不同植被类型下植物根系对土壤的影响.docx

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1、不同植被类型植物根系对土壤的影响徐冰 00413017摘要：在植被与土壤的相互作用中，植物的根系是一个重要的纽带。不同的植被类型中 不同的物质组成，使得土壤中的根系具有不同的形态构造、生理特点，导致不同植被类 型下的土壤产生了明显的差异。本文通过对坝上地区相间分布的森林、草原植被的争论 依据群落调查和土壤调查的结果， 提出由于单子叶植物在草原群落中的重要性比在森林 群落中大(一个有意思的结论！)，而单子叶植物的须根系在形态上又具有细根分布均 匀等特点，所以使得草原土壤的质地更细更均一，层次更清楚，而森林土壤则具有较厚 的腐殖质层。关键词：植被类型；植物根系；森林土壤；草原土壤；单子叶植物；双子

2、叶植物植被与土壤之间是相互影响相，互作用的关系。植物的生长活动是土壤形成的关键 因素。肯定气候条件打算了肯定的植被类型，不同类型的植被之下又发育着不同的土 壤。特别是在森林和草原这两大类截然不同的植被作用下，森林土壤和草原土壤在很多 方面有着明显的差异。植物体对土壤影响最大的局部就是它的根系。植物的根系是土壤有机质的来源，为 土壤微生物的活动供给环境，对土壤的质地、构造、水分状况和养分元素的含量等都有 很大的影响。对于不同类型的植被，其物种组成不同，则其根系的形态构造、生长方 式也就不同，对土壤也就会产生不同的作用。为解释不同植被下土壤的成因，本文选取坝上地区4 个有代表性的样地(森林、草原植

3、被各 2 个)，依据群落调查和土壤调查的直观结果，分析不同植被下土壤的特征差 异，及植物根系在这些差异的形成过程中所起的作用。1. 争论区域概况，坝上地区位于河北省北部，内蒙古高原南缘，是我国半潮湿区到半干旱区、华北平 原到内蒙古高原、森林植被到草原植被的过渡地带。区域内气候条件多样，植被类型丰 富，是生态学争论的关键区域23。由于是森林向草原的过渡地带，该区域内的自然林 成块状的分布。次生性的自然白桦林常分布于阴坡，而阳坡则是草原或草甸。森林和草 地在山坡两边相间分布，构成该区域内常见的景观，也为植被与各环境因子相互关系的 争论供给了便利。本文选取的 4 块样地分别位于机械林南山和将军泡子四

4、周，两地的具体位置及气候 条件见表1。在同一山丘的阴、阳坡分别取桦林、草原，两种植被，样地编号为：1 号样地，机械林场南山，阴坡桦林；2 号样地，机械林场南山，阳坡草地；3 号样地，将军泡 子，阴坡桦林；4 号样地，将军泡子，阳坡草地。表 1 样地经纬度及气候状况经度纬度年降水量年均温一月均温7 月均温(mm) 机械林场11715”42 23” 55”N 432将军泡子1111707”29.4 420 34 45“ N418.8C)0.710.42(C)-17.1-19.6(C)17.017.02. 争论方法E2.1 群落调查1用样方法对样地群落进展调查。桦林样地取10X 10m2 样方，分乔

5、木层、灌木层和草本层调查，其中草本层又在大样方内分取 5 个 2X 2 m2 小样方。草原样地取 2X2 m2 样 方进展调查，每处有四组重复。以每个物种相对盖度、相对多度、相对频度求平均的方法，计算各草本物种的重要 值；灌木重要值为相对盖度、相对多度和相对高度的平均值。计算香农维纳指数，表示物种的多样性 4。2.2 土壤调查在每个样地内挖掘较完整的土壤剖面，划分土壤层次，记录各层特征。3. 结果与分析3.1 森林土壤与草地土壤的异同依据四个样地土壤调查的结果，分析可知：样地内土壤都由沙质的母质发育而来， 淋溶不猛烈，多为雏形土，包涵一个较明显的富含有机质的 A 层(腐殖质层)和一个完 全由沙

6、子组成的母质层。森林土壤和草原土壤的不同主要在于以下几点：1) 桦林下的土壤有一个 5cm 左右的枯枝落叶层，草地土壤的枯枝落叶层不明显。2) 森林土壤基岩层以上的总厚度比草原土壤大，其中 A 层的厚度明显大于草原土壤3) 对于母质层以上的 A 层及其他过渡层次，草原土壤比森林土壤的质地更加细腻，团 粒构造发育更好。4) 草原土壤的质地、构造更加均一，层次之间的分界比较明显，而森林土壤各层次间 则是渐渐过渡的。5) 森林土壤剖面的下部、母质层中常消灭深黑色的腐殖质斑块，草原土壤中则没有。 3.2 群落调查结果在考察群落的物种组成时，考虑到双子叶植物和单子叶植物的根系在形态构造上有 明显的不同，

