香根草根系在公路边坡土体中的分布特征

模拟实际公路边坡坡度和土质条件,制作模型试验箱,并种植了根系发达的生态护坡植物——香根草.通过全断面开挖法,研究了在模型箱中生长了两年的香根草根系在边坡土体中的分布特征.结果表明:在贫瘠土壤条件下,两年生香根草的根系垂直向下生长,最大根长达1m多,其根系生物量沿土层剖面深度呈二项式函数关系减少;根系直径约为0.8~1.4mm,且根径1mm的根系居多,最粗者可达2.2mm;香根草根系的分布范围随土层深度呈先增大后减小的趋势,其分布规律可以用Gauss曲线来描述;沿土层剖面自上而下,根系密度分布规律服从Logistic曲线关系;香根草的大部分根系偏向坡脚方向生长,坡脚方向生长的根系粗长且密集,而坡顶方向生长的根系则细短且稀疏.以上对根系形态分布规律的研究可为进一步分析植物根系与土体间的相互作用机理、防治边坡水土流失、浅层滑坡等地质灾害提供理论基础.     

土壤水分植被承载力初步研究

土壤水分植被承载力是干旱、半干旱和半湿润易旱地区土壤水分与植物生长关系调控、合理利用水土资源和林草植被的核心科学问题之一。定位研究密度与植物生长、土壤水分补给和消耗的关系是确定土壤水分植被承载力的实验基础。我们以黄土高原半干旱区16年生人工柠条林为例,进行了实验研究,实验密度包括8700、7100、5100、3200、1600丛/hm2。研究结果如下:土壤水分植被承载力为土壤水分承载植物的最大负荷,它是指在较长时期和特定条件下,土壤水分所能维持相应植物群落健康生长的最大密度;多年生柠条根系虽然可分布到500cm以下土层,但是大部分根量分布在0～150cm土层,根系随深度分布可用指数方程描述;降水最大入渗深度为170～270cm。柠条主要吸收利用0～270cm土层的土壤水分;一年内植物生长与土壤水分的关系可分为4个阶段;柠条密度与生产力或土壤水分补给量为线形关系,与土壤水分消耗量为二次抛物线关系,研究区柠条林地土壤水分承载力为8115丛/hm2,柠条林合理利用方向为保持水土和改善环境质量。     

花江喀斯特峡谷适生植物的抗旱特征 Ⅰ:顶坛花椒根系与土壤环境

以15株顶坛花椒作样本进行研究,对其根系的根深、根幅、根的直径、侧根的分布范围、叶重、吸收根的密度及重量等进行实地数据采集,从中得出喀斯特石漠化区顶坛花椒根系的生长特征。表明顶坛花椒根系界于散生根型与水平根型之间,根系水平分布远大于垂直分布,反映了根系的发达性及浅根性的特点。根系主要分布在0~35 cm的土层中,吸收根一般分布0~30 cm范围内。土壤环境决定了根系的生长分布特征,土壤容重、土壤水分与根系分布显著相关(P<0.05);垂直方向上,所调查样株根系集中分布于有机质高的土壤上层;水平方向,各根系分布与土壤养分多寡没有明显关系,而更多受制于小地形条件。     

不同立地条件下荆条根系分布规律

根系分布特征有着特殊的生态意义,它反映出植物适应和改造环境的功能.采用土钻法对北京市门头沟区常见的灌木-荆条的根系特征进行调查和研究.结果表明,不同立地条件下的荆条根系分布特征具有明显的差异,不同径级(d≤1 mm/d＞1 mm)的根系生物量随土壤深度呈指数减少;不同立地条件下根系密度的垂直分布,均表现为从土壤表层到深层逐次递减,在各土层中,0-60cm土层中分布的根系密度所占的比重最大;而根系密度的垂直分布,也均表现为随着距离树干的距离增大逐次递减,0-40cm土层中分布的根系密度所占的比重最大.阴坡立地上的根系密度和生物量均小于阳坡立地,≤1mm的根系分布深度要大于＞1mm根系,有利于刺槐对深层土壤中水分、养分的吸收,适应干旱环境.     

