201272);國家科技支撐計劃(2011BAD31B03);中國科學院西部之光人才培養計劃一般項目

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