西北旱寒地區油松幼苗根系生長分布狀況分析

謝瑞德，謝添甜

(甘肅民勤連古城國家級自然保護區管護中心，甘肅 武威 733300)

野生油松生長期長、病害率低、常年青綠，成為我國西北旱寒地區植樹造林和環境綠化首選的樹種。由于西北地區旱寒和土質較差，野生油松生長期慢、自然繁育率低，數量不能滿足植樹造林和環境綠化的需求，因而需要大量的人工培育。隨著科學技術的發展，苗木培育技術的科學化程度提高，掌握了油松樹種生長的生物結構，大大提高了油松的科學化育種和油松幼苗的成活率。本文就從生物學理論角度對油松幼苗根系的生長與分析進行分析，詳細了解油松根系在植株生長過程的分布與功能。根系是植物吸收土壤中養分和水分的主要渠道，也是能量儲存與合成的主要器官[1]。油松根系的生長發育、形態分布或功能強度影響著油松的生長和抗旱性[2]。全面了解油松根系的生長規律是制定相關的培育技術和開展科學研究的前提條件，為油松苗木的培育和管理提供理論依據。

1 試驗地概況

本試驗地民勤縣地處甘肅省河西走廊，石羊河流域下游，位于101°49′41″E～104°12′10″E、38°3′45″N～39°27′37″N之間，全縣平均海拔1400m，境內低山丘陵、平原、沙漠、戈壁等交錯分布，生態環境脆弱。民勤縣屬于溫帶大陸性干旱氣候區域，季節性明顯，冬冷夏熱，極端氣溫可達-29.5℃，極端高溫可達41.7℃，年平均氣溫8.9℃。年降水量稀少，蒸發量大，平均降水量113.2mm，主要集中在6～9月份。油松是民勤縣連古城國家級自然保護區主要的生態林樹種，生長于石縫巖體之中的野生油松幼苗，生長緩慢，不宜移栽，人工培育的油松幼苗生長較快，但遇到旱情，成活率不太理想，對此以自然保護區農場作為試驗基地，在黃沙土中進行試驗。

2 研究方法

2.1 樣地選擇

在民勤縣連古城國家級自然保護區的林場進行培育試驗，選擇同一樹齡、生長良好、無病蟲害、生長勻稱的油松幼苗作為試驗林地，試驗的油松樹株行距為3m×3m。根據光照和風向栽植。

2.2 試驗設計

在2～6年生的油松林中的代表性地段各選擇20株油松樹苗作為試驗對象，并做試驗標記，以防混淆，每株調查后，在各樹齡當中選取1株作為標準株進行數據測量，各標準株的基本情況數據如表1所示。

表1 標準株基本情況數據

采用人工挖掘，以樹干為中心，以1m為半徑或根據根系適當擴大挖掘范圍，將標準樹株根系完整的挖出，測量根系的水平直徑、垂直深度及主根的長度。之后沖洗、浸泡，清除附在樹株表面的泥土，用吸水紙或者吹風機除掉根系表面的水分。在根系在垂直方向以10cm為一段切開，并根據根直徑4mm為分界點區分根的粗細，直徑大于等于4mm的根為粗根，直徑小于4mm的為細根，再用游標卡尺測量測量粗根的直徑徑，計算出平均值，用電子天平稱分別稱出根系的鮮重(剛出土時的重量)烘干之后的重量，先計算出干鮮重比率，再計算出干生物量。

3 結果與分析

不同樹齡的根系分布構型存在較大的差異，可通過根生物量和垂直分布體現出來。

3.1 油松根系分布范圍

油松的根系分布與土壤的質地、溫度、含水量、養分和樹齡有很大的關系，每個因素都會對油松的很系分布產生影響。

從表2可以得知，根系在垂直方向10～42cm的區域內是2～6年生的油松根系分布區，根系水平0cm～22cm的區域內是油松根系分布區。隨著樹齡的增加，主根的長度變長，2～6年生油松的主根長度分別是52cm、54cm、56cm、59cm、64cm。根系的垂直深度變化顯著，2～6年生油松根的垂直范圍分別是40cm、48cm、46cm、66cm、76cm。根系的水平分布范圍沒有發生明顯的變化，2～6年生油松根的水平分布范圍分別是52cm、54cm、56cm、59cm、64cm，最大最小分布范圍相差13cm。其主要原因是表層土中的養分，水分蒸發較多，深土層中的養分和水分能夠滿足根系垂直生長。

