魯中南山地3種灌木細(xì)根形態(tài)特征的比較分析

張鵬遠(yuǎn) ，周繼磊 ，李 輝，秦永建 ，李 萍 ，高興云

（1.山東省林木種苗和花卉站，山東 濟(jì)南250014；2.安丘市興安街道辦事處；3.山東省林業(yè)監(jiān)測(cè)規(guī)劃院）

根系是植物重要的功能器官，在陸地生態(tài)體統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中扮演重要的角色［1］。根系有粗根和細(xì)根之分，細(xì)根是指根徑小于1mm或2mm的根系，具有水分吸收、養(yǎng)分循環(huán)、碳分配等作用［2,3］。深入了解細(xì)根的形態(tài)結(jié)構(gòu)，對(duì)認(rèn)識(shí)細(xì)根生理生態(tài)功能與細(xì)根在陸地生態(tài)系統(tǒng)功能和物質(zhì)循環(huán)中的地位具有重要意義［4］。山東省丘陵山地占全省總面積近 40%，全省水土流失面積的70%集中于該區(qū)域［5］。要改善這類干旱瘠薄生態(tài)環(huán)境，樹種選擇尤為關(guān)鍵，而根系作為改善瘠薄立地的重要因子，是樹種選擇的重要依據(jù)。筆者選擇魯中南干旱瘠薄山地荊條、金銀花、胡枝子3種灌木為研究對(duì)象，分析比較根系構(gòu)型和細(xì)根形態(tài)特征，以期闡明根系在改善干旱瘠薄山地中的機(jī)理，為干旱瘠薄山地植被修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東省萊蕪市雪野鎮(zhèn)，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，森林植被以落葉闊葉林為主，但由于人為破壞，原生植被殘存極少，土壤類型為石灰?guī)r發(fā)育沙壤土，土層厚度50～80cm。2010年對(duì)萊蕪市雪野鎮(zhèn)西峪南村荒山進(jìn)行踏查后選擇標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行調(diào)查。

2 研究方法

人工挖掘荊條、金銀花、胡枝子完整根系，用去離子水將根系沖洗干凈，分別選取3條未受破壞、結(jié)構(gòu)完整的根系，按照 Pregitzer的方法對(duì)細(xì)根進(jìn)行分級(jí)，測(cè)定各級(jí)根序細(xì)根長(zhǎng)度、表面積和體積，細(xì)根生物量。計(jì)算各級(jí)根序細(xì)根的比根長(zhǎng)、根組織密度等參數(shù)（比根長(zhǎng)表示細(xì)根單位質(zhì)量的根長(zhǎng)，計(jì)算方法為細(xì)根總長(zhǎng)度/干質(zhì)量；根組織密度為單位體積細(xì)根的干質(zhì)量，計(jì)算方法為細(xì)根總體積/干質(zhì)量）。

3 結(jié)果與分析

3.1 3個(gè)灌木樹種1-5級(jí)細(xì)根根長(zhǎng)的比較

圖1 3個(gè)樹種1-5級(jí)根的總根長(zhǎng)

對(duì)3個(gè)樹種總根長(zhǎng)的比較可以看出，1級(jí)根根長(zhǎng)最大，5級(jí)根的根長(zhǎng)最小，1-5級(jí)細(xì)根的根長(zhǎng)均隨著根序等級(jí)增加而減小。不同樹種之間各個(gè)根序中細(xì)根長(zhǎng)度的差異很大，除3級(jí)細(xì)根外，各級(jí)細(xì)根荊條的根長(zhǎng)度最長(zhǎng)，胡枝子的長(zhǎng)度最短；3級(jí)細(xì)根長(zhǎng)度的變化范圍為15.59～46.37cm，長(zhǎng)度大小依次為荊條、胡枝子、金銀花。4級(jí)根長(zhǎng)度變化范圍為7.55～25.88cm，5級(jí)根的長(zhǎng)度變化范圍為8.67～14.01cm。

