三峽庫區(qū)不同護坡草本植物根系的固土抗蝕效應(yīng)研究.pdf

1、為明確用于三峽庫區(qū)植被構(gòu)建的邊坡植物物種根系特征與根系的固土抗蝕效應(yīng)關(guān)系，本文以裸地為對照，取三峽庫區(qū)常見草本植物香根草(Vetiveriazizanioides(Lin.)Nash)、百喜草(PaspalumnotatumFlugge)、狗牙根(Cynodondactylon(L)Pers.）和紫花苜蓿(MedicagosativaL.)等4種護坡草本為研究對象，利用環(huán)刀在自建試驗區(qū)內(nèi)直接取樣的方法，獲取了含有目標物根系的試驗樣品，以

2、初滲入速率、平均滲透速率、穩(wěn)滲速率和滲透總量表征土壤滲透性，采用雙環(huán)法測量土壤的滲透性，以土壤內(nèi)摩擦角f和粘聚力c為評價指標，采用直接剪切儀測定土壤的抗剪強度，以抗沖性指數(shù)ANS為評價指標，采用原狀土沖刷試驗測定土壤抗沖性，并使用根系分析系統(tǒng)(WinRHIZOPro.2004c)對根系特征進行定量分析。結(jié)果表明:
　　 (1)香根草的根長密度和根表面積密度顯著大于其他草本，其總體大小均表現(xiàn)為:香根草＞紫花苜蓿＞百喜草＞狗牙根;各

3、草本類型的根長密度、根表面積密度及根重密度均隨著土壤深度的增加均表現(xiàn)為遞減規(guī)律，但隨深度的增加，不同草本類型的差異逐步縮小;在相同土層中，根長密度、根表面積密度隨根系徑級的變化不一致，紫花苜蓿的根長密度的最大徑級為2mm＜D≤5mm，而狗牙根、百喜草、香根草的根長密度的最大徑級均為D≤0.5mm;百喜草、紫花苜蓿的根表面積密度的最大徑級為D＞5mm，而狗牙根、香根草的根表面積密度的最大徑級均為1mm＜D≤2mm。
　　 (2)隨

4、土壤深度的增加，土壤的總孔隙度、非毛管孔隙、貯水能力和飽和持水量逐漸減小，土壤容重則逐漸增大;根系主要是通過0.5mm＜D≤1mm和1mm＜D≤2mm徑級來實現(xiàn)對土壤水分性能的改良。
　　 (3)不同草本類型和同一草本不同土層之間土壤滲透性存在較大差異，且各草本土壤滲透性隨土層深度的增加而降低;相對于裸地而言，4種草本均能顯著增強土壤滲透性，其土壤滲透性優(yōu)劣表現(xiàn)為:香根草＞紫花苜蓿＞百喜草＞狗牙根;3種草本類型與裸地間土壤入滲特

5、征值均表現(xiàn)出初始入滲率（狗牙根:2.42mm/min;紫花苜蓿:3.87mm/min;香根草:4.84mm/min;百喜草:2.93mm/min;裸地:1.31mm/min)＞平均入滲率(1.65，2.42，3.37，1.79，0.86mm/min)＞穩(wěn)定入滲率(1.38，2.11，3.00，1.39，0.71mm/min)的規(guī)律;土壤的初始入滲率、穩(wěn)滲率、平均滲透率和滲透總量等各參數(shù)均隨根長密度、根表面積密度增大而增強，且與直徑介于0

6、.5～5mm不同徑級的根系特征之間存在明顯的相關(guān)性，故根長密度和根表面積密度，尤其是0.5～5mm根長密度和根表面積密度能很好的表征土壤的滲透性能，可作為評估滲透性能的重要參數(shù);經(jīng)主成分分析，得到表征土壤滲透性能的綜合參數(shù)α和表征根系特征的綜合參數(shù)β，并構(gòu)建了二者的回歸模型a=1.7069β-0.3645;根長密度、根表面積密度對考斯加科夫入滲模型參數(shù)K和α有較大影響，隨著根長密度和根表面積密度的增加，表征土壤初始入滲率的K值逐漸增大，

7、而表征入滲能力衰減的參數(shù)α逐漸減小。
　　 (4)不同草本類型和同一草本不同土層之間土壤抗剪強度存在較大差異，且各草本土壤內(nèi)摩擦角f和粘聚力c均隨土層深度的增加而降低;相對于裸地而言，4種草本均能顯著增強土壤內(nèi)摩擦角f和粘聚力c，且根系對土壤內(nèi)摩擦角f的提高程度大于土壤粘聚力c，其大小均表現(xiàn)為:香根草＞百喜草＞紫花苜蓿＞狗牙根;隨著根長密度、根表面積密度的增大，土壤內(nèi)摩擦角f呈顯著的對數(shù)增長，土壤粘聚力c呈顯著的線性增長，且與直

8、徑D≤5mm不同徑級的根系特征之間存在明顯的相關(guān)性，故根長密度和根表面積密度，尤其是直徑D≤5mm徑級的根長密度和根表面積密度能很好的表征土壤的抗剪強度，可作為評估土壤抗剪強度的重要參數(shù)。
　　 (5)各草本10min內(nèi)的土壤平均抗沖指數(shù)ANS表現(xiàn)為:香根草(3.17min/g)＞百喜草(2.52min/g)＞狗牙根(1.78min/g)＞紫花苜蓿(1.41min/g)＞裸地（0.81min/g），香根草的抗沖性強化值ΔANS最

9、大，分別為百喜草、狗牙根、紫花苜蓿的1.38、2.43、3.95倍;土壤有機質(zhì)含量與土壤抗沖性指數(shù)呈顯著正相關(guān);隨著土壤初始入滲率、穩(wěn)定入滲率的增大土壤抗沖性指數(shù)呈冪函數(shù)增長，隨著土壤內(nèi)摩擦角f的增大，ANS呈冪函數(shù)增長;隨著粘聚力c的增加，ANS呈對數(shù)增長;隨著草本植物根長密度、根表面積密度的增大ANS呈一元二次函數(shù)關(guān)系，且與D≤5mm的根系根長密度和根表面積密度顯著正相關(guān)，與D＞5mm無明顯相關(guān)性;逐步回歸表明:土壤粘聚力c及D≤0