三峽庫區紫色土坡耕地草本地埂植物根系分布及抗拉力學特征

周 萍, 文安邦, 嚴冬春, 史忠林, 龍 翼

(中國科學院 水利部 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, 四川 成都 610041)

試驗研究

三峽庫區紫色土坡耕地草本地埂植物根系分布及抗拉力學特征

周 萍, 文安邦, 嚴冬春, 史忠林, 龍 翼

(中國科學院 水利部 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, 四川 成都 610041)

[目的] 探究三峽庫區紫色土坡耕地3種草本地埂植物根系分布及抗拉特征，為揭示地埂植物根系固結地埂提供理論依據和數據支持。[方法] 以三峽庫區自然恢復的蓑草、人工種植的韭菜和蠶豆這3種草本地埂植物根系為研究對象，對比分析其根系在不同地埂土壤深度的分布規律及根系抗拉特性。[結果] (1) 在0—40 cm深度土壤中3種草本地埂植物根系直徑變化表現出：蠶豆根系>韭菜根系>蓑草根系。3種草本地埂植物根系直徑與地埂土壤的土層深度間服從指數函數關系。(2) 在0—40 cm地埂土層深度范圍內，韭菜根系生物量與蓑草根系和蠶豆根系生物量之間存在顯著性差異(p<0.05)，韭菜和蠶豆地埂植物根系生物量隨土層深度的增加而逐漸減小，蓑草地埂植物根系生物量隨土層深度的增加先增加后減小。(3) 3種草本地埂植物根系的單根平均抗拉力次序為蠶豆根系(10.53 N)>蓑草根系(6.03 N)>韭菜根系(4.51 N)，3種地埂植物根系單根抗拉力與根徑呈冪函數關系(p<0.05)。3種地埂植物根系的抗拉強度表現為蓑草根系(45.91 MPa)>蠶豆根系(18.02 MPa)>韭菜根系(12.20 MPa)。(4) 3種草本地埂植物根系黏聚力變化順序為：蓑草根系(0.013 1 kPa)>蠶豆根系(0.009 4 kPa)>韭菜根系(0.005 5 kPa)且3種地埂植物根系黏聚力與土層深度呈指數函數關系(p<0.01)。[結論] 自然恢復的蓑草地埂在三峽庫區較其他兩種人工種植的地埂植物有更好的固結地埂效果，從而有效控制坡面土壤侵蝕和水土流失。草本植物固結地埂可為三峽庫區坡耕地治理提供新思路。

三峽庫區坡耕地; 草本地埂植物; 根系分布; 根系抗拉特征; 根系黏聚力

文獻參數： 周 萍, 文安邦, 嚴冬春, 等.三峽庫區紫色土坡耕地草本地埂植物根系分布及抗拉力學特征[J].水土保持通報，2017,37(3)：1-6.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.03.001； Zhou Ping, Wen Anbang, Yan Dongchun, et al. Roots distribution and tensile properties of herbages on hedge of sloping cultivated lands of purple soils in Three Gorges Reservoir region[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(3)：1-6.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.03.001

