不同平茬模式對(duì)檸條細(xì)根構(gòu)型及土壤養(yǎng)分的影響

摘要 為探討不同平茬模式下檸條細(xì)根構(gòu)型及土壤養(yǎng)分的變化規(guī)律，以內(nèi)蒙古包頭市達(dá)茂旗17 年生檸條（Caragana korshinskii）人工林為研究對(duì)象，分析平茬（0、10、20 cm）和未平茬（CK）處理下檸條人工林細(xì)根構(gòu)型和土壤養(yǎng)分等指標(biāo)變化。結(jié)果顯示，土壤有機(jī)質(zhì)、速效氮、有效磷及速效鉀均在10 cm 平茬模式下含量最高；不同平茬模式下細(xì)根均為典型的魚(yú)尾形分支結(jié)構(gòu)，且10 cm 平茬模式有效改善了根系分支結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了次級(jí)分支生長(zhǎng)；不同平茬模式下檸條細(xì)根總根長(zhǎng)、比根長(zhǎng)、組織密度、干物質(zhì)含量均在10 cm 平茬模式下最優(yōu)；隸屬函數(shù)綜合分析結(jié)果顯示，平茬10 cm（0.58）gt;平茬0 cm（0.46）gt;平茬20 cm（0.44）gt;未平茬（0.42）。以上結(jié)果表明，10 cm 平茬模式對(duì)檸條更新復(fù)壯效果最好，有利于促進(jìn)生態(tài)脆弱區(qū)水土保持以及生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 檸條； 平茬； 細(xì)根構(gòu)型； 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào) S728.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1000-2421（2024）06-0210-09

內(nèi)蒙古生態(tài)脆弱區(qū)通常處于北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶之間的過(guò)渡區(qū)，具有水分流失大、擾動(dòng)多變、內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等特點(diǎn)，對(duì)外部擾動(dòng)較為敏感［1］，正是這些要素之間的交互作用，造成了該區(qū)沙漠化、草原退化、生物多樣性急劇下降、土壤侵蝕加劇等一系列生態(tài)問(wèn)題［2］。內(nèi)蒙古生態(tài)脆弱區(qū)屬沙漠化風(fēng)蝕地貌，草原類型為典型荒漠草原［3］，總體的地勢(shì)是北部低、南部高，土壤侵蝕狀況比較嚴(yán)重，給當(dāng)?shù)氐闹矘?shù)造林帶來(lái)了巨大的困難。因此，在國(guó)家提倡減時(shí)增效的背景下，如何利用有限的生態(tài)條件，改善森林植被的水土保持能力，解決修復(fù)生態(tài)環(huán)境的問(wèn)題，已迫在眉睫。

檸條錦雞兒（Caragana korshinskii）是豆科錦雞兒屬的一種落葉灌木，又稱檸條。研究發(fā)現(xiàn)，檸條可顯著改善土壤持水能力，改良土壤結(jié)構(gòu)［4］。檸條是一種耐寒、耐旱的植物，也是我國(guó)干旱、半干旱區(qū)重要的生態(tài)經(jīng)濟(jì)造林樹(shù)種［5］。近年來(lái)，由于氣候、樹(shù)種搭配等方面的原因，包頭市達(dá)茂旗（達(dá)爾罕茂明安聯(lián)合旗）生態(tài)脆弱區(qū)的生態(tài)環(huán)境不斷惡化，群落結(jié)構(gòu)不斷退化，生長(zhǎng)6 a 后，檸條錦雞兒生長(zhǎng)緩慢、衰弱，嚴(yán)重影響了其生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益［6］。

