六棱型網格式生物埂護坡上黃花根系特征及對土壤性質影響的研究.pdf

1、川東丘陵區(qū)是中國典型的方山丘陵區(qū)，該丘陵區(qū)的中生代紫紅色砂巖和泥巖，質地松脆，極易遭受侵蝕和風化，造成嚴重的水土流失問題，而丘陵區(qū)中的坡耕地水土流失問題表現最為突出。如何解決坡耕地水土流失問題已成為一個重要的研究課題。梯田生物埂是一種防治坡耕地水土流失，改善農田生態(tài)環(huán)境，提高單位土地生物生產能力和經濟生產能力的農林復合經營系統，在充分利用土地資源的同時，也改善了坡耕地土壤的結構和養(yǎng)分，為山區(qū)丘陵區(qū)土地的綜合利用提供了很好的參考和依據。<

2、br>　　 本研究以川東丘陵區(qū)的梯田生物埂護坡為研究對象，選擇生物埂護坡上4種不同種植年限的黃花和生物埂網格內土壤為研究內容，為明確4種不同種植年限黃花根系分布特征及其對土壤性質的影響，通過野外調查和室內實驗相結合的研究方法，分析了生物埂護坡上黃花根系分布特征、根系生物量、黃花根系不同徑級分布等根系研究;以及研究生物埂護坡上土壤的結構特征，主要從機械組成、團聚體特征及其分型維數特征和土壤抗蝕性等指標分析;最后探討生物埂護坡上土壤養(yǎng)分的

3、變化，分析生物埂護坡上土壤性質之間差異性及與根系指標的相互關系。本研究全面分析了生物埂護坡上植物根系與土壤的性質，研究結果可為該地區(qū)網格式生物埂的進一步推廣提供理論依據，為川東丘陵區(qū)的梯田生物埂的草本選擇和土壤養(yǎng)分改良方面提供理論依據和實際應用參考價值。主要結果如下:
　　 (1)隨著種植年限的增大，黃花根系根長、根量、根表面積和根體積等指標均增加，4年生黃花根系垂直分布明顯比其它3種種植年限的大，分別為185.3cm、1713

4、3條、237.5cm2、301.2cm3和158.9cm。根系水平分布由于受到網格大小的限制而出現差異性。4種不同種植年限黃花根系平均生物量的大小順序依次為:4a＞3a＞2a＞1a，不同生長年限不同土壤層內根系的生物量也存在一定的差異。它們的變化規(guī)律通過方程擬合發(fā)現指數函數y=3.7722e1.2549x(R2=0.96)比較適合這種變化關系。不同生長年限黃花根系長度徑級主要以L≤1mm和L＞4.5mm兩個徑級為主，黃花根系主要以須根和

5、粗根為主。隨著生長年限的變化，L＞4.5mm的根系所占比例也呈現相同的增加趨勢。
　　 (2)各實施年限土壤機械組成分形維數介于2.634～2.786之間，且表現為:4a＞3a＞2a＞1a＞裸坡，與＜0.05mm粒級顆粒含量呈顯著的線性關系;各實施年限土壤微團聚體分形維數介于2.486～2.602之間，且表現為:裸坡＞1a＞2a＞3a＞4a，與＜0.01mm粒級顆粒含量呈顯著的線性關系;坡位對土壤機械組成及微團聚體分形維數的影響

6、明顯，1～4a的黃花生物埂土壤的機械組成分形維數值表現為坡上＞坡中＞坡下的規(guī)律，微團聚體分形維數值表現為坡上＜坡中＜坡下的規(guī)律，而作為對照的裸坡分別表現出與之相反的規(guī)律。
　　 (3)生物埂護坡上土壤有機質隨坡位的變化規(guī)律為:坡項＞坡中＞坡底。4種生長年限的有機質隨坡位的變化規(guī)律一致，且均比對照裸坡地同一坡位的有機質含量多。隨著實施年限的增大，網格內土壤有機質含量逐年增加，表現為4a＞3a＞2a＞1a＞ck。不同種植年限生物埂土

7、壤pH值均在7.40以上，土壤顯堿性。不同坡位的pH變化規(guī)律為:坡頂＞坡中＞坡底。隨著實施年限的增加，土壤pH值逐漸變小。
　　 (4)土壤全氮和全鉀含量隨著土層深度的變化規(guī)律為:0～10cm土層大于10～20cm土層，而全磷含量的變化規(guī)律卻相反。隨著生長年限的增大，土壤全氮含量也逐漸增多;4年生的土壤全磷含量達到最大，1、2、3年生的土壤全磷變化不大;土壤中全鉀的含量遠遠高于土壤中氮素和磷素含量。土壤全氮含量隨坡位變化規(guī)律為:

8、坡頂＞坡中＞坡底，不同年限同一坡位土壤全氮含量差異顯著。1年生和2年生黃花根系土壤的全磷含量變化隨坡位變化規(guī)律與3年生和4年生黃花根系土壤的全磷含量變化規(guī)律相反，1年生和2年生黃花根系土壤的全磷含量變化隨坡位變化規(guī)律為:坡頂＞坡中＞坡底。不同年限同一坡位土壤全氮含量差異顯著。坡位不會引起全鉀含量的變化，且各個坡位間沒有明顯差異。不同生長年限土壤有效氮含量的垂直分布規(guī)律:表層含量大于深層，不同年限同一土層有效氮含量差異不大。而有效磷含量的

9、垂直分布規(guī)律則相反，不同年限同一土層差異顯著，有效磷含量隨生長年限逐漸增多，均大于對照裸坡樣地有效磷含量。不同生長年限土壤有效氮含量隨坡位變化的規(guī)律基本為坡頂＞坡中＞坡底，1年生和2年生生物埂土壤有效氮含量和3、4年生差異顯著。不同生長年限土壤有效磷含量隨坡位沒有明顯變化規(guī)律，有一定的波動性，不同年限有效磷含量在坡項和坡中差異顯著，而在坡底差異不顯著。土壤有效鉀含量隨著土層深度和坡位的變化規(guī)律有波動性不穩(wěn)定，不同年限同一土層有效鉀含量差

10、異顯著。
　　 (5)黃花根系形態(tài)不但影響植物本身的生長，還影響其保土培肥效果，3、4年生黃花根系土壤養(yǎng)分含量均比1、2年生黃花高，且種植植物的樣地比對照裸坡地養(yǎng)分含量高，不同種植年限同一土層的土壤養(yǎng)分含量有顯著性差異，土壤全氮、有效氮和有效鉀含量均與黃花根系指標有顯著的相關性，說明黃花根系的水土保持作用有保留土壤養(yǎng)分的能力。草本植物具有良好的降低地表溫度、保持水分的作用。植物通過莖葉對地表的覆蓋，起到蓄水保墑作用。通過實施生物