7、他们的根对土壤也会产生不同的影响，因此重点分析双子叶植物和单子叶 植物在森林群落和草地群落中所处的地位。各样地内重要值排在前 20 位的物种的重要值分布状况见图 1图 4，其中双子叶植 物为灰色，单子叶植物为白色。对桦林样地仅表示其草本层的状况。由图可见，在两个草原样地内，单子叶植物的种数和重要程度都比相应的桦林样地 大。表 2 显示了森林和草原群落中单子叶植物和双子叶植物的比照状况，在森林样地 中，单子叶与双子叶植物的重要值之比只有 0.1797 和 0.2969，在草原样地，单子叶与双 子叶植物的重要值之比则到达了0.5092 和 0.7247。草原样地中单子叶植物的多样性也有 所增加，在

8、 4 号样地，单子叶植物的多样性指数甚至超过了双子叶植物。2864218642oo o o头草参豆子蓼禾芦铃英乌眼拳豌拂芽熟藜风公北华猫野山珠早地斑紫蒲茅林草菜白野东堇大菜山豆堇深芍豌北桦林各物种重要值分布状况o A 412o” ”1aO裂头唐黄殃参吾头地乌蓼B歪蕊小猪沙橐并草分山蒿茅子蒿瓣草菜石缘全参苓菊毛叉早制禾牡贝菜草茅陵苔榆针委囊地尔枝黄加拂叶菜松花殃拳黄凤头硬熟豆葡图 2: 2 号样地草地各物种重要值分布状况30 810 60 40 2o 80 2o 60 oO 4 英公蒲图 3： 3 号样地桦林各物种重要值分布状况0.20.180.160.140.120.10.080.060.04

9、0.02苔草禾毒茅葱菜杆尾茅菜蒿菜沙芦熟狼子沙陵旗莺羊陵陈苦沙早拂委花苞委茵毛质毛紫裂硬腺矮二高蒿菜茅冷子草陵青隐冰委野糙古叶蒙细4: 4 号样地早地各物种重要值分布状况土中蓝色和无色两种图标分别表示什么？表 2:森林草地群落单子叶植物双子叶植物分布状况比照相对多度相对盖度相对频度重要值多样性指数森1 号样地双子叶单子叶0.82660.17340.82620.17380.89020.10980.84770.15233.29230.5526林3 号样地单子叶/双子叶双子叶0.20970.78120.21030.66670.12330.86540.17970.77110.16793.28234单子

10、叶0.21880.33330.13460.22890.7033单子叶/双子叶0.28020.50000.15560.29690.2143双子叶0.63590.57810.77380.66263.2115草2 号样地单子叶: 单子叶/双子叶0.36410.57250.42190.72990.22620.29230.33740.50921.46450.4560双子叶0.50050.63890.60000.57982.1610地4 号样地单子叶:0.49950.36110.40000.42022.1704单子叶/双子叶0.99800.56520.66670.72471.0044由以上分析可知在早原群

11、落中单子叶植物所起的作用比在森林群落中大，所以单子 叶植物特别的根系构造在改进草原土壤时发挥的作用也将比在森林土壤中大这里不是 因果关系！。3.3 根系对土壤的影响331 根系深度对土壤的影响在同样植被下测定的 18 种该地 区常表 3:单子叶双子叶植物的根系深度单子叶双子叶见植物根系深度状况如表 3 所 示，可见双子叶植物的根系深度平 均值略大于单子叶羊草双齿葱囊包鸢尾7.37.78.5扁须豆地榆达乌里黄芪14.411.2 1 11.9植物，而双子叶 植物根深的均方差也比单子叶植物 高出了一倍，说明双子叶植物根系 的深度差异较大，不同种植物的根 系可贝加尔针茅r 7.8冷蒿14.3 :深可浅

12、，而单子叶植物的根系 深度则比较日阴菅黄曩台早黄花菜12.911.510.4星毛委陵菜腺毛委陵菜狼毒10.412.535.2平均。在土壤发育的过程中，植物的 根系是土壤有机质的重要来源，根 系的四周是土3. 0瓣蕊唐松草7.6 壤微生物的主要活动 场所，所以根系的深糙隐子草度与土壤腐殖 质层的厚度有很大的相关恰草15.5性。因此 单子叶植物占优势的群落下，土冰草17.6壤 的腐殖质层较薄争论样地中单子 叶植平均均万差P 10.24.3平均均万差14.7物重要值与腐殖质层厚度的关 系如图 5 所8.6示，受根系影响的范 围边界比较明显；数据来源：周鹏等，2023而双子叶植物占 优势的群落，土壤的

13、腐殖质层可能 较厚，边界不明显。he3.3.2 根系形态构造对土壤的影响 双子叶植度物的根是直根系，有 一条明显的向下生长厚层的主根，从主 根上分出细根，向四周生质殖长；单子 叶植物的根是须根系，有多条须腐根共同向下生长，从每条须根上都可分出很多细根。这 样不同的分级构造使得双子叶植物的根系密度从上到下渐渐递减，而单子叶植物的根系 密度在整个根系范围内则是比较均匀的，而且单子叶植物的细根更加丰5富。在土壤发育的过程中，植物的细根对土壤有机质的积存、质地的改进、团粒构造的 形成等都发挥着巨大的作用 5，所以单子叶植物的根系可以使土壤的质地更加细腻，结 构更加疏松，而且单子叶植物根系的这些影响在肯

