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摘要：根系的主要功能是吸收水分和养分、固着和支撑植物体。根系的分布格局直接关系到植物对水分和养分的吸收，以及对风沙的抵抗能力，尤其在干旱区。本文运用野外根系挖掘法和室内分析相结合的方法，研究了乌鲁木齐周边荒漠的优势种灌木小蓬的根系分布格局及生物量分配。结果表明，小蓬的根系为直根系，主根长平均为50-70cm，主要集中在4-29cm土层。侧根较发达，根幅约为30×40cm。根系生物量因坡向的不同而不同，阴坡的根系生物量较阳面的多30.9%。根冠比为21.0。小蓬这种根系构型和根冠比可能是对干旱和砾质化生境的适应，研究有助于小蓬的保育及植被恢复。
关键词：根系；分布格局；生物量分配；荒漠灌木
1.引言
根系的主要功能是吸收水分和养分、固着和支撑植物体。根系的分布格局直接关系到植物对水分和养分的吸收，以及对风沙的抵抗能力，尤其在干旱区。根系的分布格局取决于土壤水分含量（廖其兴，1995；李银前等，2000；张琳，2014）、土壤类型和质地（（李鲁华等，2001））及风向风速（Ennos，1997；Grace， 1988）。研究表明，黄土高原主要造林植物刺槐根系分布特征受立地条件的影响（赵忠等，），细根密度和垂直分布明显大于长武。阳坡的细根主要分布在0-229.1cm土层内，而阴坡主要分布在0-152.4cm内。细根的分布区域与降水的补偿深度基本一致（王迪海等， 2005）。在土壤水分正常的條件下，根系生物量主要集中在上层，土壤轻度干旱时，深根型有利于尽可能吸收较多的水分，以满足根系本身和地上部分的需要 （汤章城， 1983）。柠条根系为直根系，主根上生有多层侧根，一般根系密集层在10-100cm土层中，根深和根幅在1-4m（牛西午，2003）。
小蓬是藜科小蓬属的垫状小半灌木，生于戈壁、石质山坡及干燥的灰钙土地区。 分布于阿尔泰山南麓、准噶尔盆地西部山地东麓、天山北麓、乌拉泊和伊犁谷地，具有饲用价值（崔乃然， 1999），同时对维持荒漠生态系统的稳定具有重要意义。本研究通过野外根系挖掘和室内分析，研究了小蓬根系的分布格局及地上地下生物量分配，以期为探讨小蓬对干旱瘠薄生境的适应机制以及小蓬荒漠的保育提供依据。
2 材料与方法
研究在乌鲁木齐市的雅玛里克山（E87°37′33″～88°58′24″；N42°45′32″～44°08′00，海拔1397.6米）进行。乌鲁木齐属于中温带半干旱大陆性气候，年平均气温6. 40 ℃，年平均降水量236 mm ，年平均蒸发量2300 mm 左右；年日照时数约2500～3000h ，无霜期约150～190天。本研究选择雅玛里克山，基岩裸露，土地贫瘠，质地粗，天然植被以小蓬和绢蒿为主。主要以单优势种群落出现，群落高约5cm，总盖度10-30%，群落种类组成1-10余种，伴生植物有疣苞滨藜、木地肤、琵琶柴等。
在雅玛里克山分别在相同高度的阴坡和阳坡，选择盖度基本相同的小蓬群落样地，以20米间隔选择冠幅相近、基茎相近的植株各4株，挖取整个根系和地上部分。采用传统的壕沟剖面法，掘出根系，用卷尺测定根幅、根深、冠高。根系层分为0-10cm、10-20cm、20-30cm、30cm以下，将各层中的主根和侧根取出，截开地上部分，分别将每株的地上部分和根系在105℃下烘6小时，测重量，计算根、冠的含水量，计算根冠比。在离植株10cm处竖直方向上挖一横切面直到无根处，在0-30cm、30cm以下分别取土样，在105℃下烘12小时。
3、结果和分析
（1）根系的形态特征：小蓬的根为直根系，主根较粗，根深为60cm左右，0-6cm间的主根较粗大，木质化程度较高，有很少的侧根生于此层。侧根主要集中于5-29cm间的土层，侧根较发达，根幅为40cm左右。30cm以下侧根分布少。在高度砾质化的生境中，二、三级根系呈束状。
（2）根系垂直分布特征
根系的分布与水分胁迫有关，上层根少下层根多的品种对干旱的敏感性较低，而上层根多下层根少的品种则敏感性较高.在土壤水分正常下，根系生物量主要集中在上层，土壤轻度干旱时，根系在下层的分布明显增多，表明在水分胁迫条件下，有利于根系的深层分布.再干旱条件下，根系向深层发育有利于尽可能吸收较多的水分和营养.以满足根系本身和地上部分的需要.这是植物对干旱环境的一种适应性变化.
