植物根系生长对不同地区土壤水分含量的影响
来源： http://www.soil17.net 更新时间：2012-11-29 17:57:39 阅读次
托普仪器使用土壤水分监测系统对土壤形态进行监测得出数据发现，通过对林地生长季内土壤水分的动态变化可以看出，不同立地上土壤含水量具有相似的变化规律，根据在所调查不同立地的林地水分动态变化，并结合韩仕峰，杨文治，王国梁，成向荣等对土壤水分的分层，可将土壤水分在垂直音面可划分为三个层次:土壤水分活跃层，土壤水分利用层，土壤水分稳定层。在所调查的样地中，由于不同的的水分生态区，不同的坡向立地差异而形成不同分布空间和密度的根系分布，所以根系对土壤水分影响的程度和范围因不同的的水分生态区，不同的坡向立地差异和不同分布空间和密度的根系分布的差异而存在不同的土壤水分垂直剖面划分。
在半湿润地区长武的阴坡立地上，土壤水分活跃层的深度范围是O}lm，土壤水分利用层的深度范围是1m}3.3m, 3.3m以下的土层为土壤水分稳定层，阳坡立地上，土壤水分活跃层的深度范围是O}l.lm，土壤水分利用层的深度范围是1m}2.7m, 2.7m以下的土层为土壤水分稳定层。其中土壤水分活跃层的土壤含水量与大气环境密切相关，受降雨，温度等影响，土壤水分变化频繁，同时绝大多数根系也分布在此层，有利于对雨水的吸收，进而可以使水分在土壤中的重新分配。在同一水分生态区内，降雨量和黄土性质基本一致，不同坡向此层的差异主要由于在此层范围内根系密度和日照的差异，由以上对根系的分析可知，阴坡根系在此层的分布密度明显大于阳坡，大量的根系的存在可有效的吸收降雨，加之，阴坡立地上接受的光照强度弱与阳坡立地，因此，蒸发和蒸腾作用无阳坡强，使得阴坡根系更能削弱上层大气环境的影响，同时调控下层根系对水分的利用。土壤水分利用层是根系利用土壤水分的主要范围，故使得土壤水分的变化具有明显的季节性，即生长前期，土壤水分含量水平最高，随着林木生长，土壤含水量按月份逐渐降低，到生长末期土壤水分含量被消耗到最低水平，且土壤水分的这种季节性波动，伴随着土层深度的增加，根系密度的的减少，根系对土壤水分作用的减弱，呈现变化的逐渐削弱而趋于土壤水分的稳定状态，在此土层范围内，土壤水分基本不受大气环境条件影响，根系对土壤水分的影响受地上部分生长及蒸腾影响，从而使土壤水分表现出明显的季节性，但由于不同坡向立地上根系密度的差异，从而造成不同立地上土壤水分利用层范围不同，阴坡立地根系密度大于阳坡，故阴坡根系对土壤水分的利用深度深于阳坡，使土壤水分含量的低点出现在3.3m左右的土层，而阳坡土壤水分含量的低点仅仅出现在2.7m左右的土层。在土壤水分利用以下的土层中土壤水分稳定在一定水平(阳坡14.83%阴坡22.02%，月季间几乎没有差异。
处于半干旱区域的安塞样地，由于降雨条件和黄土性质等条件与半湿润地区有很大的差异，加之在此环境条件下形成的根系分布空间和密度也有很大的区域性差异，因此生长期内，土壤水分在土壤垂直剖面划分与长武有很明显的差异。阴坡立地上，土壤水分活跃层的深度范围是0}0.4m，阳坡立地上，土壤水分活跃层的深度范围是O}O. 5m，在半干旱地区，降雨量少，气候干化严重，黄土颗粒粗大，使该地区土壤水分处于严重的亏负状态，从而迫使生长该地区的林木根系下扎和增大根系密度，形成强大的吸收空间和吸收通道，以最大限度的吸取土壤中的有效水分以及降雨，通过对根系分析可知，在半干旱地区根系密度最大值出现的土层(C 0.2m土层处)就比半湿润地区(C 0.6m土层处)的浅，且阴阳坡根系密度分别是半湿润地区的5和8倍，从而形成的土壤水分的活跃层比半湿润地区的浅。