近年來，植物措施被廣泛應用于邊坡防護、水土流失治理及生態防護等生態工程中[1]。植物根系可在土壤中形成交錯密布的根系網絡，根系對土體起到加筋作用，從而提高了土體的強度，達到固結土體的目的，有效發揮了植物的固土抗蝕作用[2]。植物根系可以改變土壤結構，增強土壤抗沖蝕性，提高土體的穩定性。植物根系加固土壤的力學原理研究始于19世紀80年代[3]，當根土復合體受到剪切力時根土發生錯動，根系通過根土界面的摩擦作用，把土中的剪應力轉化成為根的拉應力，從而增強了根土復合體的抗剪強度，進而具有了固結土壤的能力。因此，根系與土體結合的緊密程度和根系抗拉阻力是固結土壤的關鍵因素[4]。近年來對根系固土研究主要集中在對根土界面摩阻特性和根土復合體抗剪強度上，宋維峰等[5]將摩擦阻力引入到根系與土體界面之間的相互作用，提出了根土界面摩擦系數的概念，楊亞川等[6]、劉國彬等[7]研究了草本植物根系的抗剪強度，其結果表明植物細根具有較強的抗拉力，張欣等[8]分析了檸條、沙柳等灌木根系對提高土體抗剪強度的作用。而針對植物根系抗拉力學特性的研究相對較少[9-10]。根系對土壤黏聚力的增強效應是評價根系固土能力的重要指標[11]。對植物根系抗拉強度的研究能較好地解釋植物根系網絡固土機理。但目前對紫色土坡耕地草本植物根系對地埂土壤的固結作用及影響因素的研究報道不多。因此，本文擬選取三峽庫區坡耕地自然恢復地埂植物蓑草(Eulaliopsisbinata)和人工種植地埂植物韭菜(Alliumtuberosum)和蠶豆(Viciafaba)根系為研究對象，對3種草本植物根系分布特征及根系抗拉特征進行研究，以期為三峽庫區坡耕地地埂植物篩選、坡耕地水土流失控制和坡耕地治理提供理論依據和數據支持。

1 研究區概況及研究方法

1.1 研究區概況

研究區位于三峽庫區水土保持與環境研究站(107°3′—108°14′E， 30°03′—30°35′N)附近。該區屬亞熱帶東南季風區，雨量充沛，年降水量1 100～1 400 mm，降水多集中在4—10月，占全年的70%以上;年日照時間1 327 h，太陽總輻射能347 kJ/m2，無霜期340 d，年均溫18.2 ℃，≥10 ℃的年積溫5 891.4 ℃，相對濕度80%，海拔117～1 680 m。該區巖層為侏羅系沙溪廟組砂巖、粉砂巖和泥巖，以中性紫色土為主，三峽庫區紫色土的土壤有機質含量均值為6.76 g/kg，全氮含量均值為0.98 g/kg，土壤pH值為7.66，陽離子交換率均值為32.82 cmol/kg。土壤容重為1.34 g/cm3，土壤顆粒組成為2～0.2 mm粒徑的土壤顆粒占13.53%，0.2～0.02 mm粒徑占37.73%，0.02～0.002 mm粒徑占30.38%，<0.002 mm粒徑占18.36%。紫色土富含鉀、鈣、錳、鐵等礦質元素，耕地土層厚度一般在0.3～0.6 m。該區域內土地利用方式有旱地、水田、林地等，坡面耕作方式以順坡耕種為主，主要種植作物有玉米(Zeamays)、紅薯(Ipomoeabatatas)、黃豆(Glycinemax)、花生(Arachishypogaea)、柑橘(Citrusreticulata)等。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地選擇和樣品采集 在踏查典型坡耕地坡面的基礎上，根據典型性和代表性原則選擇坡耕地地埂上生長的自然恢復地埂植物蓑草和人工種植地埂植物韭菜和蠶豆為研究對象，采集這3種典型地埂植物根系樣品，樣品采集時間為2015年7月。選擇健壯的植株去除植株的地上部分后，在每個樣點用環刀沿著植株豎直向下取樣。草本地埂植物的根系基本分布于0—40 cm土層范圍，用環刀取樣時每10 cm取1層土樣，分4層取樣。每個樣點重復取樣3次。將采集的樣品攤于塑料布上，用鑷子仔細把根系揀出、揀盡，并去除樣品中其余雜質，然后將根系樣品分別編號后保存于自封袋中帶回實驗室備用。