花江喀斯特峡谷适生植物的抗旱特征I:顶坛花椒根系与土壤环境

以15株顶坛花椒作样本进行研究,对其根系的根深、根幅、根的直径、侧根的分布范围、叶重、吸收根的密度及重量等进行实地数据采集,从中得出喀斯特石漠化区顶坛花椒根系的生长特征.表明顶坛花椒根系界于散生根型与水平根型之间,根系水平分布远大于垂直分布,反映了根系的发达性及浅根性的特点.根系主要分布在0～35cm的土层中,吸收根一般分布0～30cm范围内.土壤环境决定了根系的生长分布特征,土壤容重、土壤水分与根系分布显著相关(P＜0.05);垂直方向上,所调查样株根系集中分布于有机质高的土壤上层;水平方向,各根系分布与土壤养分多寡没有明显关系,而更多受制于小地形条件.     

千岛湖风化基岩消落带植被的垂直分布特征

【目的】研究自然植被在湖滨消落带的分布规律,为消落带植被修复与重建提供参考。【方法】在千岛湖区风化基岩消落带上采用固定样地调查方法,结合千岛湖水位涨落动态观察,通过物种重要值、聚类分析及其多样性,研究自然植被在海拔98.0～108.9 m的垂直分布特征。【结果】千岛湖水位基本上呈现1—3月为98～100 m的低水位、4—6月逐渐升高至104 m、7—9月为105～106 m的高水位、10—12月再逐渐回落至100 m低水位的年变化动态规律。风化基岩消落带植被的垂直分布与水位的季节性涨落或淹没时间有关,106.0～108.9 m区间为乔灌草植被带,乔木种类主要有木荷(Schima superba)、香樟(Cinnamomum camphora)等; 104.0～105.9 m区间为灌草植被带,主要种类有苦竹(Pleioblastus amarus)、山莓(Rubus corchorifolius)等灌木和大狼杷草(Bidens frondosa)、鼠曲草(Pseudognaphalium affine)等草本; 102.0～103.9 m区间为草本植被带,主要种类为上位灌草植被带出现的毛茛(Ranunculus japonicus)、酸模(Rumex acetosa)、泥胡菜(Hemisteptia lyrata)、狗牙根(Cynodon dactylon)、类芦(Neyraudia reynaudiana)、粉披苔草(Carex pruinosa)等草本,但盖度只有20%左右; 98.0～101.9 m区间为无植被带。植物的多样性自上而下基本呈现上多下少的现象。【结论】千岛湖106.0～108.9 m乔灌草植被带、104.0～105.9 m灌草植被带自然植被的垂直分布和结构特征为消落带植被人工修复与重建提供了物种选择及其结构配置的重要依据; 102.0～103.9 m草本植被带和98.0～101.9 m无植被带是千岛湖风化基岩消落带生态系统极度脆弱的区间带,也是植被修复与重建最难、最重要的区间带。     

老芒麦地下根系数量特征与分蘖特性的相关性研究

以田间表现优异的3份老芒麦(E.sibiricus)品种为研究对象,通过研究老芒麦地上分蘖数与不同土壤分层中的根系重、根系长及根系密度之间的关系,探讨地下根系特征与分蘖特性的相关性,以期获得老芒麦地上生物量的最大化.研究结果表明:0-10cm土层内的根系分布及根长对老芒麦地上分蘖影响最大;X16老芒麦品种0-10cm土层内的地下生物量最高,根系分布、密度、根长与其它2个品种差异性显著,地上分蘖株也最多,达到525株/m,显著高于其它2个品种.     

秦岭北坡杨树人工林细根分布与土壤特性的关系

在秦岭山区北坡,对5年生杨树人工林细根表面积、细根体积、根长密度和细根生物量的垂直分布特征,以及这些根系参数与土壤理化特性的关系进行研究。结果表明：杨树人工林细根表面积、细根体积、根长密度和细根生物量基本上表现为随土壤深度增加而减少的趋势;各细根集中分布在0~20 cm土层中,其中0~10 cm土层中占40%左右,10~20 cm中集中了20%以上。土壤理化特性在0~80 cm土层中呈现各自的变化规律,土壤体积质量基本随土层加深而增加,土壤水分表现为变化不大的波动。土壤pH变动范围为6.14~6.71,且随土层加深呈波动变化趋势。土壤有机质、全氮、速效氮垂直变化趋势相似,随土层深度的增加而减少。在杨树人工林中,细根参数与多种土壤理化因子之间存在着不同程度的相关性,说明杨树人工林细根分布特征受土壤理化特性的影响,这反映了植物长期适应生境条件的有效策略。     

