| 单词 | 植物根系与土壤抗冲性 |
| 释义 | 【植物根系与土壤抗冲性】 陡坡毁林毁草、垦荒耕种，破坏了植物根系对土体的固结作用，导致了土壤抗冲性能降低，这是加剧全球土壤侵蚀、土壤环境恶化的重要内在原因。因此，研究土壤抗冲性的成因及其与植物根系相互作用的定量关系，是迅速恢复植被、根治水土流失的一项特别重要的应用基础工作。 土壤抗冲性是指土壤抵抗径流机械破坏和搬运的能力。1962年，朱显谟首先提出这一概念。他通过对黄土高原年径流系数虽小但土壤侵蚀却十分剧烈的土壤内在因素的研究，指出黄土高原土壤侵蚀量的大小主要取决于土壤抗冲性的强弱，为探索土壤抗侵蚀性机理及其提高途径指明了方向。1979年，蒋定生用原状土冲刷槽法对黄土高原子午岭林区表层土壤的抗冲性进行了测定。他用单位水体冲刷的土量即冲刷模数作为土壤抗冲性的指标。结果表明，不同林型的土壤抗冲性有明显差异，以天然林地土壤抗冲力最大，天然草地居中，农耕地最弱。1980年，刘秉正等用冲刷模数为指标，研究了黄土区刺槐林地土壤的抗冲性，结果证明土壤抗冲性在表层最大，底层最小。1987年，朱显谟等对黄土高原土壤剖面的构型特征、物理性质与土壤抗冲性的关系作了系统研究。他们采用101．325kPa下水的冲力，冲击土壤剖面1min，然后测定其冲刷的土量表征土壤抗冲性能大小。结果表明，黄土高原土壤的抗冲性强弱依次为：灰褐土＞黑垆土＞黄绵土＞灰钙土，其冲刷土量多少受制于各土类的土壤剖面构型。为探讨影响土壤抗冲性的主导因素，李勇利用多元逐步回归方法，分析了33个小区土壤抗冲性(即冲刷土量)与13种土壤物理性质参数的关系，在极显著水平(P＜0．001)上得到估算土壤抗冲性的最优模式。用该模式预报土壤抗冲性，发现预报结果与实测结果呈1∶1的对应关系。由此认为，决定土壤抗冲性的主导因素依次是粗粉粒、砂粒、紧实度、水稳性团粒含量和土壤容重。依据土壤剖面的构型特征及其抗冲性因子分析，将黄土高原土壤抗冲性能分为极强、较强、较弱、很弱和极弱5个等级。在对黄土高原主要土类抗冲性系统研究的基础上，1989年，李勇等运用系统生态学观点，融森林水文学、植物生态学、土壤物理学和现代数学多学科知识为一体，首次对黄土高原具有优良水土保持性能的乔木、灌木、草的根系的分布规律及其影响土壤水力学性质的效应进行了野外定位研究。他们在蒋定生设计原状土冲刷水槽法的基础上，对取土器及供水装置作了较大改进，使土壤冲刷模拟实验更接近于实际。实验中选取黄土高原一般耕种坡度、墚塔平均坡度及平均沟坡坡度(15°、20°、30°)作为冲刷坡度，以该区暴雨标准的上、中、下限(0．5、2．0、4．0mm／min)的雨强在标准小区(20×5m2)内产生的最大产流量，计算单宽流量作为冲刷流量，取暴雨频率最大的降雨(15min)作为冲刷历时，以冲刷1g土所需的时间表征土壤抗冲性的强弱。这一指标引入了时间参数，使土壤抗冲性的概念具有了动力学性质。结果表明，土层深度增加，根系对土壤抗冲性的强化值(根系土壤与无根系土壤在抗冲性测定值上的差值)减小。在同一坡度下，根系对土壤抗冲性强化值随雨强的增大而减小，当雨强一定时，不同种类植物，其根系，提高土壤抗冲性的作用具有不同相对稳定的临界土层深度，即在临界土层以上，同层根系对土壤抗冲性强化值不受坡度的影响，在临界土层以下，则随坡度的增加而减小。对根系减沙效应与土壤抗冲性强化值的关系进行了回归分析，发现二者在P＜0．001水平上呈极显著的正比关系，认为植物根系减少土壤冲刷量的实质是提高了土壤的抗冲性。植物根系，提高土壤抗冲性的能力主要决定于有效根密度(10cm2土壤截面上≤1mm须根的个数)在土壤剖面中的分布盘绕状况，在宏观上表现于根系的减沙效应。为定量描述植物根系提高土壤抗冲性的有效性，1990年李勇等对不同冲刷坡度和雨强下不同植物根系减沙效应与有效根密度(个／100cm2)的关系进行了研究，发现不同种类植物，其减沙效应与Rd均呈双曲线关系。李勇等还用提高土壤抗冲性的有效性模式计算了不同坡度及雨强下不同植物根系的减沙效应，发现具有较高的精度，计算值与实测值的平均偏差均小于5%，为选育优良的水土保持草种、树种提供了科学依据。为阐明植物很系提高土壤抗冲性的主导因素，1991年李勇等首次从定量描述乔木、灌木、草根系改善土壤水力学及物理性质的效应及其与土壤抗冲性强化值的关系入手，对根系稳定土层结构、提高土壤抗冲性的机制进行了系统综合定量研究。结果表明，植物根系改善土壤水力学及物理性质的效应，对乔灌木植物主要受制于有效根密度的控制，草本植物则受有效根密度和根量的双重控制，其总体特征为：土壤水力学性质改善效应大于土壤物理性质改善效应。植物根系提高土壤抗冲性的作用与其改善土壤水力学及物理性质效应密切相关，植物根系提高土壤抗冲性直接作用是增强了土壤的抗冲力，其间接作用是强化了土壤的渗透力，而根系创造抗冲性的土体构型的物理性质则是其提高土壤抗冲性的物质基础。同时，李勇应用多元逐步回归方法分析了360个原状土壤中根系提高土壤抗冲性的测定值与12种根系参数、土壤水力学及物理性质的关系，建立了不同植物根系在不同坡度及雨强下提高土壤抗冲性的数学模型。研究资料证明，该模型不仅有助于阐明林草地植物根系提高土壤抗冲性的主导因素，而且可方便准确地用于林草地对有关土壤水力学及物理性质变量进行定量评价。植物根系提高土壤抗冲性作用的研究，是水土保持科学的前沿学科，进一步将是植物根系提高土壤抗冲性能的动力学方面的研究。如果能对不同水土流失区、不同植物根系的分布特征及其提高土壤抗冲性的能力进行系统深入的研究，不但对水土保持优化人工生态系统的组建具有极为重要的实践意义，而且将在揭示退化生态环境演变的机理方面获得重大突破。【参考文献】：1 Bohm W．Methods of studying Root systems，Spring-Verlag，Berlin，Heidelberg，New York，1 9792 Zhu Xianmo．Current Progress in Soil Research in PRC．Jiangsu Science and Technology Publishing House，1986．611～6213 李勇．水土保持通报，1989，9：22～264 马世骏．中国科学院院刊，1990，5(1)：29～325 李勇，朱显谟，等．科学通报，1990，35：390～3935 李勇，等．水土保持学报，1990，4(1)：1～56 蒋定生，等．水土保持学报，1990，4(2)：1～57 朱显谟，田积莹．科学通报，1991，36：935～9388 李勇，等．科学通报，1992，37：366～3699 徐晓琴，等．中国科学，B辑，1992，3：254～259(中国科学院地球化学研究所李勇撰) |
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