1.2.2 根系力學性質測定 為了探究地埂植物根系的力學性質，進行了地埂植物單根的抗拉試驗。將新鮮坡耕地地埂植物蓑草、韭菜和蠶豆根系洗凈后擦干，在實驗室冰箱4 ℃環境中冷藏保存并盡快測試，以保證根系材料的新鮮狀態。在根系力學性質測定前，先用游標卡尺在待測的根段上選取3個部位分別測量其根徑，取其平均值作為該根段的根徑。根系抗拉試驗采用試制的根系抗拉試驗裝置，抗拉強度σe(MPa)由下式計算得到：

σe=Pmax/(πd2/4)=4Pmax/(πd2)

(1)

式中：Pmax——根系的極限抗拉力(N)；d——在斷裂處兩端用游標卡尺測量根系的直徑，取兩者的平均值作為斷裂處的根徑d(mm)。為了消除夾持力對根系抗拉力學性質的影響，本研究去除根系抗拉試驗裝置夾持器附近斷裂的根系抗拉力值。

1.2.3 根系黏聚力計算 根系對土壤抗剪的增強作用采用當前國際上流行的Wu氏模型估算[3,12]。根據Wu氏模型，根系對土壤抗剪強度的增加值，即根系黏聚力(Cr,kPa)為：

Cr=1.2×Tr(Ar/As)

(2)

式中：Tr——土壤剪切面上所有根系的平均抗拉強度(MPa)；As——根系在剪切面上的總橫截面積(m2)；As——土壤剪切面總面積(m2)；Ar/As——根面積比(RAR)，即根系總橫截面積與土壤剪切面總面積之比。

1.2.4 數據統計分析 對試驗數據采用單因素方差分析(ANOVA)檢驗不同植物類型地埂土壤及不同土層地埂土壤抗沖性及抗剪強度的差異。統計分析皆在SPSS 18.0統計分析軟件中進行。

2 結果與分析

2.1 3種草本地埂植物根系直徑在不同地埂土層深度分布特征

三峽庫區坡耕地蓑草和韭菜地埂植物根系直徑隨著地埂土層深度的增加表現出先增大后減小的趨勢，而蠶豆地埂植物根系的直徑隨著地埂土層深度的增加而逐漸減小。在0—40 cm深度的地埂土壤中，3種草本地埂植物根系直徑變化表現出：蠶豆根系>韭菜根系>蓑草根系。蠶豆根徑平均值為0.905 mm，韭菜根系平均值為0.673 mm，蓑草根系根徑平均值為0.419 mm，可以看出人工種植的地埂植物根系較自然恢復的地埂植物根系粗。蓑草和韭菜地埂植物根系的直徑在0—20 cm深度的地埂土壤中主要是較粗根系，而蠶豆地埂植物根系的直徑在0—10 cm深度的地埂土壤中主要是較粗根系(圖1)。在0—10 cm土層中，蠶豆人工草本地埂植物根系的直徑與韭菜和蓑草地埂植物根系的直徑存在顯著性差異(p<0.05)，在10—20 cm深度的土層中，3種地埂植物根系的直徑間均存在顯著性差異(p<0.05)，而在20—30和30—40 cm深度的土層中，3種地埂植物根系的直徑間均不存在顯著性差異(p>0.05)。同時，3種草本地埂植物根系的直徑在地埂土壤的不同土層深度中均具有顯著性差異(p<0.05)。通過對3種草本地埂植物根系直徑與地埂土壤的土層深度進行擬合分析，發現均遵從指數函數分布(表1)，這與李建興等[13]的研究結果一致。

圖1 三峽庫區3種草本地埂植物根系 直徑在地埂土壤中的分布特征表1 3種草本地埂植物根系直徑與地埂土壤深度關系

地埂植物類型采樣個數地埂植物根系直徑/mm擬合方程R2P蓑草40D=0.6619e-0.198H0.6073<0.05蠶豆42D=1.6616e-0.260H0.9978<0.05韭菜48D=0.9525e-0.148H0.6259<0.05