基于μCT的番茄穴盘苗根系结构及分布特征

为了获得清晰的番茄穴盘苗根系原位三维图形和表达根系的分布特征,利用X射线μCT对番茄苗钵进行扫描和根系重构,当扫描电压、电流和分辨率分别为55 kV,72μA,45μm时,重构的根系体积与实测的体积相对误差为4.77%.垂直方向上,根系密度变化显著,苗钵在根系分布密度较低的中间区域易发生断裂,可以用各区域根系分布密度的最小和最大值的比值作为评价根系分布均匀程度的指标;水平方向上,侧根主要分布在苗钵外围,起到包裹育苗基质和防止苗钵散坨的作用,可以用苗钵外围的根系分布密度作为评价根系包裹基质紧密程度的指标.当育苗基质用草炭、蛭石和珍珠岩按3∶1∶1体积比混合制成,基质的压实度取1.2倍穴孔体积时,根系分布均匀程度为0.564,外围根系分布密度为0.021 1.     

极端干旱环境下白梭梭细根分布与土壤水分关系

通过野外土柱法采集和室内分析,对白梭梭细根分布规律与土壤水分关系进行研究。结果表明:在垂直方向上,细根主要集中于25～75 cm土层内,其中根重密度和根长密度分别占总量的71. 45%、67. 67%。生物量、根长、比根长、比表面积随土层的加深先升高后下降,和土壤水分含量呈相同趋势;在水平方向上,细根主要集中于0～1. 5 m土层内,其中根长密度和根重密度分别占总量的76. 60%和86. 69%。生物量和根长均随着水平距离的增加而减少,与土壤含水率趋势相同,而比表面积和比根长则随着水平距离的增加而增加,与土壤含水率趋势相反;生物量和根长与土壤含水率呈极显著正相关,根长与生物量呈极显著正相关,比表面积与比根长呈极显著正相关,其余无明显相关关系。因此,水平距离0～1. 5 m和垂直方向25～75 cm土层内是细根分布密集区域,该区域既有利于沙丘表面过度干旱和高温对根系的影响,同时也有利于植株地上部分枝叶结构形成的,对降水的集流作用,高效地吸收降水,在土壤平均含水率仅0. 81%的情况下。因此,认为白梭梭根系的这种分布和生长特征是该物种在古尔班通古特适应沙漠干旱的主要原因。     

四川盆地超深层泥页岩纳米孔隙特征及其地质意义

利用SEM-PCAS孔隙定量表征技术与低压N_2等温吸附实验研究X井深度为6 875~8 042m超深层泥页岩的纳米孔隙特征,并选取四川盆地及周缘地区从地表到5km左右的样品组作为对比,探索深埋藏作用对泥页岩孔隙系统的影响。研究发现,X井志留系龙马溪组、奥陶系五峰组及下寒武统筇竹寺组超深层泥页岩32个样品的孔隙特征相似,孔隙类型以有机质孔、粒间孔为主,孔隙形态以狭长-裂缝型为主。N_2等温吸附线类型为IV-H3型,QSDFT孔径分布显示其纳米孔隙主要分布于4~16nm段,BET比表面积为8.63~16.13m2/g。与对照组样品相比,X井超深层泥页岩的孔径分布更加分散,微孔体积和微孔比表面积更小,介孔/微孔的体积比值及介孔/微孔的比表面积比值比非超深层泥页岩均具有数量级的优势。X井超深层泥页岩的孔隙特征主要受埋藏深度控制,深埋藏作用会使泥页岩孔径缩小并改变孔隙的形态。     

基于并行电法的重阳木根系空间分布探测试验研究

探测树木根系的空间分布,对了解树木的生长及移栽等具有重要的作用。利用并行电法技术进行树木根系三维空间分布特征探测试验,通过在重阳木周边7.5 m×9.5 m范围内布置观测系统进行数据采集,对采集到的数据进行多测线联合反演得到三维电阻率图像。结果表明:探测范围内的根系分布呈现出南测密集,北侧稀少的特征;探测区域根系根径范围主要分布在200~300 mm;深度为0.46 m位置处根系量最大且根系生物量最多;重阳木根系下方土壤中含水充足,结果图呈现了根系与地下环境间的相互关系。该成果在研究树木根系空间分布范围及特征方面具有良好的应用前景。     