大量研究表明，平茬對(duì)檸條錦雞兒的恢復(fù)和復(fù)壯具有顯著的促進(jìn)作用。黃海廣等［7］的研究表明，檸條新生枝數(shù)、生物量及碳含量均以50 cm 平茬為最高；而0 cm 平茬模式中檸條葉N 含量最高，具有較好的飼用價(jià)值和生態(tài)效益。平茬不僅對(duì)植物地上部分的生長(zhǎng)和發(fā)育具有重要作用，而且對(duì)植物根系的生長(zhǎng)發(fā)育也會(huì)產(chǎn)生較大影響［8］。劉曉宇等［9］通過(guò)對(duì)砒砂巖區(qū)不同平茬高度下沙棘根系分形特性的研究，發(fā)現(xiàn)平茬能明顯改變沙棘根系分形結(jié)構(gòu)，且平茬高度15 cm 為最佳。溫?。?0］研究表明，平茬能有效提高根系抗逆性，促進(jìn)細(xì)根快速生長(zhǎng)，從而達(dá)到更新復(fù)壯。

合理平茬高度的選擇是提高檸條產(chǎn)量的關(guān)鍵。常春［11］提出，檸條生長(zhǎng)期間平茬高度以2～4 cm 為最佳，太低或太高均不利于檸條生長(zhǎng)發(fā)育。這與王世裕等［12］對(duì)晉西北檸條灌木林的研究相似，認(rèn)為平茬距離地面0～3 cm 最好。Zhang 等［13］對(duì)退化衰老的檸條進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，西北地區(qū)5 cm 平茬高度對(duì)檸條的更新復(fù)壯效果最好。蘆娟等［14］在甘肅定西進(jìn)行了0、5 和10 cm 檸條平茬處理，結(jié)果顯示10 cm 平茬高度處理下檸條萌蘗、生長(zhǎng)情況最好。王亮等［15］對(duì)檸條平茬后的更新情況進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示5 cm 平茬高度是檸條平茬的最佳高度。而李濱［16］研究結(jié)果顯示，大同市周邊地區(qū)的檸條應(yīng)保持在3～8 cm 的平茬高度。以上結(jié)果表明，不同地區(qū)檸條的適宜平茬高度存在差異。

當(dāng)前，對(duì)檸條的研究多集中在土壤水分分配上，而對(duì)不同平茬方式下檸條根系構(gòu)型和土壤養(yǎng)分的研究較少。為了改善生態(tài)脆弱區(qū)的生態(tài)環(huán)境和提高土壤的保水能力，本研究以內(nèi)蒙古生態(tài)脆弱區(qū)達(dá)茂旗的檸條林為研究對(duì)象，采用不同的平茬模式，深入探討不同平茬模式對(duì)檸條根系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、根長(zhǎng)、比根長(zhǎng)、組織密度、干物質(zhì)含量及土壤養(yǎng)分的影響，以期為內(nèi)蒙古生態(tài)脆弱區(qū)植被恢復(fù)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市達(dá)茂旗，是內(nèi)蒙古自治區(qū)19 個(gè)邊境旗（市）和23 個(gè)牧業(yè)旗之一。試驗(yàn)地點(diǎn)為內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市達(dá)茂旗的烏克忽洞鎮(zhèn)，該區(qū)域位于半干旱農(nóng)牧交錯(cuò)帶，地理坐標(biāo)為41°21′～42°47′N，109°16′～111°25′E，位于大青山西北內(nèi)蒙古高原地帶，地勢(shì)南高北低，緩緩向北傾斜，平均海拔1 367 m，屬于中溫帶半干旱大陸性氣候區(qū)［17］。

1.2 試驗(yàn)方法

本研究選取的是達(dá)茂旗烏克忽洞鎮(zhèn)內(nèi)17 年生且立地條件與生長(zhǎng)狀況相似的檸條人工灌木林。2021年3 月進(jìn)行0 cm（H1）、10 cm（H2）和20 cm（H3）不同高度的平茬處理，以未經(jīng)平茬（CK）的檸條作為對(duì)照；2022 年8 月運(yùn)用追蹤法和全根挖掘法采集不同平茬模式樣地內(nèi)的檸條根系，同時(shí)在同一時(shí)間點(diǎn)采集對(duì)應(yīng)土樣用于后續(xù)土壤養(yǎng)分測(cè)定，土層深度分別為S1（0～10 cm］、S2 （10～20 cm］、S3 （20～30 cm］、S4（30～40 cm］、S5（ 40～50 cm］，測(cè)定的土壤養(yǎng)分指標(biāo)包括土壤有機(jī)質(zhì)（soil organic matter，SOM）、速效氮（available nitrogen，AN）、有效磷（available phosphorous，AP）及速效鉀（available potassium，AK）。

