西北旱寒地区油松幼苗根系生长分布状况分析

谢瑞德，谢添甜

(甘肃民勤连古城国家级自然保护区管护中心，甘肃 武威 733300)

野生油松生长期长、病害率低、常年青绿，成为我国西北旱寒地区植树造林和环境绿化首选的树种。由于西北地区旱寒和土质较差，野生油松生长期慢、自然繁育率低，数量不能满足植树造林和环境绿化的需求，因而需要大量的人工培育。随着科学技术的发展，苗木培育技术的科学化程度提高，掌握了油松树种生长的生物结构，大大提高了油松的科学化育种和油松幼苗的成活率。本文就从生物学理论角度对油松幼苗根系的生长与分析进行分析，详细了解油松根系在植株生长过程的分布与功能。根系是植物吸收土壤中养分和水分的主要渠道，也是能量储存与合成的主要器官[1]。油松根系的生长发育、形态分布或功能强度影响着油松的生长和抗旱性[2]。全面了解油松根系的生长规律是制定相关的培育技术和开展科学研究的前提条件，为油松苗木的培育和管理提供理论依据。

1 试验地概况

本试验地民勤县地处甘肃省河西走廊，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之间，全县平均海拔1400m，境内低山丘陵、平原、沙漠、戈壁等交错分布，生态环境脆弱。民勤县属于温带大陆性干旱气候区域，季节性明显，冬冷夏热，极端气温可达-29.5℃，极端高温可达41.7℃，年平均气温8.9℃。年降水量稀少，蒸发量大，平均降水量113.2mm，主要集中在6～9月份。油松是民勤县连古城国家级自然保护区主要的生态林树种，生长于石缝岩体之中的野生油松幼苗，生长缓慢，不宜移栽，人工培育的油松幼苗生长较快，但遇到旱情，成活率不太理想，对此以自然保护区农场作为试验基地，在黄沙土中进行试验。

2 研究方法

2.1 样地选择

在民勤县连古城国家级自然保护区的林场进行培育试验，选择同一树龄、生长良好、无病虫害、生长匀称的油松幼苗作为试验林地，试验的油松树株行距为3m×3m。根据光照和风向栽植。

2.2 试验设计

在2～6年生的油松林中的代表性地段各选择20株油松树苗作为试验对象，并做试验标记，以防混淆，每株调查后，在各树龄当中选取1株作为标准株进行数据测量，各标准株的基本情况数据如表1所示。

表1 标准株基本情况数据

采用人工挖掘，以树干为中心，以1m为半径或根据根系适当扩大挖掘范围，将标准树株根系完整的挖出，测量根系的水平直径、垂直深度及主根的长度。之后冲洗、浸泡，清除附在树株表面的泥土，用吸水纸或者吹风机除掉根系表面的水分。在根系在垂直方向以10cm为一段切开，并根据根直径4mm为分界点区分根的粗细，直径大于等于4mm的根为粗根，直径小于4mm的为细根，再用游标卡尺测量测量粗根的直径径，计算出平均值，用电子天平称分别称出根系的鲜重(刚出土时的重量)烘干之后的重量，先计算出干鲜重比率，再计算出干生物量。

3 结果与分析

不同树龄的根系分布构型存在较大的差异，可通过根生物量和垂直分布体现出来。

3.1 油松根系分布范围

油松的根系分布与土壤的质地、温度、含水量、养分和树龄有很大的关系，每个因素都会对油松的很系分布产生影响。

从表2可以得知，根系在垂直方向10～42cm的区域内是2～6年生的油松根系分布区，根系水平0cm～22cm的区域内是油松根系分布区。随着树龄的增加，主根的长度变长，2～6年生油松的主根长度分别是52cm、54cm、56cm、59cm、64cm。根系的垂直深度变化显著，2～6年生油松根的垂直范围分别是40cm、48cm、46cm、66cm、76cm。根系的水平分布范围没有发生明显的变化，2～6年生油松根的水平分布范围分别是52cm、54cm、56cm、59cm、64cm，最大最小分布范围相差13cm。其主要原因是表层土中的养分，水分蒸发较多，深土层中的养分和水分能够满足根系垂直生长。