不同密度和植株配置形状的杨树人工林细根生物量特征研究

【目的】研究不同栽植密度与植株配置形状下杨树人工林细根生物量在生长季中的动态变化,了解人工林地下生理生态过程(尤其是根系效应)的响应规律,为合理调控杨树人工林栽植密度并提高人工林地上部分生产力提供参考。【方法】选取栽植年份为10 a的杨树人工林作为试验林分,设置两种密度(低密度株行距:6 m×6 m和4.5 m×8 m。高密度株行距:5 m×5 m和3 m ×8 m)和两种栽植形状(正方形配置株行距:6 m×6 m和5 m×5 m。长方形配置株行距:4.5 m×8 m和3 m×8 m)共4个处理,每种密度和配置设置3个重复,共计12块样地。在每块样地中随机选取2株树,利用完整土块法在距树干60 cm处进行根系取样。分析比较细根[直径(d)≤2 mm]总生物量、不同直径等级(每0.5 mm为1个直径等级)细根生物量和生长季不同月份(5、7、9、11月)的细根生物量在不同密度和植株配置形状处理下的差异。【结果】①林分密度对细根总生物量的影响并不显著,但对生长季中前期(5、7月)细根生物量和小直径细根(d≤1 mm)生物量具有显著影响,生长季前期的小直径细根生物量均表现为高密度林分高于低密度林分;林分密度对细根生物量的影响效应在两种植株配置方式下具有相似的规律。②植株的配置形状对细根生物量具有显著的影响,但因不同生长阶段和林分密度而有所差异。总体上,正方形配置(5 m×5 m和6 m×6 m)的林分细根生物量要高于长方形配置(3 m×8 m和4.5 m×8 m)的细根生物量(除9、11月的低密度林分),尤其是在5月和7月的细根生物量和小直径细根生物量;③在不同植株配置形状中,正方形配置(5 m×5 m和6 m×6 m)的林分均匀度较高,细根生物量在株间与行间方向上并无显著差异;而长方形配置(3 m×8 m和4.5 m×8 m)的林分在株间与行间方向上细根生物量存在显著差异,且两种长方形配置的林分细根生物量在株行距方向上有截然相反的变化,4.5 m×8 m的林分行间方向的细根生物量比株间方向的高,而3 m×8 m林分的行间方向上的细根生物量比株间方向的低。【结论】林分密度和植株配置形状在整个生长季对细根总生物量没有显著影响;林分密度和植株配置形状都对小直径细根生物量存在显著影响,主要表现在生长季细根快速生长的5—7月;正方形配置方式更有利于杨树细根的生长,细根能充分占据利用土体空间,而长方形配置在一定程度上会造成根系挤压或竞争,同时造成土地浪费。     

中国大陆金属矿区实测地应力分析及应用

以迄今为止查阅到的中国大陆金属矿区实测地应力数据为基础,经优化处理后最终采用165组数据,基本覆盖了我国大陆主要金属矿山分布地区.采用回归分析法给出了中国大陆金属矿区测量埋深范围内的地应力场特征,并尝试从地应力的角度对中国大陆金属矿区断层的稳定性进行了讨论.结果显示,中国大陆金属矿区垂直主应力、最大与最小水平主应力总体上随埋深呈线性增加;最大与最小水平主应力之差Δσ随埋深的增加有增大的趋势,但规律性不显著;最大水平主应力与垂直主应力之比Kh,max主要集中在1.00~2.50之间,最小水平主应力与垂直主应力之比Kh,min主要集中在0.50~1.50之间,平均水平主应力与垂直主应力之比Kh,av主要集中在1.00~2.00之间,随着埋深的增加,3个侧压系数的变化幅度逐渐减小,Kh,max趋向于1.83,Kh,min趋向于0.80,Kh,av趋向于1.31;最大与最小水平主应力之比与埋深没有显著的关系,主要集中在1.5~2.0之间,近似服从正态分布;断层在埋深小于500 m范围内有滑动的可能,埋深超过500 m时,逆断层有滑动的可能,走滑断层处于相对稳定状态.     

农业土壤应力状态与作物根系生长相关性研究

分析了农业土壤在自然条件下的力学特性和任一深度的应力状态,得到土壤任一点的垂直应力和水平侧向应力的计算公式.通过模拟试验,研究了土壤应力变化对小麦、玉米根系生长发育及其根系分布规律的影响.结果表明:作物根系在土壤中的分布随土壤应力的变化呈指数曲线变化.土壤应力增大,作物根量、根表面积减小.     

