姜 濤
(新賓滿族自治縣國(guó)營(yíng)林業(yè)總場(chǎng),遼寧 新賓113200)
植被根系不但是植被攝取、運(yùn)輸和貯存碳水化合物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及合成一系列有機(jī)化合物的器官,而且還以直接和間接兩種方式創(chuàng)造土壤結(jié)構(gòu),增強(qiáng)土體的抗蝕力[1-3]。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者提出通過(guò)根系的根長(zhǎng)、生物量等來(lái)研究根系在土壤中的分布狀況及其與土壤性質(zhì)的關(guān)系。根系在土體中穿插、纏繞來(lái)分散或固結(jié)土壤顆粒形成土壤孔隙,可增加土壤滲透性和持水性,從而有效地提高周邊土壤的水源涵養(yǎng)能力[4-5]。因此,研究遼東山區(qū)水源涵養(yǎng)林根系分布特征具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義[6-7]。本研究針對(duì)遼東山區(qū)水源涵養(yǎng)林(落葉松林、紅松林、天然林、灌木林)根系的分布特征,能準(zhǔn)確地了解水源涵養(yǎng)林下根系分布規(guī)律,以期為遼東山區(qū)水源涵養(yǎng)林構(gòu)建、涵養(yǎng)水源能力以及該區(qū)生態(tài)恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。
研究區(qū)位于新賓滿族自治縣國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)猴石公園內(nèi),該區(qū)東與吉林省通化市、柳河縣搭界,南與本溪市、桓仁滿族自治縣為鄰,西與撫順市相連,北與清原滿族自治縣毗鄰。地理坐標(biāo)為41°14′10″~41°58′50″N,124°15′56″~125°27′46″E。氣候?qū)俦睖貛Ъ竟?jié)性大陸氣候,四季分明,氣候宜人,雨量充沛,年均降水量750~850 mm,無(wú)霜期150 d 左右。新賓地貌類型屬于構(gòu)造侵蝕的中低山區(qū),以長(zhǎng)白山系龍崗山脈為主體,境內(nèi)峰巒疊嶂,山丘起伏,平均海拔492 m。
調(diào)查樣地設(shè)在猴石公園內(nèi),各樣地基本情況見(jiàn)表1。
表1 各樣地基本情況
每種林分均10塊樣地,水源均為天然降水。本試驗(yàn)采用根鉆法采集根系,根鉆內(nèi)徑為10 cm。取根點(diǎn)設(shè)置在距離標(biāo)準(zhǔn)木30 cm 處,以20 cm 為1個(gè)層次向下采集根系標(biāo)本。采集后放入采集袋中帶回實(shí)驗(yàn)室洗凈進(jìn)行根系分級(jí),分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為3級(jí),具體為<1 mm、1~2 mm、2~5 mm。采用Win RHIZO 根系分析系統(tǒng)測(cè)定根系條數(shù)、長(zhǎng)度、表面積等指標(biāo)。最后烘干并稱重。
水源涵養(yǎng)林涵養(yǎng)水源能力與林下有機(jī)質(zhì)和根系密度有緊密聯(lián)系,根系密度大不僅能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,且細(xì)小根系,尤其是根毛穿插在土體中可防止土體在水中分散、破碎,增強(qiáng)土壤抗蝕性。不同調(diào)查樣地根系密度分布情況存在差異,由圖1 可知,0~20 cm 土層,根系密度為灌木林1 399條·m-2>天然林1 296 條·m-2>紅松林956 條·m-2>落葉松林902 條·m-2;20~40 cm 土層依次為灌木林1 356 條·m-2>天然林1 111 條·m-2>紅松林987條·m-2>落葉松林931條·m-2;40~60 cm 土層,依次為灌木林1 556 條·m-2>天然林1 396 條·m-2>落葉松林1 029 條·m-2>紅松林1 028 條·m-2。4 種不同樣地水源涵養(yǎng)林根系密度在各土層內(nèi)都隨土層深度的增加而增大,其中灌木林地的根系最為明顯。
根質(zhì)量密度為單位體積內(nèi)的根系質(zhì)量,4 種水源涵養(yǎng)林不同土層的根質(zhì)量密度存在差異(圖2)。
由圖2可知,0~20 cm土層,根質(zhì)量密度依次為紅松林0.7258 g·cm-3>落葉松林0.7077 g·cm-3>天然林0.6372 g·cm-3>灌木林0.3169 g·cm-3;20~40 cm土層,根質(zhì)量密度依次為紅松林0.8954 g·cm-3>落葉松林0.7258 g·cm-3>天然林0.6874 g·cm-3>灌木林0.4196 g·cm-3;40~60 cm 土層,根質(zhì)量密度為紅松林0.9645g·cm-3>落葉松林0.7587 g·cm-3>天然林0.7054 g·cm-3>灌木林0.5989 g·cm-3。各樣地根質(zhì)量密度均表現(xiàn)為隨著土層增大而增加,但灌木林地的根質(zhì)量密度最小,主要原因是喬木樹(shù)種根系發(fā)達(dá)且粗壯,灌木樹(shù)種根密度大,但須根所占比例較大。
根表面積密度是單位體積內(nèi)根系的表面積,是植物根系表面與土壤直接接觸的表面積。水源涵養(yǎng)林各樣地根表面積密度分布特征見(jiàn)圖3。
由圖3可知,0~20 cm土層內(nèi),根表面積密度依次為灌木林0.0364 cm2·cm-3>紅松林0.0243 cm2·cm-3>天然林0.0234 cm2·cm-3>落葉松林0.0196 cm2·cm-3;20~40 cm 土層內(nèi),根表面積密度依次為灌木林0.0425 cm2·cm-3>天然林0.0285 cm2·cm-3>紅松林0.0268 cm2·cm-3>落葉松林0.0201 cm2·cm-3;40~60 cm土層,根表面積密度依次灌木林0.0513 cm2·cm-3>天然林0.0302 cm2·cm-3>紅松林0.0298 cm2·cm-3>落葉松林0.0265 cm2·cm-3。所有樣地都表現(xiàn)為灌木林地根表面積密度大于喬木林地。
遼東山區(qū)水資源總量占遼寧省的62%,以公益林和天然林為主的森林資源涵養(yǎng)水源120 億t·a-1,而水源涵養(yǎng)林根系分布特征是水源涵養(yǎng)林森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定健康的重要標(biāo)志,本文主要研究了4 種水源涵養(yǎng)林根系分布特征,而植被根系的主要功能還包括網(wǎng)絡(luò)固結(jié)土體以及增強(qiáng)土體穩(wěn)定性等重要指標(biāo),今后應(yīng)增強(qiáng)遼東山區(qū)水源涵養(yǎng)林土體穩(wěn)定性等方面的研究。
遼東山區(qū)水源涵養(yǎng)林各樣地在0~60 cm 三個(gè)土層,根系密度依次為灌木林>天然林>紅松林>落葉松林,各樣地均表現(xiàn)為灌木林>喬木林;根質(zhì)量密度依次為紅松林>落葉松林>天然林>灌木林地,各樣地均表現(xiàn)為喬木林>灌木林;根表面積密度分布特征所有樣地都表現(xiàn)為灌木林大于喬木林。