表2 不同树龄根系分布范围

3.2 油松粗根的分布情况

油松树株根系的粗细在一定程度上能够说明油松生长快慢和健康的状况，粗壮的根系能够从土壤中吸收为油松幼苗的生长吸收充足的养分和水分，有利于幼苗的快速生长，而细小的根系无法为油松幼苗吸收充足的养分和水分，使幼苗生长缓慢[3]。在实验过程中，如表3所示，测量了油松在不同树龄在各个土层中粗根直径的平均值。

表3 油松不同树龄在各个土层的粗根直径

从表3得知，油松树根的粗根主要分布在土层下0cm～20cm的范围内。随着树龄的增加，树根也逐年变粗，而且变粗的长度也逐年增加。2～3年生的油松树根粗度的直径平均为6.20mm和7.17mm，4～6年生的油松树根粗度的直径平均为20.65mm、15.73mm和21.6mm，而且树根的粗根随着树龄的增加延长了10cm。当然并不是树龄多的树根粗度就大，也会由于树根在某个年份缺乏养分和水分出现长势不好的现象，这属于个性，不具有普遍性。油松的树根随着深度的增加，根的平均粗度也会慢慢变小。一般根的分叉较多，根系普遍较粗，2～3年生的油松树根，在土层厚度0～20cm范围内，粗根的直径在8～11cm之间。4～6年生的油松树根，在土层厚度0～30cm范围内，粗根的直径在20～35cm之间。

3.3 根生物量的分布范围

根系生物量是通过根干的重量以量化的形式反映根系发育生长状况的指标[4]。在本次试验中，将根干的重量作为根生物量的指标，如表4油松不同树龄的粗根和细根垂直分布情况，通过长度和重量的数据反映油松根系的生物量。

表4 油松不同树龄粗根和细根重垂直分布

随着油松树龄的增长，其根生物量明显增加。从表4可以看出，在土层深度0～10cm范围内没有细根，都是主根、粗根。在土层深度11～21cm范围内细根较少，粗根较多，根重占比较大，根的生物量值最大。在土层深度21～30cm范围内细根增加，粗根减少。在土层深度21～30cm范围内，细根和粗根减少，但是对于4～6年生油松树根，其粗根比细根较多。说明，随着油松树龄的增加，粗根在土层中的深度也增加，这就是“树大根深”道理。从油松的树龄来看，2～3年生油松树根的生物量主要集中在土层深度的0～20cm范围内，4～6年生油松树根的生物量主要集中在土层深度的0～30cm范围内。

4 讨论

根系的分布特征与土壤的深度、土质、含水量等因素有关，因而使根系在不同的自然环境为了为树干提供养分、地域自然灾害选择了不同分布形状。关于树龄对根系的影响。本研究成果表明，油松在不同的树龄阶段，其根系的水平分布范围没有明显的差异，主要分布在主根直径20cm之内。随着油松树龄的增加，树冠越大，根系越发达，根生物量随着根系深度的增加先增加后减少的趋势。树根在接近土层厚度在5～10cm范围内没细根，在11～20cm范围内有少量细根和大量粗根，在11～20cm范围内有大量细根和大量粗根，在30cm以下土层内有少量粗根和大量细根。说明，油松是深根性树种，这有助于油松幼苗遇到干旱天气的情况下能够吸取深土层中的水分，保持树株的生存。研究表明，根系较深的植物在旱寒地区能够吸取地下水分和养分维持植物的生命。本实验场地为土层较厚的黑土地，沙滩地、山石地、红砂地和其它条件比较复杂的土地有待进一步做调查实验，探索油松的根系分布与生长情况。