2.2 地埂植物根系生物量在不同地埂土層深度分布特征

植物根系在地埂土壤中的穿插、纏繞，根系與地埂土壤形成特殊的根—土復合體，能夠增強地埂土壤的穩定性。根系形態決定了根系在土壤中的分布和效果[14]。如圖2所示，在0—40 cm深度的地埂土壤中，人工種植的地埂植物韭菜和蠶豆根系生物量分別為107.74±1.74，95.52±1.16 g/m2，自然恢復的地埂植物蓑草根系生物量為98.08±1.02 g/m2，顯著性檢驗結果表明，在0—40 cm地埂土層深度范圍內，韭菜根系生物量與蓑草根系和蠶豆根系生物量之間存在顯著性差異(p<0.05)。3種草本地埂植物在不同地埂土層深度的根系生物量變化存在差異，韭菜和蠶豆地埂植物根系生物量表現為隨著土層深度的增加而逐漸減小趨勢，而蓑草地埂植物根系生物量隨著土層深度的增加呈現出先增加后減小的趨勢，在10—20 cm深度的地埂土壤中其根系生物量達到最大值。3種草本地埂植物根系均為須根型，根系分布深度主要集中在0—20 cm土層深度范圍內。在0—10和10—20 cm土層深度，3種草本地埂植物根系生物量變化為：蠶豆根系>韭菜根系>蓑草根系，這主要是因為蠶豆屬于豆科植物，蠶豆根瘤菌主要分布在0—20 cm深度土層，在0—20 cm深度土層蠶豆根系的生物量占總生物量的83%。韭菜根系的根徑較粗，其根系主要分布在0—30 cm深度的地埂土壤中。而蓑草根系生物量在10—20 cm深度的地埂土壤中所占比例最大。

注：不同小寫字母表示同一地埂土壤深度不同草本地埂植物根系生物量在p<0.05水平存在顯著差異。

圖2 三峽庫區3種草本地埂植物根系生物量分布特征

2.3 3種草本地埂植物根系抗拉性能

根系固土力學性能離不開根系自身抗拉力學性能[15]。具有較大抗拉強度的根系將有助于提高植物對土壤的固結能力，對單根的生物力學性能研究是根系固土研究的基礎，也是評價不同植物固土能力的重要指標。地埂植物根系通過與土壤相互作用發揮自身的抗拉強度，從而達到固持土壤，維持埂坎穩定性的效果。如圖3所示，庫區3種草本地埂植物根徑范圍為0.23～1.42 mm，單根抗拉力范圍為1.9～16.70 N，3種草本地埂植物根系的單根平均抗拉力次序為蠶豆根系(10.53 N)>蓑草根系(6.03 N)>韭菜根系(4.51 N)，但在不同根徑級內3種草本根系的抗拉力大小次序不盡相同。3種地埂植物根系單根抗拉力與根徑呈冪函數關系(p<0.05)，3種草本地埂植物根系的單根抗拉力與根徑的相關性都達到0.97以上。

圖3 3種地埂植物根系單根抗拉力與根徑關系

如圖4所示，3種草本地埂植物根系的單根抗拉強度范圍為10.52～74.65 MPa，3種地埂植物根系的抗拉強度表現為蓑草根系(45.91 MPa)>蠶豆根系(18.02 MPa)>韭菜根系(12.20 MPa)。蓑草根系的抗拉強度最高，主要是因為蓑草根徑變化范圍較小，為0.23～0.61 mm，平均根徑為0.41 mm，韭菜根系由于含水量較高，因此單根抗拉強度較低。