营养液漂浮育苗对西瓜苗生物学特性及产量的影响

以西农9号西瓜为材料,研究了营养液漂浮育苗对西瓜苗的生物学特性及西瓜产量的影响．结果表明：西瓜营养液漂浮育苗播种深度以1．0～1．5cm为宜;以横放的播放效果最好,其成苗率高、带壳率低．与传统的育苗方法相比,营养液漂浮育苗法培育出的西瓜苗质量优于对照,苗的茎叶鲜重、根系鲜重、根体积、主根长和茎粗均高于对照．这种西瓜苗的主根发达,侧根数显著多于对照,根系鲜重增加1倍、带基质移栽或移栽后进行浇水均能缩短西瓜苗的缓苗期,可提高西瓜苗的移栽成活率和西瓜的产量．     

海堤林带树木根系对堤防安全影响探讨

通过对苏北现有海堤防护林造林树种的根系，土壤抗冲，抗蚀及渗透性能进行了认真调查和试验测定工作。本文认为：（１）树木根系有较强的网络土壤功能，能大大提高土壤的抗冲，抗蚀性能，其抗冲，抗蚀指数随根量（尤其是细根数量）的增加而增加。（２）海堤树木根系分布有其独特性，水平根系主要由２－３根较粗侧根组成，并沿海堤走向水平伸展，而垂直伸向海堤的侧根较少。垂直根系分布深度视树种，年龄而异，一般在０．６－１．０ｍ     

川中丘陵区4种乡土阔叶树根系拓扑结构特征

【目的】林木地下根系的养分竞争影响着林木生长、物种共存和森林群落动态,了解川中丘陵区乡土阔叶树根系构型的差异性和相似性,探讨它们在土壤环境中根系的适应策略,为该区域的防护林建设与植被恢复物种选择提供参考。【方法】以川中丘陵区“带状采伐改造”采伐带内补植的4种7年生乡土阔叶树桤木(Alnus cremastogyne)、香椿(Toona sinensis)、喜树(Camptotheca acuminata)、香樟(Cinnamomum camphora)作为研究对象,选择长势良好的桤木、喜树、香椿各7株,香樟6株,测定其地径、胸径、树高和冠幅。采用50 cm×50 cm的网格确定根系的分布位置,按1∶40的比例在50 cm×75 cm的坐标纸上准确绘制出根系的俯视图。将根系全部挖出后,测定各级根系长度及分支前后的直径、各级根数目,根系内、外部连接数目,以及连接长度等指标。【结果】①桤木根系以水平分布占绝对优势(水平分布半径是垂直分布深度的2.29倍),侧根十分发达,根系浅层化;喜树主根十分发达,垂直分布深度是水平分布半径的2.71倍,但其侧根不发达;香樟和香椿则主根和侧根均十分发达。喜树、香樟和香椿均属深根性树种。根系水平分布半径除香樟和香椿间差异不显著外,其余均差异显著(df=3,F=145.007, P<0.01);而垂直分布深度除香樟和喜树间差异不显著外,其余树种间均表现为差异显著(df=3,F=99.478, P<0.05)。②不同树种的根系拓扑指数之间存在显著差异,其中修正拓扑指数(q_a、q_b)、拓扑指数(T_I)存在极显著差异($df_{q_{a}}=3, F_{q_{a}}, P_{q_{a}}<0.01, df_{q_{b}}=3, F_{q_{b}}=4.066, P_{q_{b}}<0.05; df_{T_{I}}=3, F_{T_{I}}=69.561, P_{T_{I}}<0.01$)。桤木、香椿的根系为叉状分支结构,它们的q_a、q_b、T_I分别为0.160、0.097、0.673和0.122、0.047、0.635;喜树、香樟的根系则趋向于鱼尾形分支结构,q_a、q_b、T_I分别为0.582、0.547、0.885和0.364、0.266、0.799。③不同物种的根系平均连接长度差异显著(df=3,F=6.166, P<0.05)。4种阔叶树根系的平均连接长度按大小排序为:香樟>香椿>桤木>喜树。【结论】桤木和香椿主要通过增加次级根系来扩大根系的分布范围,从而增大对营养物质的吸收;而香樟和喜树则主要通过根系垂直向土层中快速延伸,以扩大根系的有效空间,从而更加有效地从土壤中获取水分和营养物质。研究表明,4种乡土阔叶树种均能在川中丘陵区生长,但根据它们根系构型的差异和植物的生态学特性,桤木适合在光照相对充足的地段栽种,喜树、香椿适合在土壤相对肥沃、水分条件较好、光照相对充足的地段栽种,香樟适宜在土壤相对肥沃、水分条件较好的地段栽种。