土壤学报

作者：张靖，冉义国，马东豪，陈琳，吴英博，黄平

单位：张靖，中国科学院水库水环境重点实验室, 中国科学院重庆绿色智能技术研究院, 重庆 400714;中国科学院大学重庆学院, 重庆 400714；,冉义国，中国科学院水库水环境重点实验室, 中国科学院重庆绿色智能技术研究院, 重庆 400714;中国科学院大学重庆学院, 重庆 400714；,马东豪，土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 210008；,陈琳，中国科学院水库水环境重点实验室, 中国科学院重庆绿色智能技术研究院, 重庆 400714;中国科学院大学重庆学院, 重庆 400714；,吴英博，重庆城市管理职业学院, 重庆 401331；,黄平，中国科学院水库水环境重点实验室, 中国科学院重庆绿色智能技术研究院, 重庆 400714;中国科学院大学重庆学院, 重庆 400714；huangping@cigit.ac.cn,

关键词：根系性状;土壤孔隙结构;微根窗技术;根-孔交互作用

基金：国家自然科学基金项目（42377320，41771266）、三峡后续工作规划项目（5000002021BF40001）、中国科学院西部青年学者项目（202082）和重庆市自然科学基金（cstc2021jcyj-msxmX1099）资助

狗牙根（Cynodon dactylon）是生态绿化、固土护坡、植被重建和水土保持的常用草本植物，其发达的根系网络和独特的生长特性对于土壤孔隙的形成和空间重组具有重要影响。然而，目前相关研究多聚焦于其根系对土壤团聚体形成和稳定的作用，根系生长过程对土壤孔隙的动态影响尚不清楚。本研究采用盆栽试验，选取狗牙根为模式植物，西南山地丘陵区典型紫色土和黄壤为培养基质，设置紫色土单种（G）、紫色土空白（CK）、黄壤单种（YG）和黄壤空白（YCK）4种不同处理。利用微根窗技术连续采集不同处理下的土壤剖面图像，通过优化的根系提取算法和图像处理技术量化不同时期的狗牙根根系性状和土壤孔隙结构参数，结合统计分析，探究狗牙根根系生长动态及其对土壤孔隙结构演变的影响。结果表明：（1）狗牙根在紫色土和黄壤中均呈生长状态，其根系生长速率在不同土壤类型间表现为：紫色土>黄壤，紫色土狗牙根的根长、根表面积和根体积分别是黄壤培养条件下的近3倍；（2）与未种植植物的CK和YCK相比，狗牙根的生长显著降低了紫色土和黄壤的孔隙数目、孔隙度和孔隙分形维数，并且根系对土壤孔隙的降低作用随根系生长不断增强；（3）冗余分析表明，根系累计解释了40.60% 的土壤孔隙结构变异，根长、根表面积和根体积是降低土壤孔隙结构参数的关键根系性状。综上所述，通过优化的微根窗技术实现了植物根系和土壤孔隙的定点连续观测，发现狗牙根在生长期间显著降低了孔隙数目等参数，这为根-孔交互作用的原位、无损、动态研究提供了方法学支撑，也为生态脆弱区植被恢复和水土保持提供了理论依据。

来源：2025年第1期

《土壤学报》期刊编辑部

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