各試驗(yàn)區(qū)中挑選3 叢典型檸條植株，將樣本檸條的枝葉自基部砍下，清理植株基部周圍雜草和枯落物，去除表層大部分土壤，剝離檸條根系周邊泥土；沿著檸條主根和分支根的生長(zhǎng)方向逐步挖掘，直到抵達(dá)根系末端，整個(gè)取樣過(guò)程中力求最大限度保留末端低級(jí)根的完整性，以保障根系的整體性。挖掘過(guò)程中按照不同水平方向（0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm）和垂直方向（0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm）對(duì)檸條根系在土壤中的分布位置進(jìn)行標(biāo)記，并詳細(xì)記錄根系內(nèi)部的連接數(shù)量（number of internal connections，A）和連接長(zhǎng)度（connectionlength，Pe）。待檸條根系完全挖掘后，使用卷尺對(duì)其根垂直幅和根水平幅進(jìn)行精確測(cè)量。將采集的根系裝入保鮮袋，放入2～3 ℃冰箱，冷藏后帶回實(shí)驗(yàn)室，用去離子水洗凈根上附著的泥沙，使用EXPRESSION10000XL（愛(ài)普生，日本）掃描儀對(duì)細(xì)根進(jìn)行掃描并利用WinRHIZO Pro 軟件測(cè)定細(xì)根總根長(zhǎng)（total root length，RL）、外部連接數(shù)（number of externalconnections，M）、細(xì)根體積（root volume，RV）等，測(cè)定完成后，將采集的每個(gè)樣品的細(xì)根置于水中，在4 ℃下遮光存儲(chǔ)24 h，水分飽和后取出，用吸水紙吸干細(xì)根表面的水分，測(cè)定細(xì)根的飽和鮮質(zhì)量；60 °C 下干燥48 h，測(cè)定細(xì)根干質(zhì)量（root dry weight，RDW）。接下來(lái)分別計(jì)算細(xì)根比根長(zhǎng)（specific rootlength，SRL）、細(xì)根干物質(zhì)含量（root dry matter content，RDMC）、細(xì)根組織密度（root tissue density，RTD）。SRL 為細(xì)根總根長(zhǎng)與細(xì)根干質(zhì)量的比值；RDMC 為細(xì)根干質(zhì)量與其水分飽和質(zhì)量的比值；RTD 為細(xì)根干質(zhì)量與細(xì)根體積之比。

拓?fù)渲笖?shù)（topological index，TI）采用Fitter［18］的拓?fù)渲笖?shù)計(jì)算方法，如式（1）所示：

TI = lgA/lgM （1）

式（1）中，M 代表根系所擁有的全部外部連接數(shù)量，“外部連接”指的是根系末端與其他根或土壤環(huán)境之間的連接點(diǎn)；A 表示根系中最長(zhǎng)通道內(nèi)部包含的連接總數(shù)，“最長(zhǎng)通道”是指從根系的一個(gè)端點(diǎn)到另一個(gè)端點(diǎn)的最長(zhǎng)路徑，“連接總數(shù)”是指這條路徑上所有連接的數(shù)量。當(dāng)TI值等于1 時(shí)，根系呈現(xiàn)典型的魚(yú)尾形分支結(jié)構(gòu)；隨著TI 值逐漸接近0.5，根系的形態(tài)則趨向于叉狀分支類型。