14、定范围内是比较均一的，而双子叶植 物根系的生长则会使相应的土壤层次产生渐渐过渡的现象。这样就从植物根系的角度解释了森林与草原土壤之间为什么会产生上述的几点不 同。在草原群落中单子叶植物的种类更加丰富，所起的作用更加重要，而单子叶植物的 根系又具有根系深度平均， 细根多，根系密度分布均匀等特点，所以就使得与森林土壤 相比，草原土壤的质地更细腻、构造更均一、层次也更清楚。另外在森林土壤中影响着土壤的发育得也不只有草本层的根系。森林植被的地下部 分与地上局部一样，也有着分层的现象，乔木灌木的根系可以把生物活动对土壤的改造 带入到更深层的土壤中去，成为上下层土壤之间物质循环的通道 6 ，使得森林土壤的

15、结 构更加简单，层次更不清楚 7。深层土壤中粗大的乔木根系死亡后腐烂，形成埋藏的腐 殖质斑块。4. 结论与争论4.1 不同的根系构造导致不同的土壤 森林植被和草原植被的物种组成不同，所以他们的根系分布状况也就有所差异，因 此形成了不同的土壤。森林土壤和草原土壤的差异可以从根系的角度去解释；1) 森林植被的根系可以到达很深的层次，林下草本层中双子叶植物所占比例较大，双 子叶植物的根系深度比较大，所以森林土壤的深度大，腐殖质层也较厚。2) 草原植被中单子叶植物丰富，而单子叶植物根系中细根多，有利于土壤颗粒的分 化、有机质的积存、团粒构造的形成，因此草原土壤的质地更细。3) 单子叶植物的根是须根系，

16、各深度上根密度比较平均，不同物种间根系深度相差不 大，所以在单子叶植物相对丰富的草原植被下，土壤的层次更清楚，各层内的质地 也更均匀。4) 森林土壤中乔木和灌木的根系可以使有机质在更深层的土壤中积存。 综上所述，植物的根系是沟通植被与土壤的桥梁，在植被与土壤的相作用中发挥着 重要的作用。4.1 其它因素对森林草原土壤相异性的影响 除了植物的根系，还有很多其它的因素也影响着土壤的形成，使得森林和草原的土 壤产生了上述的不同。如森林植被产生枯枝落叶积存在土壤表层，草原植被则很少；森 林植被能截流大量的降水减缓下渗，削减淋溶等等。本争论中草原样地都处于阳坡，桦 林样地都处于阴坡，阴阳坡的差异一方面造

17、就了两种不同的植被，另一方面也会直接影 响土壤的性质， 比方阴坡上的草地土层薄、土壤质地细也可能是由于阳坡背风，风成的 母质本身就比较薄、质地就比较细的原因，另外阴阳坡不同的水分状况也会对土壤产生 较大的影响 8 。4.2 根系对土壤的具体影响还有待进一步争论本争论在野外调查时并不针对根系对土壤的影响这一题目，所以争论过程中还存在 很多干扰， 如上文所说阴阳坡的影响。如要验证本文中的结论，应选择地形条件、小气 候等环境因素完全一样的样地进展试验。，本争论基于野外调查的直观结果，多为定性争论，缺乏定量争论。假设要更深入地 探讨根系对土壤的影响，应具体测量土壤各层次的根密度、孔隙度、有机质含量，养

18、分 元素的含量等指标 7 9，并深入分析各植物类群根系构造的特点，建立植被根系土壤 之间关系的完整框架。参考文献：1 吴淑杰，韩喜林。 土壤构造、水分与植物根系对土壤能量状态的影响。东北林业大 学学报，62023，313： 2426。2 盛学斌，孙建中，刘云霞。坝上地区土地利用与覆被变化对土壤养分的影响。农村 生态环境，2023，184 ：1014。3 盛学斌，孙建中，刘云霞。坝上地区古土壤环境变化信息争论。土壤与环境， 2023，92： 8790。4 杨小波，张桃林，昊庆书。海南琼北地区不同植被类型物种多样性与土壤肥力的关 系。生态学报， 2023，223： 190196。5 吕春花，郑粉莉。冰草根系生长发育对土壤团聚体形成和稳定性的影响。水土保持 争论，2023， 114： 97100。6 李任敏，常建国，吕皎。太行山主要植被类型根系分布及对土壤构造的影响。山西 林业科技，1998，31； 17237 李勇，张晴雯，李璐。黄土区植物根系对养分元素在土壤剖面中迁移强度的影响。 植物养分与肥料学报。 2023，114 ：427 434。8 杨晓晖 ，张克斌 ，侯瑞萍。半干旱沙地封育草场的植被变化及其与土壤因子间的 关系。生态学报， 2023，2512： 321232199 张昌兴，邵安明，黄占斌。不同植被对土壤侵蚀和氮素流失的影响。生态学报， 2023，206：103810447