由于干旱的胁迫使根系的最大垂直分布深度较半湿润地区深，达到2. 5m,所以根系对土壤水分的利用层比半湿润地区深，但由于观测深度有限，在所监测的3. 5m的深度范围内，阴阳坡土壤水分均没有稳定在一定水平，然而可推测，在较深的土层范围内，随着根系对土壤水分利用的减弱必将形成土壤水分稳定层。在所监测的土壤水分利用层范围内，土壤水分的波动跟半湿润地区一样表现出明显的季节性，即生长前期，土壤水分含量水平较高，随着林木生长，土壤含水量按月份逐渐降低，到生长末期土壤水分含量被消耗到最低水平，且土壤水分的这种季节性，伴随着土层深度的增加，根系密度的的减少，根系对土壤水分作用的减弱，呈现变化的的逐渐削弱而趋向于土壤水分的稳定状态。有所不同的是由于该地区黄土颗粒粗大，使得在降雨期(7-8月)后，雨水的下渗对土壤水分有明显的补充，同时也说明该地区雨水的下渗深度比半湿润地区深。
通过不同水分生态区，不同坡向立地条件下土壤水分的监测以及刺槐根系的分布空间和密度的调查，可知，长武样地上土壤水分条件相对充足(阴坡21%，阳坡16%)而安塞样地土壤水分状况就很医乏(阴坡7%，阳坡6%)，在此水分条件下，形成了林木与土壤争夺水分的局面，在安塞形成了比长武庞大的根系分布空间和表面积密度来获取最大量的土壤水分来维持地上部分的生长和蒸腾，进而形成了根系对土壤水分的利用，特别是对深层土壤水分利用存在明显的差别，但无论在何种水分环境下，根系对深层土壤水分影响的范围是有限的，在所调查的不同刺槐林地中，半湿润区阴坡立地的根系对深层土壤水分影响范围也仅达到距地表3. 3m。半干旱区由于监测深度有限，根系对土壤水分的影响范围在所监测的 3. 5m深层的土壤范围内还未达到，但可以肯定在此深度以下较深的土层范围内，土壤水分会形成稳定层。因此，黄土高原特有干层现象，特别是深层的干化，不是人工林根系大量消耗深层的土壤水分而形成并不断加剧的，干层的形成可能是由于黄土的特殊沉积过程为历史原因，加之气候干旱、降雨量减少，人为高密度粗放经营、不合理的种植方式等加剧了土壤的干化，且土壤干层的出现有明显的地域性。
在半湿润地区长武的阴坡立地上，土壤水分活跃层的深度范围是O}lm，土壤水分利用层的深度范围是1m}3.3m, 3.3m以下的土层为土壤水分稳定层，阳坡立地上，土壤水分活跃层的深度范围是O}l.lm，土壤水分利用层的深度范围是1m}2.7m, 2.7m以下的土层为土壤水分稳定层。其中土壤水分活跃层的土壤含水量与大气环境密切相关，受降雨，温度等影响，土壤水分变化频繁，同时绝大多数根系也分布在此层，有利于对雨水的吸收，进而可以使水分在土壤中的重新分配。在同一水分生态区内，降雨量和黄土性质基本一致，不同坡向此层的差异主要由于在此层范围内根系密度和日照的差异，由以上对根系的分析可知，阴坡根系在此层的分布密度明显大于阳坡，大量的根系的存在可有效的吸收降雨，加之，阴坡立地上接受的光照强度弱与阳坡立地，因此，蒸发和蒸腾作用无阳坡强，使得阴坡根系更能削弱上层大气环境的影响，同时调控下层根系对水分的利用。土壤水分利用层是根系利用土壤水分的主要范围，故使得土壤水分的变化具有明显的季节性，即生长前期，土壤水分含量水平最高，随着林木生长，土壤含水量按月份逐渐降低，到生长末期土壤水分含量被消耗到最低水平，且土壤水分的这种季节性波动，伴随着土层深度的增加，根系密度的的减少，根系对土壤水分作用的减弱，呈现变化的逐渐削弱而趋于土壤水分的稳定状态，在此土层范围内，土壤水分基本不受大气环境条件影响，根系对土壤水分的影响受地上部分生长及蒸腾影响，从而使土壤水分表现出明显的季节性，但由于不同坡向立地上根系密度的差异，从而造成不同立地上土壤水分利用层范围不同，阴坡立地根系密度大于阳坡，故阴坡根系对土壤水分的利用深度深于阳坡，使土壤水分含量的低点出现在3.3m左右的土层，而阳坡土壤水分含量的低点仅仅出现在2.7m左右的土层。在土壤水分利用以下的土层中土壤水分稳定在一定水平(阳坡14.83%阴坡22.02%，月季间几乎没有差异。
