植物根系对土壤侵蚀影响的研究综述

植物根系对土壤侵蚀影响的研究综述杨雅婷 吴发启摘要：就我国植物根系对土壤抗侵蚀能力、土壤抗剪切能力、土壤入渗能力的影响进行综述，分析了研究中存在的不足，并就今后研究中应该注意的问题提出了作者的观点和看法。关键词：植物根系；土壤抗侵蚀能力；土壤渗透能力；土壤抗剪强度我国是世界上水土流失最严重的国家。水土流失是自然界侵蚀力和土壤本身抗侵蚀力相互作用的结果，属于自然现象，但人类活动加快了这一进程，其中最主要的是人类对于植被的破坏，因此植被保持水土的功能逐渐受到人们的关注，植物根系对土壤侵蚀影响的研究也取得了显著的成果。本文将从植物根系对土壤抗侵蚀能力、土壤抗剪切能力、土壤入渗能力的影响并结合国内资料来进行综述，以供研究者参考。一、植物根系能增强土壤抗侵蚀能力土壤的抗侵蚀能力1是指土体对于施于其上的侵蚀力的反应敏感程度，朱显谟先生将其明确区分为土壤抗蚀性和抗冲性。土壤抗蚀性是土壤抵抗径流对其分散2和悬浮3的能力，土壤抗冲性是土壤抵抗径流对其机械破坏4和推移5的能力。我国土壤工作者在这一领域进行了大量研究并取得了显著的成就，但研究区域以黄土高原为主，并且很少将抗蚀性和抗冲性区别开同时进行研究。（一）植物根系能增强土壤抗蚀性植物根系增强土壤抗蚀性的实质在于其能够改善土壤的物理性质、稳定土层结构以及增加土壤中水稳性团粒和有机质的含量。吴淑安6在位于黄土丘陵区的张家口试验区通过溅蚀、贯入和崩解试验中发现根系的多少主要对土体的崩解起明显的作用，而溅蚀和贯入主要与土壤的颗粒组成特性有关，受根系影响不大。郑子成7对紫色土区全生长期玉米坡耕地进行研究，分析含根量、根系表面积和根系体积等根系特征参数与土壤抗蚀性的关系，发现二者呈极强正相关。在玉米全生育期中，根系提高土壤抗蚀性的作用呈现先增加后减小的趋势，且增强效应主要表现在土壤表层。吕刚8对不同利用类型紫色土的土壤抗蚀性进行研究后发现土地利用类型与土壤抗蚀性紧密关联，这主要是其上植物小径级根系特别是径级（二）植物根系能增强土壤抗冲性植物根系是影响土壤抗冲性的重要因子。刘国彬9通过大量实验发现植物根系增强土壤抗冲性的机理是一方面根系通过缠绕、固结发挥网络串联、根土粘结作用来改善土壤的水力学和物理性质；另一方面是根系的生物化学效应对土体构型的改变。杨玉梅10的研究表明，根系的影响主要体现在30cm的表层土壤，且 根径二、植物根系能增强土壤抗剪强度土体抗剪强度13是指土体抵抗剪切破坏的极限强度，前人通过大量研究发现14植物根系增强土壤抗剪强度的机制为根系与周围土壤形成了复合体，一方面根系自身具备一定的抗拉强度，另一方面大量细根能增加土壤接触面积，摩擦力的增大使得根系加筋固土效应更加明显。李建兴14借助库伦公式研究发现，草本植物根系使土壤内摩擦角和粘聚力增大越多，土壤抗剪强度增强效果越好；且D5 mm径级的根长密度和根表面积密度与土壤抗剪强度间有明显的相关性，是反映土壤抗剪强度的良好指标。刘秀萍15通过研究林木根系与土壤抗剪强度之间的关系发现根系直径相同时，根系分布方式增强抗剪强度效果为：复合根系垂直根系水平根系。三、植物根系能增强土壤渗透能力土壤渗透能力是水在土孔隙中渗透流动的能力。研究表明14，影响土壤渗透能力最重要的因素是土壤中的大孔隙结构。植物根系增强土壤渗透能力一方面是通过缠绕、网结作用使得土体能够抵抗水流冲击、减少崩解破碎从而防止大孔隙结构堵塞；另一方面植物根系的生长发育过程会促进大孔隙结构的形成。李建兴、闫东锋1516分析了初始入渗率、稳渗率等土壤入渗特征值与根长密度、根表面积密度等根系结构参数的关系，均认为植物根系能显著增强土壤渗透能力，且当根系径级范围在0.55mm内时，这种增强作用最为明显。