圖4 3種地埂植物根系單根抗拉強度與根徑關系

從試驗結果可知，地埂植物根系的抗拉強度越強，越有利于緩沖埂坎土壤的下滑力，提高根系固土能力，從而增加地埂的穩定性。因此，自然恢復的蓑草地埂的穩定性最高，其次為人工種植的蠶豆地埂和韭菜地埂。通過對3種草本地埂植物根系的直徑與單根抗拉強度進行擬合分析，發現均服從冪函數分布規律(p<0.05)，且蓑草的蠶豆地埂植物根系的直徑與單根抗拉強度的相關系數達到0.98以上，韭菜地埂植物根系的直徑與單根抗拉強度的相關系數為0.81。這表明，隨著地埂植物根系直徑的加粗，單根抗拉強度均呈遞減趨勢，自然恢復的蓑草地埂植物根系減小幅度最快，其次為蠶豆根系，減幅最小的為韭菜根系。

2.4 3種草本地埂植物根系的黏聚力變化特征

根系面積比(root area ratio, RAR)即單位面積土體內根系面積所占比例。如圖5所示，不同地埂土壤深度3種草本地埂植物根系比表面積隨著地埂土壤深度的加深不斷降低。在0—40 cm深度的地埂土壤深度范圍內，3種草本地埂之屋根系比表面積平均值變化為：蠶豆地埂(0.000 51)>韭菜地埂(0.000 40)>蓑草地埂(0.000 28)。這主要與地埂植物根系直徑有關。通過對地埂植物根系比表面積與地埂土層深度進行擬合回歸可知，3種地埂植物根系面積比與土層深度呈指數函數關系(p<0.01)。

圖5 不同地埂土壤深度3種草本地埂植物根系比表面積特征

運用Wu氏模型估算了三峽庫區3種草本地埂植物根系黏聚力，如圖6所示，3種草本地埂植物根系對土壤黏聚力的增強值變化順序為：蓑草根系(0.013 1 kPa)>蠶豆根系(0.009 4 kPa)>韭菜根系(0.005 5 kPa)。自然恢復的蓑草地埂植物和人工種植的韭菜地埂植物最大根系黏聚力出現在土壤表層0—10 cm深度，并隨著土層深度的增加而減小。人工種植的蠶豆地埂植物最大根系黏聚力出現在土壤表層10—20 cm深度，在0—40 cm土層深度范圍內，蠶豆地埂植物根系黏聚力呈現出先增加后減小趨勢。這可能是因為蠶豆在0—10 cm土層深度的根瘤菌占有一定比例，影響了根系黏聚力的測定。對不同土壤深度3種地埂植物根系黏聚力的顯著性檢驗結果表明，在0—10 cm深度地埂土壤深度范圍內，自然恢復的蓑草地埂植物根系的黏聚力與人工種植的蠶豆和韭菜地埂植物根系黏聚力存在顯著差異(p<0.05)，2種人工種植的地埂植物根系黏聚力的差異不顯著。在10—20 cm深度土層，3種地埂植物根系的黏聚力均存在顯著差異(p<0.05)。而在20—30 cm深度和30—40 cm深度土層，韭菜地埂植物根系的黏聚力與蓑草和蠶豆地埂植物根系黏聚力之間存在顯著差異(p<0.05)，蓑草和蠶豆地埂植物根系黏聚力在這2個土層深度間的差異不顯著。對3種草本地埂植物根系黏聚力與地埂土層深度進行擬合回歸(表2)可知，3種地埂植物根系黏聚力與土層深度呈指數函數關系(p<0.01)。

注：不同小寫字母表示同一地埂土壤深度不同草本地埂植物根系黏聚力在p<0.05水平存在顯著差異。

圖6 不同地埂土壤深度3種草本地埂植物根系黏聚力特征 表2 3種草本地埂植物根系比表面積和黏聚力與土層深度關系

注：p<0.01。

3 討 論

紫色土是三峽庫區的主要土壤類型，由于紫色土土層較薄，坡面水土流失嚴重。紫色土坡耕地的坡面上每隔一定間距有土質地埂的存在，土質地埂能有效減少坡耕地上方來水來沙，而地埂上生長的植物根系能夠有效固結地埂。地埂植物發揮其固結土壤的作用主要是由于地下部的根系網絡，但不同屬種的植物由于遺傳、生長特性、外界環境、土壤條件等差異，導致根系的形態特征、力學特性等相差較大，從而表現出不同的固土能力[16]。植物根系地下生物量越大，根系分布越深，植物的抗逆性也越強，保持水土能力就越強。隨著耕作時間的逐年延長，土質地埂年復一年攔截坡耕地上方來水來沙，逐漸改變坡面微地形，逐步減小坡度，梯化坡地，從而有效減少坡耕地水、土和養分流失[17]。