处于半干旱区域的安塞样地，由于降雨条件和黄土性质等条件与半湿润地区有很大的差异，加之在此环境条件下形成的根系分布空间和密度也有很大的区域性差异，因此生长期内，土壤水分在土壤垂直剖面划分与长武有很明显的差异。阴坡立地上，土壤水分活跃层的深度范围是0}0.4m，阳坡立地上，土壤水分活跃层的深度范围是O}O. 5m，在半干旱地区，降雨量少，气候干化严重，黄土颗粒粗大，使该地区土壤水分处于严重的亏负状态，从而迫使生长该地区的林木根系下扎和增大根系密度，形成强大的吸收空间和吸收通道，以最大限度的吸取土壤中的有效水分以及降雨，通过对根系分析可知，在半干旱地区根系密度最大值出现的土层(C 0.2m土层处)就比半湿润地区(C 0.6m土层处)的浅，且阴阳坡根系密度分别是半湿润地区的5和8倍，从而形成的土壤水分的活跃层比半湿润地区的浅。由于干旱的胁迫使根系的最大垂直分布深度较半湿润地区深，达到2. 5m,所以根系对土壤水分的利用层比半湿润地区深，但由于观测深度有限，在所监测的3. 5m的深度范围内，阴阳坡土壤水分均没有稳定在一定水平，然而可推测，在较深的土层范围内，随着根系对土壤水分利用的减弱必将形成土壤水分稳定层。在所监测的土壤水分利用层范围内，土壤水分的波动跟半湿润地区一样表现出明显的季节性，即生长前期，土壤水分含量水平较高，随着林木生长，土壤含水量按月份逐渐降低，到生长末期土壤水分含量被消耗到最低水平，且土壤水分的这种季节性，伴随着土层深度的增加，根系密度的的减少，根系对土壤水分作用的减弱，呈现变化的的逐渐削弱而趋向于土壤水分的稳定状态。有所不同的是由于该地区黄土颗粒粗大，使得在降雨期(7-8月)后，雨水的下渗对土壤水分有明显的补充，同时也说明该地区雨水的下渗深度比半湿润地区深。
通过不同水分生态区，不同坡向立地条件下土壤水分的监测以及刺槐根系的分布空间和密度的调查，可知，长武样地上土壤水分条件相对充足(阴坡21%，阳坡16%)而安塞样地土壤水分状况就很医乏(阴坡7%，阳坡6%)，在此水分条件下，形成了林木与土壤争夺水分的局面，在安塞形成了比长武庞大的根系分布空间和表面积密度来获取最大量的土壤水分来维持地上部分的生长和蒸腾，进而形成了根系对土壤水分的利用，特别是对深层土壤水分利用存在明显的差别，但无论在何种水分环境下，根系对深层土壤水分影响的范围是有限的，在所调查的不同刺槐林地中，半湿润区阴坡立地的根系对深层土壤水分影响范围也仅达到距地表3. 3m。半干旱区由于监测深度有限，根系对土壤水分的影响范围在所监测的 3. 5m深层的土壤范围内还未达到，但可以肯定在此深度以下较深的土层范围内，土壤水分会形成稳定层。因此，黄土高原特有干层现象，特别是深层的干化，不是人工林根系大量消耗深层的土壤水分而形成并不断加剧的，干层的形成可能是由于黄土的特殊沉积过程为历史原因，加之气候干旱、降雨量减少，人为高密度粗放经营、不合理的种植方式等加剧了土壤的干化，且土壤干层的出现有明显的地域性。
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