Oppelt 等［19］提出了新的修正拓?fù)鋮?shù)計(jì)算方法，如式（2）所示：

式（2）中，a 代表的是植物根系的拓?fù)溟L(zhǎng)度，即從植物基部到根系終端的連接數(shù)量。b 表示平均拓?fù)溟L(zhǎng)度，其計(jì)算方式為，Ibv0=lnv0/ln2，b=Pe/v0，而v0在此處等同于式（1）中的M。Pe 指從根系基部到根系終端通道的總長(zhǎng)度。此外，通過(guò)修正得到的拓?fù)鋮?shù)qa和qb的取值范圍均在0～1。對(duì)于魚(yú)尾形分支結(jié)構(gòu)而言，其特點(diǎn)是qa 與qb 的值均為1；而對(duì)于叉狀分支結(jié)構(gòu)，qa和qb的值都為0。這2 種理想化的分支模式之間存在過(guò)渡形式，此時(shí)qa和qb的數(shù)值會(huì)在0～1 的范圍內(nèi)變化，以此來(lái)表征根系分支形態(tài)的復(fù)雜程度和多樣性（圖1）。

根系分支率根據(jù)Strahler［20］方法確定根級(jí)，從外向內(nèi)定義根級(jí)別（圖2），最外層的所有根被定義為一級(jí)根。當(dāng)2 條一級(jí)根交匯時(shí)，形成的根為二級(jí)根；2 條二級(jí)根交匯則形成三級(jí)根，依此類推。如果不同級(jí)別的根相遇，則采用較高的一方的級(jí)別作為交匯后根的級(jí)別；從外向內(nèi)統(tǒng)計(jì)不同根級(jí)（i）的數(shù)量Ni，以i為橫坐標(biāo)，lgNi為縱坐標(biāo)作圖，細(xì)根分支率（fine rootbranching rate，Rb）由回歸直線斜率的逆對(duì)數(shù)表示。

1.3 土壤養(yǎng)分分析

采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定速效氮（AN）含量；鉬銻抗比色法測(cè)定有效磷（AP）含量；醋酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定速效鉀（AK）含量；重鉻酸鉀外加熱容量法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）含量，具體方法參照文獻(xiàn)［21］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS26 進(jìn)行差異顯著性分析；利用Origin 2018 繪制箱線圖，Surfer繪制細(xì)根總根長(zhǎng)空間分布圖；采用隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

當(dāng)指標(biāo)與植物生長(zhǎng)呈正相關(guān)時(shí)，即指標(biāo)值越大植物生長(zhǎng)越好時(shí)，使用隸屬函數(shù)公式，如式（3）所示：

X （U ）=X - Xmin／Xmax - Xmin（3）

當(dāng)指標(biāo)與植物生長(zhǎng)呈負(fù)相關(guān)時(shí)，即指標(biāo)值越小植物生長(zhǎng)越好時(shí)，使用反隸屬函數(shù)公式，如式（4）所示：

（U ）= 1 -X - Xmin／Xmax - Xmin（4）

式（3）～（4）中，X 為指標(biāo)的實(shí)際測(cè)量值；Xmax 為指標(biāo)的最大值；Xmin為指標(biāo)的最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同平茬模式對(duì)檸條土壤養(yǎng)分的影響

由圖3 可知，隨著土壤深度逐漸增加，不同平茬模式下的土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）、速效氮（AN）、有效磷（AP）及速效鉀（AK）含量均呈現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為S1 土層的含量最高，其次是S2、S3、S4、S5 土層。在S1～S3 土層范圍內(nèi)，與CK 相比，不同平茬模式下的SOM、AN、AP 和AK 含量均有顯著提升（Plt;0.05），具體表現(xiàn)為H2gt;H1gt;H3gt;CK；在S4～S5 的土層中，與CK 相比，不同平茬高度處理下的SOM、AN、AP 和AK 含量均有所提高。

2.2 檸條細(xì)根拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化特征

由表1 可以看出，不同平茬模式下，TI值表現(xiàn)為H2lt;H1lt;H3lt;CK，且均接近1，為典型的魚(yú)尾形分支特征。然而，H2 和H1 處理組的TI值較低，分別為0.78 和0.86，說(shuō)明10、0 cm 平茬高度處理改善了檸條根系分支結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了次級(jí)分支生長(zhǎng)。H1、H2、H3處理組的細(xì)根分支率（Rb）均顯著高于CK，其中H2模式下Rb 值最高，為1.87。以上結(jié)果表明，不同平茬模式對(duì)根系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響程度依次為H2gt;H1gt;H3gt;CK，10 cm 平茬高度的影響效果最為顯著。