3.2 3個(gè)灌木樹種1-5級(jí)細(xì)根平均直徑的比較

圖2 3個(gè)樹種1-5級(jí)根的平均直徑

對(duì)3個(gè)樹種1-5級(jí)細(xì)根平均直徑的比較可以看出，1級(jí)根平均直徑最小，5級(jí)根的平均直徑最大，隨著根序等級(jí)的增加，各級(jí)細(xì)根的平均直徑也逐漸增加。樹種間細(xì)根直徑的差異很大，1、2級(jí)細(xì)根中金銀花的平均直徑最大，荊條的平均根直徑最??；3-5級(jí)細(xì)根平均根長(zhǎng)荊條平均直徑最大，胡枝子最小。

3.3 3個(gè)灌木樹種1-5級(jí)細(xì)根表面積的比較

3個(gè)樹種中，1級(jí)根總表面積最大，5級(jí)根的總表面積最小。不同樹種之間各個(gè)根序中細(xì)根總表面積的差異很大。1-5級(jí)細(xì)根中荊條的總表面積最大，胡枝子的總表面積最小，其中金銀花各級(jí)細(xì)根總表面積變幅較大，荊條和金銀花各級(jí)細(xì)根總表面積變幅較小。

圖3 3個(gè)樹種1-5級(jí)根的總表面積

3.4 3個(gè)灌木樹種1-5級(jí)細(xì)根總體積的比較

由圖4可以看出，3個(gè)樹種之間各個(gè)根序中細(xì)根總體積的差異很大。除1級(jí)細(xì)根外，各級(jí)細(xì)根荊條總體積最大，胡枝子總體積最??；并且各級(jí)細(xì)根荊條總體積逐漸變大，金銀花和胡枝子的總體積逐漸變小。

3.5 3個(gè)樹種1-5級(jí)細(xì)根間比根長(zhǎng)的分析比較

分析發(fā)現(xiàn)，3個(gè)樹種一致表現(xiàn)出1級(jí)細(xì)根的比根長(zhǎng)最大，5級(jí)細(xì)根的比根長(zhǎng)最小，比根長(zhǎng)隨著根序等級(jí)的增加而減小。不同樹種之間，胡枝子的各級(jí)細(xì)根比根長(zhǎng)均最大，1-2級(jí)細(xì)根金銀花的比根長(zhǎng)最小，3-5級(jí)細(xì)根荊條的比根長(zhǎng)最小。

圖4 3個(gè)樹種1-5級(jí)根的總體積

圖5 3個(gè)樹種1-5級(jí)根的比根長(zhǎng)

3.6 3個(gè)灌木樹種1-5級(jí)細(xì)根組織密度的比較

由圖6可以看出，金銀花和荊條的組織密度1級(jí)細(xì)根最小，5級(jí)細(xì)根最大，胡枝子的組織密度1級(jí)細(xì)根最小，4級(jí)細(xì)根最大，1-5級(jí)細(xì)根的組織密度總體呈現(xiàn)出隨著根序等級(jí)的增加而逐漸變大。不同樹種之間細(xì)根組織密度的差異較大，其中荊條1-5級(jí)細(xì)根的組織密度最大，金銀花1-4級(jí)細(xì)根的組織密度最小，胡枝子5級(jí)細(xì)根組織密度最小。

圖6 3個(gè)樹種1-5級(jí)根的組織密度

4 結(jié)論

（1）樹種間細(xì)根形態(tài)存在較大差異，荊條1-5級(jí)根總根長(zhǎng)、總表面積、總體積均明顯高于金銀花和胡枝子,金銀花1-3級(jí)細(xì)根長(zhǎng)度和表面積也高于胡枝子，表明在干旱瘠薄山地造林實(shí)踐中，對(duì)困難立地適應(yīng)能力依次為荊條、金銀花、胡枝子，對(duì)今后困難立地造林樹種選擇提供了理論依據(jù)。

（2）3個(gè)樹種總根長(zhǎng)、總表面積隨著根序等級(jí)增加而減小，各級(jí)細(xì)根平均直徑、總體積隨著根序等級(jí)增加而變大。

（3）3個(gè)樹種比根長(zhǎng)隨著根序等級(jí)的增加而減小，也就是根的直徑越細(xì)，比根長(zhǎng)越大；不同樹種之間比根長(zhǎng)差異較大。

（4）3個(gè)樹種細(xì)根的組織密度隨著根序等級(jí)的增加而逐漸變大，不同樹種之間細(xì)根組織密度的差異較大。