坡向因受光的不同造成土壤水分和温度的差异，单因素方差分析表明，阴坡和阳坡小蓬的根深差异不显著，即阴坡和阳坡根深差别不大。而生物量差异显著，即阴坡生物量明显比阳面生物量多，因为阴坡的土壤水分含量较阳坡的高，说明水分影响植物生物量的积累。
一种植物能生存，必具备一定的特征来适应一定的环境。雅马里克山的小蓬生境轻度砾质化，粘土层下不同程度的砾质化，有些生境中强度砾质化。小蓬根系分布于石缝间，0-30cm间土壤含水量约5.5%，30cm以下为3.6%左右，小蓬的主根深达50-70cm；侧根主要分布于4-29cm间。表1可知根系的生物量在0-30cm间占总的比为87.2%、91.5%、88.1%和79.8%。因此可得出根系主要分布于0-30cm间。小蓬的生境中，由于没有高大的乔木和灌木丛，阳光直射，表层含水量较低，因此0-6cm间主要为粗大主根并且高度木质化，没有或只有很少的侧根存在。由表2可知0-10cm间主根和侧根的比为0.4左右。进一步说明了此层侧根分布较少，侧根主要集中在10-30cm间侧根发达。在10-20cm间，侧根与主根的生物量之比在2以上，有的高达2.7，进一步说明10-30cm间为主根的密集层，在高砾质化的生境中小蓬的主根拐扭，侧根多呈成束的毛状。一般主根深达50-70cm，这样可以感应深层土壤的变化。
（3）地上部分与地下部分的相關性
水分胁迫与地上部分和地下部分关系：水分本身所具有的溶解性、高比热等特性，使水分是植物生长和生理过程中不可缺少的条件之一。植物体内的水分绝大多数由根吸收地上部分所需的水分由根吸收，通过木质部运到枝叶，水分运输有两种力：蒸腾拉力和根压.由表4可知地上部分的含水量为24%左右，根含水量为33%左右.根的含水量明显大于地上部分的含水量，主要有两个原因：（1），根系中水分沿导管运到枝叶，枝叶中99%的水分都用于蒸腾作用，只有1%用于生理作用而根不发生蒸腾作用；（2），一般认为根系从土壤中获得的水分首先保持自身生长和发育的需要表现根系的含水量大于冠的含水量，当受到水分胁迫时，根系的危害程度较地上部分轻。
八株植株的根冠比为147.2-321.9，平均值为220.9，高粱为209，玉米为146，根冠比越大越抗旱.小蓬的根冠比明显大与高粱和玉米。具有较强的抗旱性.
根系大有利于适应环境，所以说根冠比大是适应的重要特征.但根系过大会出现根的冗余，导致水分利用效率下降。
（4）小蓬的根系的生态学意义
在水土流失严重的地区，恢复和重建植被被认为是当地水土保持综合治理的根本措施。根系的固土作用主要表现在根系交织穿插，把土壤连起来，外露的根也能阻挡土粒，使之不易被冲走。小蓬为垫状植物，当它作为建群种时，株间平均距离位20-30厘米，有时几株聚生与一起，株间根系相交互错穿插，具有网格作用，使土块相互连接，由此可很好防止沙尘泛起水土流失。同时，根系的枯死物在土壤中产生了各种大小不等的空气通道。同时积累了许多有机物和无机物质，为其他生物提供了生存条件。
参考文献
[1]崔乃然，新疆主要饲用植物志 第二册，新疆人民出版社，1999.