2.3 檸條細(xì)根總根長(zhǎng)變化特征

由圖4 可知，不同平茬模式下檸條細(xì)根總根長(zhǎng)（RL）存在明顯差異，表現(xiàn)為H2（2 179.49 cm）gt;H1（2 066.39 cm）gt;H3（1 832.16 cm）gt;CK（1 556.99 cm），H1、H2 和H3 模式的RL 值分別是CK 的1.29、1.35 和1.16 倍，表明平茬能有效增加檸條的細(xì)根總根長(zhǎng)，其中10 cm 平茬模式對(duì)總根長(zhǎng)的增益效果最為突出。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，平茬和CK 中RL 值均隨著植株基部中心水平和垂直距離的增加而逐漸減小，CK、H1、H2 和H3 不同模式的RL 值分別從119.94、191.48、158.62、126.24 cm 增加到1 727.64、2 316.78、2 412.16、1 996.54 cm，分別增長(zhǎng)1 340.42%、1 109.93%、1 420.72%、1 481.54%；各模式下的細(xì)根主要集中在0～30 cm 土層內(nèi)，在垂直距離為10～20 cm、水平距離為10 cm 的位置，RL 值最大；而在垂直距離40～50cm、水平距離80～100 cm 處，RL 值降至最低點(diǎn)。

2.4 檸條細(xì)根比根長(zhǎng)變化特征

由圖5 可知，不同平茬模式檸條細(xì)根比根長(zhǎng)（SRL）均顯著高于CK（Plt;0.05）；H1 與H3 無(wú)顯著差異（Pgt;0.05），與H2 和CK 存在顯著差異（Plt;0.05）；H2 與H1、H3 和CK 存在顯著差異（Plt;0.05）。不同平茬模式下檸條SRL 表現(xiàn)為H2（88.03 cm/g）gt;H1（79.41 cm/g）gt;H3（73.57 cm/g）gt;CK（70.84 cm/g），表明平茬影響了檸條細(xì)根生長(zhǎng)，10 cm 平茬模式下檸條細(xì)根比根長(zhǎng)最高。

2.5 檸條細(xì)根組織密度變化特征

如圖6 所示，不同平茬模式下檸條細(xì)根組織密度（RTD）均低于CK，H2 與CK 有顯著差異（Plt;0.05）；H1 和H3 與CK 無(wú)顯著差異（Pgt;0.05）；H1 和H3 無(wú)顯著差異（Pgt;0.05），但都與H2 有顯著差異（Plt;0.05）。不同平茬模式RTD 表現(xiàn)為H2（5.20g/cm3）lt;H3（5.63 g/cm3）lt;H1（5.65 g/cm3）lt;CK（5.67 g/cm3），表明平茬影響了檸條細(xì)根組織密度，10 cm 平茬高度處理檸條細(xì)根組織密度最小。

2.6 檸條細(xì)根干物質(zhì)含量變化特征

如圖7 所示，不同平茬模式下檸條細(xì)根干物質(zhì)含量（RDMC）均低于CK，H1 和H2 與CK 有顯著差異（Plt;0.05）；H3 與CK 無(wú)顯著差異（Pgt;0.05）；H3 與H1 和H2 有顯著差異（Plt;0.05）。不同平茬模式RDMC表現(xiàn)為H2（0.426 g/g）lt;H1（0.452 g/g）lt;H3（0.465 g/g）lt;CK（0.467 g/g），表明平茬影響了檸條細(xì)根干物質(zhì)含量，10 cm 平茬高度處理檸條細(xì)根干物質(zhì)含量最高。

