香根草根系在土体中的分布研究
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摘 要：为探讨香根草根系在土体中的分布特征，采集不同生长期香根草，测量其根系数量、根表面积、根干重等根系参数，并分土层进行统计。结果表明：通过拟合根系数量与生长期，发现在一年期内，二者关系可以通过二次函数进行表达。根系多分布在0～40cm土层中，当根系长度超过40cm土层时，根系数量明显减少。根表面积与根干重分布规律均为随土层深度呈递减的趋势。
关键词：香根草根系;根表面积;根干重
中图分类号：S157.43 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）07-0241-02
根系作为植物最重要的器官之一，具有吸收营养和水分的生理功能，够起到固定植物形态的作用[1]。香根草技術（Vetiver technology，简称VGT）指应用香根草进行侵蚀防治和斜坡稳固技术[2]，拥有广阔的价值利用空间及科研研发空间。对植物而言，根系的分布特征是生育时期的一个基本属性，因此香根草根系的分布特征是一个重要的科学问题。
香根草的固土护坡能力作为主要的生态应用[3]，被越来越多的学者用以研究边坡土体稳定性，并取得了众多有益的成果。香根草的耐旱耐瘠薄性能，使得边坡工程中得以实施[4]。李煜等[5]通过影响因子分析得到，有效磷与根毛分布相关性最大。杨寻[6]通过渗透试验，发现香根草在根直径为3mm时，根数量越多，渗透系数越大。
本研究总结前人经验，通过采用离土取样方法，探究香根草根系分布特征，为香根草在固土护坡的工程应用中提供参考。
1材料与方法
1.1试验地概况
试验于2019年在湖南省长沙市中南林业科技大学进行，土壤类型为贫瘠的红砂壤。该地区属亚热带季风气候，气候温和，降水充沛，雨热同期，四季分明。长沙市区年平均气温17.2℃，年积温为5457℃，市区年均降水量1361.6mm。
1.2 根系形态采集
选取一年期正常生长的香根草进行取样研究，试验采用人工全挖法进行开挖。取样时为避免香根草根系人为破坏，先将植株从土体中保留根系周围土取出，后用毛刷小心清除根系间的土，再将根系表面的土和杂质用清水去除，清洗干净后用吸水纸将根系表面的水分吸干，迅速装入密封袋中，以便进行量测。
1.3 根系形态测定项目
将采集到的香根草根系小心取出，尽量不破坏根系原有角度。纵向测量以土壤表面为起点，分别获取垂直方向0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm和80～100cm土层的香根草根系。
1.4 数据处理
采用Excel 2010软件进行试验数据处理及绘图，利用SPSS 22.0软件对数据进行拟合及相关性分析。
2结果与分析
2.1根系数量在垂直空间分布
将采集到的香根草根系进行统计，由表1可知，香根草根系主要分布在地表以下0～40cm范围内，并且在深度超过40cm时，根系数量下降明显。在根系深度方面，一年期根系的最大垂直分布深度为1m左右。不同生长期根系数量与垂直空间分布如表1所示。
通过SPSS 22.0软件对根系数量与生长期进行拟合分析，测得最优曲线为二次函数曲线，相关系数R2为0.996>0.9，显著性为0.004<0.05，说明二次函数对生长期为12个月内的香根草，能够很好的表达根系数量与生长期关系，且十分显著。
2.2根系总表面积
香根草根系在3～12个月内的根表面积分布范围为475.01～1361.88cm2，生长期为3个月，其根表面积为475.01cm2;生长期为6个月，其根表面积为562.97cm2;生长期为9个月，其根表面积为1034.84cm2;生长期为12个月，其根表面积为1361.88cm2。生长期为12月份香根草比生长期为6月份的香根草其根系表面积增长141.9%。
2.3根表面积垂直分布
由图1可知，香根草根系在垂直0～20cm土层中的根系表面积最大，达到698.69cm2，并且在超过40cm的土层时下降较为明显，随着土层不断加深，根系表面积呈下降趋势。
2.4 根干重垂直变化
试验取1年期香根草进行数据统计，从图2中可得，香根草根干重约为10g，其中0～20cm土层深度分布最多，大多根干重集中于0～40cm土层中，约占75%。根干重范围为0.08～4.34g，随着与主根距离的增加，各土层中的根干重逐渐减小。
2.5 根系比表面积变化
由图1、2计算得出，在土层深度为0～20cm的根系比表面积最大为16.1m2/kg，相比于20～40cm深度，高出49%。在根系比表面积最小的80～100cm土层，数值也能达到5.9m2/kg。
2.6 根系指标相关分析
通过SPSS 22.0分析，香根草的根表面积与根干重及根比表面积呈显著正相关，相关性系数分别为0.962和0.979（均在0.01水平上显著相关），根表面积与根数量呈不显著负相关;根干重与根数量呈不显著负相关，与根比表面积呈显著正相关，相关性系数为0.913（在0.05水平上显著相关）;根数量与根比表面积呈不显著负相关。
3结论
本文通过全挖法，探寻香根草根系在土体中的生长情况，并采集香根草根系数据进行统计分析，得到香根草根系在土体中的分布情况及指标参数。
香根草根系主要分布在垂直0～40cm土层内，通过测量12个月内的香根草数据，得到一年期内的香根草根数与生长期关系，拟合出最优曲线为二次函数曲线;其根表面积、根干重及根比表面积的最大值，均分布在0～20cm的土层中;香根草的根表面积与根干重及根比表面积呈显著正相关，根干重与根比表面积呈显著正相关。
通过上述研究结论，能较为全面的反映土体中香根草根系分布规律，以此作为研究植物根系与土体相互作用的理论基础，对应用香根草进行侵蚀防治和斜坡稳固技术的发展具有一定的理论意义。
参考文献
[1] 周行，龚屾，郑殿峰，等.黑龙江省不同大豆品种根系分布特征及与产量的关系[J].大豆科学，2020，39（1）：52-61.
[2] 徐礼煜，夏汉平.香根草系统的理论与实践[M].北京：中国广播电视出版社，2008.
[3] 管珍珍，郑宝红.香根草的综合利用开发研究进展[J].南阳师范学院学报，2013，12（3）：32-37.
[4] 张广伦，肖正春，张卫明，等.香根草的研究与利用[J].中国野生植物资源，2015，34（2）：70-74.
[5] 李煜，赵国红，尹峰，等.岩质边坡覆绿植物的根系形态变化特征及影响因子研究[J/OL].湖南师范大学自然科学学报，2020
（02）：45-52+81[2020-05-26].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/43.1542.n.20200330.0847.012.html.
[6] 杨寻.香根草、狗牙根根系对土壤渗透性的影响[J].乡村科技，2019（20）：117-119.
收稿日期：2020-03-02
作者简介：文泽栋，男，湖南岳阳人，本科，研究方向：城市地下空间工程。
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