香根草根系在土體中的分布研究

文澤棟 陳順 陳曉潔 黃淼涓

摘 要：為探討香根草根系在土體中的分布特征，采集不同生長(zhǎng)期香根草，測(cè)量其根系數(shù)量、根表面積、根干重等根系參數(shù)，并分土層進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。結(jié)果表明：通過擬合根系數(shù)量與生長(zhǎng)期，發(fā)現(xiàn)在一年期內(nèi)，二者關(guān)系可以通過二次函數(shù)進(jìn)行表達(dá)。根系多分布在0～40cm土層中，當(dāng)根系長(zhǎng)度超過40cm土層時(shí)，根系數(shù)量明顯減少。根表面積與根干重分布規(guī)律均為隨土層深度呈遞減的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：香根草根系;根表面積;根干重

中圖分類號(hào)：S157.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）07-0241-02

根系作為植物最重要的器官之一，具有吸收營(yíng)養(yǎng)和水分的生理功能，夠起到固定植物形態(tài)的作用[1]。香根草技術(shù)（Vetiver technology，簡(jiǎn)稱VGT）指應(yīng)用香根草進(jìn)行侵蝕防治和斜坡穩(wěn)固技術(shù)[2]，擁有廣闊的價(jià)值利用空間及科研研發(fā)空間。對(duì)植物而言，根系的分布特征是生育時(shí)期的一個(gè)基本屬性，因此香根草根系的分布特征是一個(gè)重要的科學(xué)問題。

香根草的固土護(hù)坡能力作為主要的生態(tài)應(yīng)用[3]，被越來越多的學(xué)者用以研究邊坡土體穩(wěn)定性，并取得了眾多有益的成果。香根草的耐旱耐瘠薄性能，使得邊坡工程中得以實(shí)施[4]。李煜等[5]通過影響因子分析得到，有效磷與根毛分布相關(guān)性最大。楊尋[6]通過滲透試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)香根草在根直徑為3mm時(shí)，根數(shù)量越多，滲透系數(shù)越大。

本研究總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)，通過采用離土取樣方法，探究香根草根系分布特征，為香根草在固土護(hù)坡的工程應(yīng)用中提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年在湖南省長(zhǎng)沙市中南林業(yè)科技大學(xué)進(jìn)行，土壤類型為貧瘠的紅砂壤。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，降水充沛，雨熱同期，四季分明。長(zhǎng)沙市區(qū)年平均氣溫17.2℃，年積溫為5457℃，市區(qū)年均降水量1361.6mm。

1.2 根系形態(tài)采集

選取一年期正常生長(zhǎng)的香根草進(jìn)行取樣研究，試驗(yàn)采用人工全挖法進(jìn)行開挖。取樣時(shí)為避免香根草根系人為破壞，先將植株從土體中保留根系周圍土取出，后用毛刷小心清除根系間的土，再將根系表面的土和雜質(zhì)用清水去除，清洗干凈后用吸水紙將根系表面的水分吸干，迅速裝入密封袋中，以便進(jìn)行量測(cè)。

1.3 根系形態(tài)測(cè)定項(xiàng)目

將采集到的香根草根系小心取出，盡量不破壞根系原有角度。縱向測(cè)量以土壤表面為起點(diǎn)，分別獲取垂直方向0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm和80～100cm土層的香根草根系。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及繪圖，利用SPSS 22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合及相關(guān)性分析。

2結(jié)果與分析

2.1根系數(shù)量在垂直空間分布

將采集到的香根草根系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，由表1可知，香根草根系主要分布在地表以下0～40cm范圍內(nèi)，并且在深度超過40cm時(shí)，根系數(shù)量下降明顯。在根系深度方面，一年期根系的最大垂直分布深度為1m左右。不同生長(zhǎng)期根系數(shù)量與垂直空間分布如表1所示。