[2]廖其兴. 根系研究法评述. 世界农业，1995，1（7）：23-24
[3]杨秀红等、大豆根系的研究、东北农业大学大豆研究所，2002，7（2）：203-204
[4] 李鲁华，李世清、小麦根系与土壤水分胁迫关系的研究、西北植物学报，2001，1：2-6
关键词：根系；分布格局；生物量分配；荒漠灌木
1.引言
根系的主要功能是吸收水分和养分、固着和支撑植物体。根系的分布格局直接关系到植物对水分和养分的吸收，以及对风沙的抵抗能力，尤其在干旱区。根系的分布格局取决于土壤水分含量（廖其兴，1995；李银前等，2000；张琳，2014）、土壤类型和质地（（李鲁华等，2001））及风向风速（Ennos，1997；Grace， 1988）。研究表明，黄土高原主要造林植物刺槐根系分布特征受立地条件的影响（赵忠等，），细根密度和垂直分布明显大于长武。阳坡的细根主要分布在0-229.1cm土层内，而阴坡主要分布在0-152.4cm内。细根的分布区域与降水的补偿深度基本一致（王迪海等， 2005）。在土壤水分正常的條件下，根系生物量主要集中在上层，土壤轻度干旱时，深根型有利于尽可能吸收较多的水分，以满足根系本身和地上部分的需要 （汤章城， 1983）。柠条根系为直根系，主根上生有多层侧根，一般根系密集层在10-100cm土层中，根深和根幅在1-4m（牛西午，2003）。
小蓬是藜科小蓬属的垫状小半灌木，生于戈壁、石质山坡及干燥的灰钙土地区。 分布于阿尔泰山南麓、准噶尔盆地西部山地东麓、天山北麓、乌拉泊和伊犁谷地，具有饲用价值（崔乃然， 1999），同时对维持荒漠生态系统的稳定具有重要意义。本研究通过野外根系挖掘和室内分析，研究了小蓬根系的分布格局及地上地下生物量分配，以期为探讨小蓬对干旱瘠薄生境的适应机制以及小蓬荒漠的保育提供依据。
2 材料与方法
研究在乌鲁木齐市的雅玛里克山（E87°37′33″～88°58′24″；N42°45′32″～44°08′00，海拔1397.6米）进行。乌鲁木齐属于中温带半干旱大陆性气候，年平均气温6. 40 ℃，年平均降水量236 mm ，年平均蒸发量2300 mm 左右；年日照时数约2500～3000h ，无霜期约150～190天。本研究选择雅玛里克山，基岩裸露，土地贫瘠，质地粗，天然植被以小蓬和绢蒿为主。主要以单优势种群落出现，群落高约5cm，总盖度10-30%，群落种类组成1-10余种，伴生植物有疣苞滨藜、木地肤、琵琶柴等。
在雅玛里克山分别在相同高度的阴坡和阳坡，选择盖度基本相同的小蓬群落样地，以20米间隔选择冠幅相近、基茎相近的植株各4株，挖取整个根系和地上部分。采用传统的壕沟剖面法，掘出根系，用卷尺测定根幅、根深、冠高。根系层分为0-10cm、10-20cm、20-30cm、30cm以下，将各层中的主根和侧根取出，截开地上部分，分别将每株的地上部分和根系在105℃下烘6小时，测重量，计算根、冠的含水量，计算根冠比。在离植株10cm处竖直方向上挖一横切面直到无根处，在0-30cm、30cm以下分别取土样，在105℃下烘12小时。
3、结果和分析
（1）根系的形态特征：小蓬的根为直根系，主根较粗，根深为60cm左右，0-6cm间的主根较粗大，木质化程度较高，有很少的侧根生于此层。侧根主要集中于5-29cm间的土层，侧根较发达，根幅为40cm左右。30cm以下侧根分布少。在高度砾质化的生境中，二、三级根系呈束状。
（2）根系垂直分布特征
根系的分布与水分胁迫有关，上层根少下层根多的品种对干旱的敏感性较低，而上层根多下层根少的品种则敏感性较高.在土壤水分正常下，根系生物量主要集中在上层，土壤轻度干旱时，根系在下层的分布明显增多，表明在水分胁迫条件下，有利于根系的深层分布.再干旱条件下，根系向深层发育有利于尽可能吸收较多的水分和营养.以满足根系本身和地上部分的需要.这是植物对干旱环境的一种适应性变化.