四、问题与展望综上所述，植物根系在防治水土流失方面有重要作用。当前关于植物根系对土壤侵蚀影响的研究并不够深入和系统，其中研究区域主要在黄土高原，研究对象主要是林草植被，缺少关于作物根系作用的研究，使得所研究的植物根系特征不具有完全的代表性。研究更侧重于减少侵蚀机理和保持水土功能的研究，而很少考虑到其经济和社会效益。同时由于根系的测定指标和方法的不统一，不利于研究资料的整理和交流。未来在研究根系对土壤侵蚀的影响时应注意以下几个方面：（1）改善研究方法，统一测量指标，便于数据处理和交流；（2）扩大研究范围，为我国整体的水土流失治理提供依据；（3）扩充研究对象，使研究更加完善，致力于研究结果的推广和应用，发挥植物根系保持水土作用的同时兼顾其经济和社会效益。关于植物根系对土壤侵蚀影响的研究能够为土壤侵蚀预报和农业经济可持续发展提供理论基础，对改善生态环境有重大意义。参考文献：1王库.植物根系对土壤抗侵蚀能力的影响J.土壤与环境，2001 （3）：250-252.2方学敏，万兆惠，徐永年.土壤抗蚀性研究现状综述J.泥沙研究，1997 （02）：88-92.3張立恭.土壤抗侵蚀能力研究概述J.四川林勘设计，1996 （01）：1-3.4王峰，石辉，周立江，等.土壤抗冲性研究进展J.山地农业生物学报，2010 （6）：528-537.5唐克丽.中国土壤侵蚀与水土保持学的特点及展望J.水土保持研究.1999 （02）：3-8.6吴淑安，蔡强国.土壤表土中植物根系影响其抗蚀性的模拟降雨试验研究以张家口试验区为例J.干旱区资源与环境，1999 （03）：35-43.7郑子成，张锡洲，李廷轩，等.玉米生长期土壤抗蚀性特征及其影响因素分析J.农业工程学报，2014 （04）：100-108.8吕刚，魏忠平，高英旭，等.不同土地利用类型植物根系与土壤抗蚀性关系研究J.干旱地区农业研究，2013 （02）：111-115.9刘国彬.黄土高原草地土壤抗冲性及其机理研究J.土壤侵蚀与水土保持学报，1998 （01）：94-97.10杨玉梅，郑子成，李廷轩.不同土地利用方式下土壤抗冲性动态变化特征及其影响因素J.水土保持学报，2010 （04）：64-68.11李勇，朱显谟，田积莹.黄土高原植物根系提高土壤抗冲性的有效性J.科学通报，1991 （12）：935-938.12曾信波.贵州紫色土上植物根系提高土壤抗冲性能的研究J.贵州农学院学报，1995 （02）：20-24.13雷洁，张国明，刘连友，等.土壤抗剪强度测定与影响因素研究进展J.北京师范大学学报（自然科学版），2016 （04）：486-492.14潘義国，丁贵杰，彭云，等.关于植物根系在土壤抗侵蚀和抗剪切中的作用研究进展J.贵州林业科技，2007 （2）：10-13，61.15李建兴，何丙辉，谌芸，等.不同护坡草本植物的根系分布特征及其对土壤抗剪强度的影响J.农业工程学报，2013 （10）：144-152.16刘秀萍，陈丽华，宋维峰.林木根系与黄土复合体的抗剪强度试验研究J.北京林业大学学报，2006 （05）：67-72.17刘定辉，李勇.植物根系提高土壤抗侵蚀性机理研究J.水土保持学报，2003 （03）：34-37.18李建兴，何丙辉，谌芸.不同护坡草本植物的根系特征及对土壤渗透性的影响J.生态学报，2013 （05）：1535-1544.19闫东锋，王德彩，杨喜田.丹江口库区不同植被类型地表根系对土壤渗透性的影响J.中国水土保持科学，2016 （03）：35-44.