根系抗拉力學特性對于根系發揮固土力學能力非常重要，植物根系抗拉特性由多種因素決定，如植物種類、根系的構型、顯微結構等及根系內部木質素、纖維素的排列和含量[18]等。已有研究表明，草本植物根系平均抗拉強度與喬木、灌木根系的差距不大，有的甚至高于喬木灌木[19]，這主要與草本植物根徑較小有關。本研究中自然恢復的蓑草地埂植物根系直徑雖小，但其單根抗拉強度及根系對土壤的黏聚力均較其他2種根徑稍大的人工種植的地埂植物根系強。三峽庫區紫色土草本地埂植物根系的存在顯著提高了土體的抗剪切能力，這種增強作用主要是通過地埂植物根系增加了土壤的黏聚力來實現的，而植物根系對內摩擦角的影響很小。草本地埂植物根系可以顯著增強對土壤的黏聚力，提高土壤的抗侵蝕能力，從而有效控制坡面土壤侵蝕和水土流失。三峽庫區草本地埂植物根系發達,具有較強的抗拉強度,特別是自然恢復的蓑草地埂植物根系對地埂土壤的固結作用強于其他2種人工種植的地埂植物，蓑草地埂植物根系的抗拉強度為45.91 MPa，較蠶豆根系和韭菜根系抗拉強度高2～3倍。蓑草地埂植物根系生長在地埂上，表現出較強的適應性，可有效減少坡面土壤侵蝕和水土流失，更好地發揮穩定和固結地埂作用。三峽庫區草本地埂植物根系能夠有效固結地埂，這可為該區坡耕地水土流失有效防治和坡耕地治理提供新思路。

本研究主要對三峽庫區3種地埂植物的根系分布，根系生物量，單根抗拉力及抗拉強度進行了研究，由于草本地埂植物根系大多為須根系，因此完整的地埂植物根系較難獲得，且受根系分析軟件等試驗條件的限制，未進行草本地埂植物完整根系的特征分析。今后將對試驗區內典型草本地埂植物完整根系特征這方面做進一步研究。

4 結 論

(1) 在0—40 cm深度土壤中3種草本地埂植物根系直徑變化表現出：蠶豆根系>韭菜根系>蓑草根系。蓑草和韭菜地埂植物根系直徑隨地埂土層深度的增加先增大后減小，而蠶豆地埂植物根系直徑隨地埂土層深度的增加而逐漸減小。3種草本地埂植物根系直徑與地埂土壤的土層深度間服從指數函數關系。

(2) 在0—40 cm地埂土層深度范圍內，韭菜根系生物量與蓑草根系和蠶豆根系生物量之間存在顯著性差異(p<0.05)，韭菜和蠶豆地埂植物根系生物量隨土層深度的增加而逐漸減小，蓑草地埂植物根系生物量隨土層深度的增加先增加后減小。

(3) 3種草本地埂植物根系的單根平均抗拉力次序為蠶豆根系(10.53 N)>蓑草根系(6.03 N)>韭菜根系(4.51 N)，3種地埂植物根系單根抗拉力與根徑呈冪函數關系(p<0.05)。3種地埂植物根系的抗拉強度表現為蓑草根系(45.91 MPa)>蠶豆根系(18.02 MPa)>韭菜根系(12.20 MPa)。

