辽东山区水源涵养林根系分布特征研究

姜 涛

（新宾满族自治县国营林业总场，辽宁 新宾113200）

植被根系不但是植被摄取、运输和贮存碳水化合物和营养物质以及合成一系列有机化合物的器官，而且还以直接和间接两种方式创造土壤结构，增强土体的抗蚀力［1-3］。国内外许多学者提出通过根系的根长、生物量等来研究根系在土壤中的分布状况及其与土壤性质的关系。根系在土体中穿插、缠绕来分散或固结土壤颗粒形成土壤孔隙，可增加土壤渗透性和持水性，从而有效地提高周边土壤的水源涵养能力［4-5］。因此，研究辽东山区水源涵养林根系分布特征具有重要的理论意义和现实意义［6-7］。本研究针对辽东山区水源涵养林（落叶松林、红松林、天然林、灌木林）根系的分布特征，能准确地了解水源涵养林下根系分布规律，以期为辽东山区水源涵养林构建、涵养水源能力以及该区生态恢复提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区自然概况

研究区位于新宾满族自治县国家级自然保护区猴石公园内，该区东与吉林省通化市、柳河县搭界，南与本溪市、桓仁满族自治县为邻，西与抚顺市相连，北与清原满族自治县毗邻。地理坐标为41°14′10″～41°58′50″N，124°15′56″～125°27′46″E。气候属北温带季节性大陆气候，四季分明，气候宜人，雨量充沛，年均降水量750～850 mm，无霜期150 d 左右。新宾地貌类型属于构造侵蚀的中低山区，以长白山系龙岗山脉为主体，境内峰峦叠嶂，山丘起伏，平均海拔492 m。

1.2 研究方法

调查样地设在猴石公园内，各样地基本情况见表1。

表1 各样地基本情况

每种林分均10块样地，水源均为天然降水。本试验采用根钻法采集根系，根钻内径为10 cm。取根点设置在距离标准木30 cm 处，以20 cm 为1个层次向下采集根系标本。采集后放入采集袋中带回实验室洗净进行根系分级，分级标准为3级，具体为＜1 mm、1～2 mm、2～5 mm。采用Win RHIZO 根系分析系统测定根系条数、长度、表面积等指标。最后烘干并称重。

2 结果与分析

2.1 水源涵养林各样地根密度分布特征

水源涵养林涵养水源能力与林下有机质和根系密度有紧密联系，根系密度大不仅能提高土壤有机质含量，且细小根系，尤其是根毛穿插在土体中可防止土体在水中分散、破碎，增强土壤抗蚀性。不同调查样地根系密度分布情况存在差异，由图1 可知，0～20 cm 土层，根系密度为灌木林1 399条·m-2＞天然林1 296 条·m-2＞红松林956 条·m-2＞落叶松林902 条·m-2；20～40 cm 土层依次为灌木林1 356 条·m-2＞天然林1 111 条·m-2＞红松林987条·m-2＞落叶松林931条·m-2；40～60 cm 土层，依次为灌木林1 556 条·m-2＞天然林1 396 条·m-2＞落叶松林1 029 条·m-2＞红松林1 028 条·m-2。4 种不同样地水源涵养林根系密度在各土层内都随土层深度的增加而增大，其中灌木林地的根系最为明显。

2.2 水源涵养林各样地根质量密度分布特征

根质量密度为单位体积内的根系质量，4 种水源涵养林不同土层的根质量密度存在差异（图2）。

由图2可知，0～20 cm土层，根质量密度依次为红松林0.7258 g·cm-3＞落叶松林0.7077 g·cm-3＞天然林0.6372 g·cm-3＞灌木林0.3169 g·cm-3；20～40 cm土层，根质量密度依次为红松林0.8954 g·cm-3＞落叶松林0.7258 g·cm-3＞天然林0.6874 g·cm-3＞灌木林0.4196 g·cm-3；40～60 cm 土层，根质量密度为红松林0.9645g·cm-3＞落叶松林0.7587 g·cm-3＞天然林0.7054 g·cm-3＞灌木林0.5989 g·cm-3。各样地根质量密度均表现为随着土层增大而增加，但灌木林地的根质量密度最小，主要原因是乔木树种根系发达且粗壮，灌木树种根密度大，但须根所占比例较大。

2.3 水源涵养林各样地根表面积密度分布特征

根表面积密度是单位体积内根系的表面积，是植物根系表面与土壤直接接触的表面积。水源涵养林各样地根表面积密度分布特征见图3。

由图3可知，0～20 cm土层内，根表面积密度依次为灌木林0.0364 cm2·cm-3＞红松林0.0243 cm2·cm-3＞天然林0.0234 cm2·cm-3＞落叶松林0.0196 cm2·cm-3；20～40 cm 土层内，根表面积密度依次为灌木林0.0425 cm2·cm-3＞天然林0.0285 cm2·cm-3＞红松林0.0268 cm2·cm-3＞落叶松林0.0201 cm2·cm-3；40～60 cm土层，根表面积密度依次灌木林0.0513 cm2·cm-3＞天然林0.0302 cm2·cm-3＞红松林0.0298 cm2·cm-3＞落叶松林0.0265 cm2·cm-3。所有样地都表现为灌木林地根表面积密度大于乔木林地。

3 讨论与结论

辽东山区水资源总量占辽宁省的62%，以公益林和天然林为主的森林资源涵养水源120 亿t·a-1，而水源涵养林根系分布特征是水源涵养林森林生态系统稳定健康的重要标志，本文主要研究了4 种水源涵养林根系分布特征，而植被根系的主要功能还包括网络固结土体以及增强土体稳定性等重要指标，今后应增强辽东山区水源涵养林土体稳定性等方面的研究。

辽东山区水源涵养林各样地在0～60 cm 三个土层，根系密度依次为灌木林＞天然林＞红松林＞落叶松林，各样地均表现为灌木林＞乔木林；根质量密度依次为红松林＞落叶松林＞天然林＞灌木林地，各样地均表现为乔木林＞灌木林；根表面积密度分布特征所有样地都表现为灌木林大于乔木林。