2.7 不同平茬模式下檸條各指標(biāo)隸屬函數(shù)分析

由表2 可知，經(jīng)過(guò)平茬處理的檸條根系構(gòu)型及其所在土壤特征的隸屬函數(shù)平均值均高于未平茬處理。各平茬模式下檸條根系構(gòu)型及土壤特性的變化規(guī)律各異，其中H1 和H3 之間的差異較小，與CK 的差異也較小；H2 與H1、H3 和CK 差異較大。根據(jù)隸屬函數(shù)平均值的排序，不同平茬模式下的優(yōu)劣順序?yàn)椋篐2（0.58）gt;H1（0.46）gt;H3（0.44）gt;CK（0.42），表明經(jīng)過(guò)平茬的檸條在綜合表現(xiàn)上明顯優(yōu)于未平茬的檸條，其中以10 cm 平茬模式最為理想。

3 討論

檸條是內(nèi)蒙古生態(tài)脆弱地區(qū)的主要植物，其根系發(fā)達(dá)，萌蘗能力強(qiáng)，在不同刈割方式下，其生理功能存在復(fù)雜變化。大部分植被在刈割和平茬后均表現(xiàn)出補(bǔ)償性生長(zhǎng)［22］。經(jīng)過(guò)處理的檸條雖然去除了大量的地上部分，導(dǎo)致了短暫的光合作用下降，但同時(shí)也會(huì)影響到植物的養(yǎng)分分布，短期內(nèi)植物會(huì)對(duì)儲(chǔ)存的物質(zhì)進(jìn)行重新分配，以保持植物體的生長(zhǎng)［23］。本研究發(fā)現(xiàn)不同平茬模式下檸條的生長(zhǎng)更新?tīng)顩r比未平茬要好，這與耿文誠(chéng)等［24］在夏秋季刈割能促進(jìn)白三葉及雜草的高度生長(zhǎng)研究結(jié)果一致。

根系是植物體內(nèi)的一個(gè)重要器官，它可以將水分、養(yǎng)分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)襟w內(nèi)，是養(yǎng)分運(yùn)輸?shù)闹饕ǖ?。不同植物體的根系具有不同的空間分布格局，因此，研究其空間分布規(guī)律，首先需要了解其林下根系的水平分布和垂直分布規(guī)律。由于檸條根系可分為細(xì)根、粗根及骨骼根，其中細(xì)根在檸條生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用，因此，本研究以檸條細(xì)根為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)平茬后檸條細(xì)根的各項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)都較未平茬的高，這與溫?。?0］的研究結(jié)果相吻合。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征是根系構(gòu)型的重要組成部分，決定了根系在土壤中的空間分布［25］。本研究結(jié)果表明不同平茬模式下檸條細(xì)根拓?fù)渲笖?shù)均接近于1，均為典型的魚(yú)尾形分支模式。魚(yú)尾型分支可通過(guò)其自身的優(yōu)點(diǎn)，有效規(guī)避內(nèi)部的競(jìng)爭(zhēng)，快速占據(jù)多余的空間，實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)的高效吸收，能夠根據(jù)棲息地的變化，快速適應(yīng)不同的生態(tài)環(huán)境［26］。隨著平茬高度的增加，拓?fù)渲笖?shù)呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，平茬10 cm 模式的拓?fù)渲笖?shù)明顯小于未平茬，表明平茬后根系分支發(fā)生了明顯的改變，次生分支明顯增加。這主要是由于檸條在平茬后的補(bǔ)償性恢復(fù)生長(zhǎng)期間，對(duì)資源的利用效率及對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保留能力持續(xù)提高，進(jìn)而提高其對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力，從而促進(jìn)了檸條的再生與恢復(fù)，并以10 cm 的平茬為最佳。根系分支狀況能夠反映出其固土能力。隨著根系的分支增多，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也變得更加復(fù)雜，與土壤的接觸面變得更大，因此固土性能更好［27］。本研究發(fā)現(xiàn)，檸條在不同平茬模式下，其細(xì)根分叉比例都很低，表明檸條在逆境條件下減少了根枝數(shù)量，降低了碳的消耗和根系的重疊，減少了根系間的競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境資源的最大化利用。然而，平茬后檸條的分支率明顯高于未平茬的檸條，表明平茬可以提高檸條的分支能力，并促進(jìn)其對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。不同處理的細(xì)根平均直徑均小于未平茬，是由于平茬后檸條根系分支能力增強(qiáng)，細(xì)根增多，平均直徑減小，說(shuō)明平茬能夠提高檸條的水分和養(yǎng)分吸收能力，特別是10 cm 平茬對(duì)檸條構(gòu)型的影響最為顯著。檸條的根系多分布于地表，呈淺層分布，其水平根相對(duì)發(fā)達(dá)，既能增強(qiáng)其對(duì)空間的占有，又能高效地從土壤中吸收水、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；而較發(fā)達(dá)的水平根則能較好地固著并支持整株植物［28］。研究發(fā)現(xiàn)，平茬對(duì)檸條細(xì)根總根長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用，其中10 cm 平茬模式的效果最好。

