半干旱黄土区沙棘根系特性及其水土保持效益.docxVIP

半干旱黄土区沙棘根系特性及其水土保持效益 沙棘是中国“三北”地区水土保持林和防风防沙林的重要灌木。由于它有良好的生态功能和较高的经济价值,近年来已引起国内外有关部门的重视。黄土高原是沙棘的主要分布区。从全国1 000万亩沙棘林看,多集中分布于黄土高原中部的晋、陕、甘三省的半干旱黄土区。该地区土地资源丰富、类型多,有比较充足的光热资源,适宜沙棘生长。发展沙棘不仅可有效地利用土地资源,而且还可以把生物措施的水土保持效益和经济效益有机地结合起来,这对改善生态环境和发挥土地的最大生产潜力有重大意义。 为了开发利用生物资源,迅速治理黄土高原,我们在吴旗飞播沙棘试验成功的基础上,于1981～1989年进行了沙棘根系特性与土壤水分动态研究,为快速建造与合理经营人工沙棘林提供科学依据。 一、 沙棘林的选择 试验区位于吴旗县西北铁边城林场飞播沙棘林内。地貌为梁峁状丘陵,海拔1 365～1 650m,在植被区划上试验区属温带草原带灌丛草原区。年平均气温7.5℃。1977～1989年平均年降水量358mm。供试沙棘林主要选在王洼子飞播区的阴坡和半阴坡。林分长势好,且生长发育正常。 二、 试验结果及分析 (一) 沙棘根系生长特性 水分是植物生长不可缺少的因子。在黄土高原半干旱区,地下水埋藏很深,所以土壤水分就成为影响植物生长的重要因素。吴旗试验研究资料表明,沙棘的根系生长特性与土壤水分密切相关。 在黄土丘陵沟壑区,不同生境水分条件差异较大,沙棘根系亦表现出较大差异,据1987年测定梁峁坡荒山和7龄沙棘林2 m土层平均含水率为5.53%和5.79%,而沟坡中部和下部含水率则为9.58%和15%,见表1、图1。可见,沟坡下部土壤水分一般可满足沙棘生长的需要。据观测,在沟坡5龄以上的沙棘,其主、侧根主要分布于10～160cm土层内,多呈水平分布,水平根幅一般2 m×2 m,最大达6 m×8 m。垂直根深2～3m,而在梁峁坡生长的沙棘,各级侧根主要分布于40～250cm土层,垂直根系可达3～8m,见图2、图3。 在梁峁坡由于沙棘根系所达土层土壤储水被沙棘利用后难以补偿,所以根系随林龄增长而不断向下延伸,以吸取深土层储水,满足生长和蒸腾耗水的需要。表2反映了梁峁坡不同林龄沙棘根深、总根量与各级根量所占比例。分析结果表明: 1. 沙棘总根量逐年增加。由5龄每亩841kg增至7龄967kg,到13龄(只测至3m土层深,实际根深7 m)达1 165kg。 2. 各级根量所占百分比中一级根量比例随生长年限增长而增加。由测定各龄根系在土层中的重量分布看出,5龄沙棘在0～100cm土层中的根量占总根量70%;7龄占80%;8龄占85%。可见,沙棘根系在土壤中的重量分布,主要集中在0～100cm土层内。这种根量分布,能扩大吸收降雨补偿土壤水分的面积。观测沙棘3、4级活性细根的比例随生长年限增加而下降。在峁坡生长的7～13龄沙棘根系可下伸3～5 m,活性细根主要分布于雨季土壤水分可以得到补偿的土层(1m以内)及根系下延伸新达的吸水层(3～5 m以下),而在1～3 m或5 m之间土层的低湿层(含水量为4%～6%)活性根比例骤减。在沟坡沙棘活性根集中在80cm土内层,愈向下愈少,到末端活性根骤减。 3. 沙棘根系与地上部分有一对应关系。测定5龄沙棘根长为1.8～4.5m时,株高为1.4～2.5m,地上干物质产量为290kg/亩;7龄沙棘根长为3～5m时,株高为2.2～2.8m,产量为505kg/亩;13龄根长为4.5～6.5m时,株高为2.7～4.3m,地上产量为1 123kg/亩。可以看出,沙棘地上、地下部分生长迅速,干物质积累量高。 沙棘根蘖繁殖力强,一般第3～4年即开始产生根蘖苗。根蘖繁殖的迟早和根蘖苗的多少与生境水分条件有密切关系。由表3看出,沟坡生长的沙棘较梁峁坡的根蘖苗多且生长好。在同一立地条件,母株越稀的地段,根蘖苗越多,串根面积越大。 图4表明:沙棘密度不同,根系生长状况不同,土壤含水量亦不同。5龄沙棘每亩400株以上者比每亩200株土壤含水率明显减少。由于密集交织生长的根系,互相争夺水分和养分,故耗水量较多。通过试验对比观测,我们认为飞播造林第2年,每亩有苗70～150株,即能达到较适宜的密度。按此密度,每亩播种量为0.4～0.6kg为宜。 (二) 沙棘林地的含水率 在黄土高原半干旱区,水分条件是造林成败的关键,也是影响沙棘林生长的主要因素。通过测定沙棘土壤水分看出,其土壤水分有明显的季动态和年动态变化。这与沙棘的生长发育节律和降雨量及其季节分配相关。4～6月由于土壤水分强烈蒸发,可使0～30cm土层湿度降到一年最低值,为3%～5%。7～8月沙棘进入蒸腾需水盛期,此时亦是降雨的高峰期,地表50c m含水率可提高到10%～12%。在此期间沙棘水分利用效率较高,因