坡向因受光的不同造成土壤水分和温度的差异，单因素方差分析表明，阴坡和阳坡小蓬的根深差异不显著，即阴坡和阳坡根深差别不大。而生物量差异显著，即阴坡生物量明显比阳面生物量多，因为阴坡的土壤水分含量较阳坡的高，说明水分影响植物生物量的积累。
一种植物能生存，必具备一定的特征来适应一定的环境。雅马里克山的小蓬生境轻度砾质化，粘土层下不同程度的砾质化，有些生境中强度砾质化。小蓬根系分布于石缝间，0-30cm间土壤含水量约5.5%，30cm以下为3.6%左右，小蓬的主根深达50-70cm；侧根主要分布于4-29cm间。表1可知根系的生物量在0-30cm间占总的比为87.2%、91.5%、88.1%和79.8%。因此可得出根系主要分布于0-30cm间。小蓬的生境中，由于没有高大的乔木和灌木丛，阳光直射，表层含水量较低，因此0-6cm间主要为粗大主根并且高度木质化，没有或只有很少的侧根存在。由表2可知0-10cm间主根和侧根的比为0.4左右。进一步说明了此层侧根分布较少，侧根主要集中在10-30cm间侧根发达。在10-20cm间，侧根与主根的生物量之比在2以上，有的高达2.7，进一步说明10-30cm间为主根的密集层，在高砾质化的生境中小蓬的主根拐扭，侧根多呈成束的毛状。一般主根深达50-70cm，这样可以感应深层土壤的变化。
（3）地上部分与地下部分的相關性
水分胁迫与地上部分和地下部分关系：水分本身所具有的溶解性、高比热等特性，使水分是植物生长和生理过程中不可缺少的条件之一。植物体内的水分绝大多数由根吸收地上部分所需的水分由根吸收，通过木质部运到枝叶，水分运输有两种力：蒸腾拉力和根压.由表4可知地上部分的含水量为24%左右，根含水量为33%左右.根的含水量明显大于地上部分的含水量，主要有两个原因：（1），根系中水分沿导管运到枝叶，枝叶中99%的水分都用于蒸腾作用，只有1%用于生理作用而根不发生蒸腾作用；（2），一般认为根系从土壤中获得的水分首先保持自身生长和发育的需要表现根系的含水量大于冠的含水量，当受到水分胁迫时，根系的危害程度较地上部分轻。
八株植株的根冠比为147.2-321.9，平均值为220.9，高粱为209，玉米为146，根冠比越大越抗旱.小蓬的根冠比明显大与高粱和玉米。具有较强的抗旱性.
根系大有利于适应环境，所以说根冠比大是适应的重要特征.但根系过大会出现根的冗余，导致水分利用效率下降。
（4）小蓬的根系的生态学意义
在水土流失严重的地区，恢复和重建植被被认为是当地水土保持综合治理的根本措施。根系的固土作用主要表现在根系交织穿插，把土壤连起来，外露的根也能阻挡土粒，使之不易被冲走。小蓬为垫状植物，当它作为建群种时，株间平均距离位20-30厘米，有时几株聚生与一起，株间根系相交互错穿插，具有网格作用，使土块相互连接，由此可很好防止沙尘泛起水土流失。同时，根系的枯死物在土壤中产生了各种大小不等的空气通道。同时积累了许多有机物和无机物质，为其他生物提供了生存条件。
参考文献
[1]崔乃然，新疆主要饲用植物志 第二册，新疆人民出版社，1999.
[2]廖其兴. 根系研究法评述. 世界农业，1995，1（7）：23-24
[3]杨秀红等、大豆根系的研究、东北农业大学大豆研究所，2002，7（2）：203-204
[4] 李鲁华，李世清、小麦根系与土壤水分胁迫关系的研究、西北植物学报，2001，1：2-6