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      植物根系的形態(tài)特征顯著地調(diào)控了土壤水分的入滲運移行為

      發(fā)布時間:2018-02-06
      來源:科技外事處

        土壤水分入滲是陸地生態(tài)系統(tǒng)水分循環(huán)、水分利用、水土保持功能得以順利實現(xiàn)的重要前提,其特性極大地制約著地表徑流、土壤流失、降雨-徑流響應(yīng)、地下水補給等諸多生態(tài)水文過程。除了入滲量,水分運移行為也對土壤水分的分布格局、儲存能力起著至關(guān)重要的作用。影響土壤水分運移行為(優(yōu)先流和基質(zhì)流)的因素有土壤質(zhì)地、孔隙結(jié)構(gòu)、大裂縫、植物根系、耕作方式、地膜殘留物、動物穴道等。目前關(guān)于腐根系、老根系、新生根系對水分運移行為的影響已有大量報道,但有關(guān)不同形態(tài)根系對土壤水分入滲運移行為的影響,仍缺乏相關(guān)研究。 

        為定量評價不同形態(tài)特征的植物根系對土壤水分入滲運移行為的影響,版納植物園生態(tài)水文研究組的助理研究員蔣小金博士、劉文杰研究員等選取橡膠樹的細(xì)根系(云南省熱帶區(qū))、互米花草的光滑根系(江蘇省灘涂地)、玉米的須根系(甘肅省農(nóng)耕地)為研究對象,采用染色示蹤等方法對土壤導(dǎo)水率、水分運移行為和分布格局等進(jìn)行了相關(guān)實驗,并對入滲參數(shù)、土壤物理性質(zhì)之間的關(guān)系做了冗余分析。結(jié)果表明,不同形態(tài)的根系對土壤物理性能和水分運移行為的影響不同。在農(nóng)耕土壤中,玉米須根系使得土壤飽和導(dǎo)水率(Ks、非毛管孔隙度(n分別增加了252%26%,水分在須根系誘導(dǎo)下優(yōu)先滲入土壤,其后的足量水分儲存在孔隙良好的耕作層中,為玉米生長用水提供了保障;在灘涂土壤中,容重高、導(dǎo)水率低的淤泥層阻擋了水分下滲、導(dǎo)致了大量地表徑流,而在互米花草光滑根系生長處的土壤飽和導(dǎo)水率(Ks、非毛管孔隙度(n則分別增加了93%92%,光滑根系輕易地穿透了淤泥層、誘導(dǎo)了水分的快速下滲、誘發(fā)了優(yōu)先流和淤泥層間的側(cè)流(層間高導(dǎo)水率的沙壤土所致),為水分(降雨)及時從海岸排放到海洋提供了保障。在熱帶土壤中,單作橡膠林的管理方式導(dǎo)致了土壤容重增加、雨水入滲緩慢,但在細(xì)根系處的土壤飽和導(dǎo)水率(Ks、非毛管孔隙度(n則分別增加了96%234%,細(xì)根系誘導(dǎo)了雨水快速入滲到深層土壤、大量儲存于土壤孔隙中,即:細(xì)根系誘發(fā)的水分分布格局保障了橡膠樹對土壤水分的及時需求。 

        這表明,植物根系通過生長活動增加了它們與土壤基質(zhì)之間的非毛管孔隙,為土壤水分的有效傳輸(導(dǎo)水率提高所致)、高效儲備(非毛管孔隙增多所致)打下了基礎(chǔ)。因此,從這個角度而言,森林生態(tài)系統(tǒng)遍布土壤層中豐富多樣的根系形態(tài)是其發(fā)揮強大生態(tài)水文功能、水土保持效應(yīng)的重要保障。此結(jié)果也為營造固土保水的環(huán)境友好型復(fù)合人工林提供了重要參考。 

        相關(guān)結(jié)果以Effects of three morphometric features of roots on soil water flow behavior in three sites in China為題,在線發(fā)表在國際土壤學(xué)重要期刊Geoderma上。

        

      不同形態(tài)根系調(diào)控土壤水分入滲運移行為的示意圖 

       

      本文作者:蔣小金

      責(zé)任編輯:張維靜_151c53
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