(4) 3種草本地埂植物根系黏聚力變化順序為：蓑草根系(0.013 1 kPa)>蠶豆根系(0.009 4 kPa)>韭菜根系(0.005 5 kPa)且3種地埂植物根系黏聚力與土層深度呈指數函數關系(p<0.01)。蓑草天然地埂植物根系對坡耕地地埂土壤的固結作用強于人工種植的蠶豆和韭菜地埂植物，蓑草地埂植物根系生長在地埂上，表現出較強的適應性，可為三峽庫區坡耕地地埂植物篩選、坡耕地治理提供數據支持。

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Roots Distribution and Tensile Properties of Herbages on Hedge of Sloping Cultivated Lands of Purple Soils in Three Gorges Reservoir Region

ZHOU Ping, WEN Anbang, YAN Dongchun, SHI Zhonglin, LONG Yi

(TheKeyLaboratoryofMountainSurfaceProcessesandEcologicalRegulation,InstituteofMountainHazardsandEnvironment,ChineseAcademyofSciences,Chengdu,Sichuan610041,China)

[Objective] We aimed to illustrate the roots distribution and tensile properties of three herbages on the hedge of sloping cultivated lands of purple soils in Three Gorges Reservoir region, in order to supply the theory evidence and data supports for hedge consolidation with hedge plants. [Methods] One natural herbage,Eulaliopsisbinata, and two artificial herbages,AlliumtuberosumandViciafabawere selected and their root distributions and root tensile properties in different soil depths were compared. [Results] (1) Diameters of the three herbages in 0—40 cm soil depth ranked as:V.faba>A.tuberosum>E.binata. Exponential function can be used to described their relationship between their diameter and the distributed soil depth. (2) There existed obviously significant difference between the roots biomass ofA.tuberosumand the root biomass ofV.fabaandE.binatain 0—40 cm soil depth(p<0.05). Root biomass ofA.tuberosumandV.fabawere both decreased with the downward distribution in soil, but the root biomass ofE.binatafirstly increased then decreased with the increase of soil depth. (3) Mean root tensile force of the three hedge herbages ranked as:V.faba(10.53 N)>E.binata(6.03 N)>A.tuberosum(4.51 N). And mean root tensile force was found dependent in power function upon root dimeter(p<0.05). Meanwhile, the rank of mean root tensile strength wasE.binata(45.91 MPa)>V.faba(18.02 MPa)>A.tuberosum(12.20 MPa). (4) The mean root cohesion of the three herbages ranked as:E.binata(0.013 1 kPa) >V.faba(0.009 4 kPa)>A.tuberosum(0.005 5 kPa). And exponential relationship between mean root cohesion and soil depths was well fitted(p<0.01). [Conclusion] The natural hedge herbage ofE.binatahad better performances in soil reinforcement and soil conservation in this region, which could be used to effectively conserve soil and water from the sloping lands. And the herbage reinforcement of the hedge is a new idea for sloping cultivated land harness in the Three Gorges Reservoir region.

sloping cultivated lands in Three Gorges Reservoir region; herbage hedge plants; roots distribution; roots tensile properties; roots cohesion

2016-09-29

2016-10-19

國家自然科學基金項目“土質地埂對紫色土坡耕地梯化過程的作用機理”(41671286)；中國科學院科技服務網絡(STS)項目“三峽庫區生態清潔小流域建設技術體系試驗示范”(KFJ-SW-STS-175, KFJ-EW-STS-008)；國家重點研發計劃課題“多因素影響下長江泥沙來源及分布變化研究”(2016YFC0402301)

周萍(1981—),女(漢族),陜西省漢中市人,博士，副研究員，主要從事坡耕地土壤侵蝕與水土保持研究。E-mail:zp09@imde.ac.cn。

文安邦(1964—),男(漢族),重慶市忠縣人,碩士,研究員,主要從事土壤侵蝕與水土保持研究。 E-mail:wabang@imde.ac.cn。

A

1000-288X(2017)03-0001-06

S157.4