干旱山区油松幼林根系分布特征研究

郝凯婕

(山西省林业科学研究院，山西 太原 030012)

油松是我国特有的乡土树种，也是华北地区的主要造林树种。20世纪70年代开始，我国黄土高原地区广泛开展了以油松为代表的人工林培育，但是生态效果很不理想，成活率低、成材质量差。尤其是在干旱山地恶劣的立地条件下幼苗成活率很低。

根系是植物从外界吸收养分和水分的主要渠道，是合成和贮藏营养物质的重要器官，对林分生态系统各组分养分和水分的竞争起着重要作用。根系的生长发育，尤其是细根的形态分布和活力直接影响植物生物产量和抗旱性，对植被生长和防治当地水土流失具有决定性作用。全面了解根系的分布规律，是制订相关生产技术措施和开展科学研究的基础。因此，在前人研究的基础上，笔者采用剖面挖掘和分层取样法，定量研究幼龄油松根系空间分布特征，以期为进一步研究油松幼林生态系统和干旱区油松苗木管护提供理论依据。

1 试验地概况

本试验地位于太原市阳曲县泥屯镇岔上村，海拔1 250 m，地貌为剥蚀构造型和侵蚀堆积型。年均降水量450 mm，集中在7月，8月，9月，占全年降水量60%以上。年均温9.5 ℃，无霜期150 d左右。油松为当地主要树种，土壤为褐土，属于干旱山区造林困难立地。

2 研究方法

2.1 样地选择

于2015年在泥屯镇岔上村，选择生长良好、无病虫害、同一林龄、生长匀称、树高和冠幅一致的油松幼龄林为试验地，油松幼树株行距为3 m×4 m，南北行向栽植。

2.2 试验设计

在2年生、3年生、4年生、5年生、6年生油松幼林典型地段各选10株样树做为研究对象，每木调查后，从各个林龄的幼树中选1株做为标准株。标准株基本情况见表1.

表1 标准株基本情况

采用全挖法，水平方向以树干为中心，1 m为半径(2年生～6年生油松根系水平分布都不足1 m)，垂直方向直到根系下边界，将标准株根系完整挖出，测量根系水平分布距离、垂直深度以及主根长度。之后带回实验室，浸泡、冲洗，清除根系表面附土，用吸水纸吸去根系表面水分。按垂直方向每10 cm为1层将根系分解，并按直径分为粗根和细根(小于2 mm为细根)，用游标卡尺测量粗根平均直径，用电子天平称量每层根系鲜重，把根系样品放在80 ℃的烘箱中烘干至恒重,求出干鲜重比率，计算其干生物量。

干生物量=鲜生物量×样品干重÷样品鲜重。

3 结果与分析

不同树龄树木根系分布和形态差异主要体现在生物量和垂直分布特征上。

3.1 油松根系分布范围

油松根系的分布，不仅与其立地条件的土壤质地、水养量和分布有关，与其树龄也有很大的关系。表2为不同树龄油松根系的分布情况。

表2 不同树龄根系分布范围

从表2可以看出，垂直方向10 cm～40 cm的区域是2年生～6年生油松根系的主要分布区，水平距离0 cm～20 cm以内的区域是根系的主要分布区。随着树龄增长，主根长度显著增大，2年生油松主根长度为53 cm，6年生油松主根长度已达到124 cm.其根系垂直分布深度变化也显著，2年生油松根的垂直分布范围为42 cm，6年生达到78 cm.不同林龄油松根的水平分布范围变化不明显，2年生油松根的最大水平分布范围为50 cm，6年生油松根最大水平分布范围为63 cm，水平分布只相差13 cm.原因可能是表土层水养量较少，幼树向下扎根以获得生长所需的水分和养分。

3.2 油松粗根的分布情况

根的粗细反映了根系的健康程度，粗壮的根系有利于植株从土壤中吸收养分和水分。笔者测量了不同林龄的油松在各个土层根的平均直径，见表3.

表3 各个土层的油松粗根直径

从表3可看出，在水平方向上，粗根主要分布于0 cm～20 cm的范围内。随着树龄增长，根的直径逐渐变粗。2年生和3年生油松粗根平均直径只有6.61 mm和7.35 mm，4年生油松粗根的平均直径达到20.73 mm；而且在土层20 cm～30 cm范围内，4年生油松其粗根平均直径已达到28.53 mm，5年生油松粗根平均直径是22.5 mm，6年生油松的粗根平均直径是34.5mm.在垂直方向上，粗根平均直径随深度的增加而减小，在10 cm～20 cm范围内，由于根的分叉较多，所以直径可能比0 cm～10 cm粗。

3.3 根生物量的分布范围

根系生物量是反映植株地下部分生长情况的重要指标，可直接表明根系生长发育情况。笔者以根干重作为根生物量,根生物量的分布情况见表4.

表4 不同树龄油松粗根和细根重垂直分布

随着树龄增长，油松根生物量显著增多。由表4可知，在垂直方向上，根生物量随着土层深度的增加先增大后减小，呈现倒V的变化趋势。在地下0 cm～10 cm的土层内几乎没有细根；在30 cm以下的土层内，只有细根和近似细根的根。2年生、3年生油松根生物量主要集中在0 cm～20 cm的土层内，4年生、5年生、6年生油松根生物量主要分布于0 cm～30 cm土层内。

4 结论与讨论

植物根系(尤其是细根)的分布特征反映着植物对水分和养分的利用范围。根系构型特征是植物重要的性状之一，在特定立地条件下适宜的根系构型能使植物度过水分、养分亏缺，进而抵御各种自然灾害。关于林龄对根系的影响，不同研究者在不同地区对不同林分的研究有不同的结果。本试验结果表明，不同树龄油松根的水平分布范围变化不明显，根的水平主要分布区均在距苗木20 cm以内。随树龄增长，油松根逐渐变粗；在垂直方向，根平均直径随深度增加而减小。随着树龄增大，油松根系生物量显著增大，根生物量随土层深度的增加先增大后减小，呈现倒V的变化趋势。在0 cm～10 cm的土层内，几乎没有细根。在30 cm以下的土层内没有粗根，只有细根和近似细根的根。说明油松是相对深根性的树种，这种根系分布有助于幼龄时在干旱立地条件下生存，能够利用较深层次的土壤水分，保持水分平衡。研究表明，较深根系的植物往往可以在较高栽植密度下通过利用深层水分和养分来保持较高的生产力。

不同的立地条件，根系分布会有不同。本试验地为干旱石质山地，其它立地条件下的油松根系分布情况仍待调查。对于根系垂直分布是否有极限深度，以及水平分布范围的变化规律，需要进一步研究更多林龄的根系来确定。