表2 不同樹齡根系分布范圍

3.2 油松粗根的分布情況

油松樹株根系的粗細在一定程度上能夠說明油松生長快慢和健康的狀況，粗壯的根系能夠從土壤中吸收為油松幼苗的生長吸收充足的養分和水分，有利于幼苗的快速生長，而細小的根系無法為油松幼苗吸收充足的養分和水分，使幼苗生長緩慢[3]。在實驗過程中，如表3所示，測量了油松在不同樹齡在各個土層中粗根直徑的平均值。

表3 油松不同樹齡在各個土層的粗根直徑

從表3得知，油松樹根的粗根主要分布在土層下0cm～20cm的范圍內。隨著樹齡的增加，樹根也逐年變粗，而且變粗的長度也逐年增加。2～3年生的油松樹根粗度的直徑平均為6.20mm和7.17mm，4～6年生的油松樹根粗度的直徑平均為20.65mm、15.73mm和21.6mm，而且樹根的粗根隨著樹齡的增加延長了10cm。當然并不是樹齡多的樹根粗度就大，也會由于樹根在某個年份缺乏養分和水分出現長勢不好的現象，這屬于個性，不具有普遍性。油松的樹根隨著深度的增加，根的平均粗度也會慢慢變小。一般根的分叉較多，根系普遍較粗，2～3年生的油松樹根，在土層厚度0～20cm范圍內，粗根的直徑在8～11cm之間。4～6年生的油松樹根，在土層厚度0～30cm范圍內，粗根的直徑在20～35cm之間。

3.3 根生物量的分布范圍

根系生物量是通過根干的重量以量化的形式反映根系發育生長狀況的指標[4]。在本次試驗中，將根干的重量作為根生物量的指標，如表4油松不同樹齡的粗根和細根垂直分布情況，通過長度和重量的數據反映油松根系的生物量。

表4 油松不同樹齡粗根和細根重垂直分布

隨著油松樹齡的增長，其根生物量明顯增加。從表4可以看出，在土層深度0～10cm范圍內沒有細根，都是主根、粗根。在土層深度11～21cm范圍內細根較少，粗根較多，根重占比較大，根的生物量值最大。在土層深度21～30cm范圍內細根增加，粗根減少。在土層深度21～30cm范圍內，細根和粗根減少，但是對于4～6年生油松樹根，其粗根比細根較多。說明，隨著油松樹齡的增加，粗根在土層中的深度也增加，這就是“樹大根深”道理。從油松的樹齡來看，2～3年生油松樹根的生物量主要集中在土層深度的0～20cm范圍內，4～6年生油松樹根的生物量主要集中在土層深度的0～30cm范圍內。

4 討論

根系的分布特征與土壤的深度、土質、含水量等因素有關，因而使根系在不同的自然環境為了為樹干提供養分、地域自然災害選擇了不同分布形狀。關于樹齡對根系的影響。本研究成果表明，油松在不同的樹齡階段，其根系的水平分布范圍沒有明顯的差異，主要分布在主根直徑20cm之內。隨著油松樹齡的增加，樹冠越大，根系越發達，根生物量隨著根系深度的增加先增加后減少的趨勢。樹根在接近土層厚度在5～10cm范圍內沒細根，在11～20cm范圍內有少量細根和大量粗根，在11～20cm范圍內有大量細根和大量粗根，在30cm以下土層內有少量粗根和大量細根。說明，油松是深根性樹種，這有助于油松幼苗遇到干旱天氣的情況下能夠吸取深土層中的水分，保持樹株的生存。研究表明，根系較深的植物在旱寒地區能夠吸取地下水分和養分維持植物的生命。本實驗場地為土層較厚的黑土地，沙灘地、山石地、紅砂地和其它條件比較復雜的土地有待進一步做調查實驗，探索油松的根系分布與生長情況。