細(xì)根比根長(zhǎng)是決定根系吸收水分和養(yǎng)分能力的重要形態(tài)結(jié)構(gòu)［29］。已有研究發(fā)現(xiàn)，在營(yíng)養(yǎng)缺乏或種間競(jìng)爭(zhēng)條件下，植株通過(guò)增加比根長(zhǎng)、根表面積等來(lái)增強(qiáng)其吸收營(yíng)養(yǎng)或競(jìng)爭(zhēng)能力［30］。本研究發(fā)現(xiàn)，與未平茬模式相比，平茬處理后檸條的細(xì)根比根長(zhǎng)明顯增加，細(xì)根組織密度和細(xì)根干物質(zhì)含量下降，與前人的研究結(jié)果基本一致。究其原因，是由于平茬后，檸條的資源獲得狀況發(fā)生了變化，導(dǎo)致了檸條的建葉成本下降，進(jìn)而減少了植被的蒸騰耗散；同時(shí)，檸條根系分支能力增強(qiáng)，對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用效果提升，使得檸條能夠更好地適應(yīng)環(huán)境，并通過(guò)調(diào)節(jié)其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性來(lái)改善其存活率，為其生長(zhǎng)代謝提供水和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)［31］，從而形成高比根長(zhǎng)、低組織密度、低干物質(zhì)含量的生長(zhǎng)策略。

不同平茬模式的根系和土壤養(yǎng)分特性都明顯優(yōu)于未平茬檸條，表明平茬能夠促進(jìn)檸條葉片的生長(zhǎng)、增加根系的分支能力、對(duì)地下空間的占據(jù)能力以及對(duì)養(yǎng)分的爭(zhēng)奪能力，增強(qiáng)了根系對(duì)土壤的纏繞與固結(jié)，使土壤滲透性增強(qiáng)、土壤水分入滲量增大，降水得到更好的保存。其中，10 cm 平茬模式土壤養(yǎng)分最高，通過(guò)對(duì)各層土壤養(yǎng)分的比較發(fā)現(xiàn)，淺層土壤的營(yíng)養(yǎng)成分明顯高于深層，究其原因，是因?yàn)榱值乇韺哟罅康闹脖坏蚵湮镌诜纸鈺r(shí)，會(huì)生成各種結(jié)構(gòu)的有機(jī)質(zhì)［32］。本研究發(fā)現(xiàn)，平茬能顯著提高根系的生長(zhǎng)速度，并能有效地提高土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分配，其中10 cm平茬效果最為顯著。

本研究對(duì)檸條不同平茬模式下根系的構(gòu)型及土壤養(yǎng)分情況進(jìn)行了測(cè)定，發(fā)現(xiàn)平茬可以有效地促進(jìn)植物根系的生長(zhǎng)發(fā)育，并改善土壤養(yǎng)分，其中平茬10 cm模式相對(duì)最優(yōu)，但本研究難以全面揭示隨平茬年限增加和更多平茬高度的變化，檸條生長(zhǎng)特性和生理特性的變化規(guī)律，因此，要全面弄清檸條不同平茬模式下生長(zhǎng)情況，還需要持續(xù)觀測(cè)、開(kāi)展更多更深入的研究工作。

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（責(zé)任編輯：葛曉霞）

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