通過SPSS 22.0軟件對(duì)根系數(shù)量與生長(zhǎng)期進(jìn)行擬合分析，測(cè)得最優(yōu)曲線為二次函數(shù)曲線，相關(guān)系數(shù)R2為0.996>0.9，顯著性為0.004<0.05，說明二次函數(shù)對(duì)生長(zhǎng)期為12個(gè)月內(nèi)的香根草，能夠很好的表達(dá)根系數(shù)量與生長(zhǎng)期關(guān)系，且十分顯著。

2.2根系總表面積

香根草根系在3～12個(gè)月內(nèi)的根表面積分布范圍為475.01～1361.88cm2，生長(zhǎng)期為3個(gè)月，其根表面積為475.01cm2;生長(zhǎng)期為6個(gè)月，其根表面積為562.97cm2;生長(zhǎng)期為9個(gè)月，其根表面積為1034.84cm2;生長(zhǎng)期為12個(gè)月，其根表面積為1361.88cm2。生長(zhǎng)期為12月份香根草比生長(zhǎng)期為6月份的香根草其根系表面積增長(zhǎng)141.9%。

2.3根表面積垂直分布

由圖1可知，香根草根系在垂直0～20cm土層中的根系表面積最大，達(dá)到698.69cm2，并且在超過40cm的土層時(shí)下降較為明顯，隨著土層不斷加深，根系表面積呈下降趨勢(shì)。

2.4 根干重垂直變化

試驗(yàn)取1年期香根草進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，從圖2中可得，香根草根干重約為10g，其中0～20cm土層深度分布最多，大多根干重集中于0～40cm土層中，約占75%。根干重范圍為0.08～4.34g，隨著與主根距離的增加，各土層中的根干重逐漸減小。

2.5 根系比表面積變化

由圖1、2計(jì)算得出，在土層深度為0～20cm的根系比表面積最大為16.1m2/kg，相比于20～40cm深度，高出49%。在根系比表面積最小的80～100cm土層，數(shù)值也能達(dá)到5.9m2/kg。

2.6 根系指標(biāo)相關(guān)分析

通過SPSS 22.0分析，香根草的根表面積與根干重及根比表面積呈顯著正相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)分別為0.962和0.979（均在0.01水平上顯著相關(guān)），根表面積與根數(shù)量呈不顯著負(fù)相關(guān);根干重與根數(shù)量呈不顯著負(fù)相關(guān)，與根比表面積呈顯著正相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)為0.913（在0.05水平上顯著相關(guān)）;根數(shù)量與根比表面積呈不顯著負(fù)相關(guān)。

3結(jié)論

本文通過全挖法，探尋香根草根系在土體中的生長(zhǎng)情況，并采集香根草根系數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到香根草根系在土體中的分布情況及指標(biāo)參數(shù)。

香根草根系主要分布在垂直0～40cm土層內(nèi)，通過測(cè)量12個(gè)月內(nèi)的香根草數(shù)據(jù)，得到一年期內(nèi)的香根草根數(shù)與生長(zhǎng)期關(guān)系，擬合出最優(yōu)曲線為二次函數(shù)曲線;其根表面積、根干重及根比表面積的最大值，均分布在0～20cm的土層中;香根草的根表面積與根干重及根比表面積呈顯著正相關(guān)，根干重與根比表面積呈顯著正相關(guān)。

通過上述研究結(jié)論，能較為全面的反映土體中香根草根系分布規(guī)律，以此作為研究植物根系與土體相互作用的理論基礎(chǔ)，對(duì)應(yīng)用香根草進(jìn)行侵蝕防治和斜坡穩(wěn)固技術(shù)的發(fā)展具有一定的理論意義。

參考文獻(xiàn)

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[5] 李煜，趙國紅，尹峰，等.巖質(zhì)邊坡覆綠植物的根系形態(tài)變化特征及影響因子研究[J/OL].湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2020

（02）：45-52+81[2020-05-26].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/43.1542.n.20200330.0847.012.html.

[6] 楊尋.香根草、狗牙根根系對(duì)土壤滲透性的影響[J].鄉(xiāng)村科技，2019（20）：117-119.

收稿日期：2020-03-02

作者簡(jiǎn)介：文澤棟，男，湖南岳陽人，本科，研究方向：城市地下空間工程。