不同土壤层次供应水分和养分对玉米幼苗生长和吸收养分的影响

本试验模拟滴灌方法 ,在不同土壤层次进行灌水和施用氮磷养分的盆栽玉米试验 ,旨在探讨在不同土壤层次供应水分和养分对夏玉米幼苗生长、根系空间构型及玉米对养分吸收的影响。试验表明 :在土壤深层进行滴灌可以有效降低土面蒸发 ,提高水分和养分的利用效率 ,从而显著提高玉米幼苗的生长量 ;在不同层次施肥灌水 ,对玉米根系在土壤中的空间构型影响很大 ,进行深层滴灌可以极大促进根系在较深土壤中的发育 ;在不同土层施肥灌水对玉米幼苗吸收N、P、K三种养分的能力也有影响 ,深层施肥灌水提高了玉米对 3种养分的吸收量     

接种AMF对海绵结构重构土层的玉米根系分布及水分利用特征的影响

[目的] 露天煤矿区生态脆弱,水资源短缺,利用微生物复垦已成为矿区生态重建的研究热点。探究露天矿排土场重构土层海绵生态结构条件下接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)对玉米根系生长及水分利用特征的影响,为矿区生态农业建设提供科学依据。[方法] 在室内布设土柱模拟试验,设置裸土柱(CK)、玉米不接菌(NM)和玉米接菌(AM)3个处理,采用氢氧稳定同位素示踪技术研究玉米根系水分利用特征。[结果] ①接种AMF处理促进了玉米根系的生长,改变了玉米根系分布。AM处理玉米的总根长、总根表面积、总根体积和根尖数分别比NM处理高19.3 %,14.8 %,9.1 %和34.0 %,AM处理小于0.3 mm的细根及大于0.7 mm的粗根比例分别比NM处理高3.2 %和3.5 %。②AMF改变了玉米的水分利用特征,AM处理玉米利用的水分来源于0-20 cm土层的比例较NM处理提升5.5 %。③AM处理土柱0-20 cm土层含水率显著低于NM处理,饱和黏土层含水率:CK处理>NM处理>AM处理。AMF提升了玉米根系吸收水分的能力,影响黏土层中水分的释出。[结论] 在矿区排土场海绵结构重构土层上接种AMF能促进玉米根系发育,改善水分利用策略,使其充分利用海绵结构中涵水层保蓄的水分。     

水肥配合对夏玉米养分吸收及根系活性的影响

研究不同水肥条件对夏玉米养分吸收及根系活性的影响,解释水肥配合下夏玉米养分吸收规律和根系活跃吸收面积的变化特征。采用管栽试验,研究不同水肥条件对夏玉米不同生育期养分积累特征和根系吸收面积的影响。夏玉米干物质积累量与植株全量N、K的积累量变化趋势基本一致,植株内全量N、K积累量以拔节-大喇叭口阶段最多,P素积累主要集中于抽雄-成熟阶段。不同生育期根系活跃吸收面积与总吸收面积变化均呈单峰式曲线,峰值分别出现在大喇叭口期和抽雄期。在玉米生长季水肥充足条件下,根系活跃吸收面积对植物体内干物质和养分的积累起主导作用。施肥促进了根系活跃吸收能力,养分吸收积累量增多;生育期灌水也能促进根系生长和对养分的吸收。不同生育时期均以W2F1处理的干物质量和N、P、K积累量最高。     

滴灌玉米苗期根系形态对启动磷肥施用位置的响应

通过模拟试验,研究启动磷肥施用在土壤中不同位置对滴灌玉米苗期生长、根系形态发育以及根系与土壤磷养分空间分布的影响,为明确启动磷肥最佳施肥位置及其对滴灌玉米苗期生长的影响提供理论依据。利用根箱设置启动磷肥:(1)模拟滴灌施肥(T1);(2)种子侧方5 cm、下方5 cm穴施(T2);(3)种子侧方5 cm、下方12 cm穴施(T3);(4)不施启动磷肥(CK)4个处理,根据大田启动磷肥施用量(P₂O₅ 30 kg/hm²)设置启动磷肥用量为P₂O₅ 0.2 g/kg土。分析各处理对玉米苗期生长、根系构型、根系与土壤磷养分分布状况的影响以及评价根系与土壤磷养分空间匹配度。结果表明:在玉米出苗后14,21天,施用启动磷肥显著增加了玉米总根长、总表面积、一级侧根和二级侧根数量,总体表现为T2最高,T1和T3次之,CK最低,但玉米初生根根条数和主胚根根长在各施肥处理间无显著差异。出苗后21天,土壤速效磷T1主要分布于垂直0—9 cm、水平0—18 cm范围内,T2主要分布于垂直3—12 cm、水平0—11 cm范围内,T3分布于垂直11—20 cm、水平0—11 cm范围内,根系分布T1主要集中于0—9 cm的土层中,T2主要集中于垂直5—15 cm、水平0—12 cm土层中,T3主要集中于垂直12—18 cm、水平0—9 cm土层中。各施肥处理中根系与土壤磷养分分布的空间匹配程度表现为T2>T3>T1。玉米出苗后7天,各处理间玉米干重和磷养分积累无显著差异,出苗后14,21天,启动磷肥处理玉米干重和磷养分积累显著高于CK,其中T2玉米干重和磷养分积累量最大,且显著高于T1和T3,但T1和T3之间无显著差异。启动磷肥穴施于种子侧下方5 cm处对玉米生长表现最佳,主要原因是养分分布位置与根系分布空间最匹配,有利于根系吸收磷素,同时促进了施肥区玉米侧根增生,扩大根系与土壤的接触面积,并增加了玉米的磷吸收量以及生物量。采用滴灌施用启动肥也能起到促进根系生长的作用,但是根系分布较浅。     

不同耕作方式对玉米根系特性及养分吸收转运的影响

  【目的】  耕作方式影响玉米根系的生长发育及养分吸收，比较东北中部雨养区不同耕作制度下玉米根系生长和养分吸收特征，为建立合理的耕作方式提供理论依据和技术支撑。  【方法】  2011―2012年，在吉林省连续进行了2年的田间定位试验，设置4种耕作方式:浅灭茬后直接播种 (对照，T1)，苗带深松后镇压 (T2)，行间深松且苗带镇压 (T3)，苗带行间全部深松 (T4)。在6展叶期、吐丝期和生理成熟期，取0—60 cm土层的植株根系样品，分析玉米产量、养分吸收转运及根系生长发育特征。  【结果】  不同耕作方式下玉米产量差异显著 (P < 0.05)，两年平均值表现为T3 > T2 > T1 > T4，T2处理和T3处理的产量分别比T1处理增加8.1%和10.2%。与T1处理相比，T2和T3处理均增加了玉米吐丝后氮磷钾养分累积量，吐丝后累积养分对籽粒的贡献率显著增加 (P < 0.05)。T2和T3处理下的氮、磷、钾累积量对籽粒的贡献率分别比T1处理增加了0.4%～3.6%、16.9%～33.8%、70.5%～82.1%，T3处理增幅高于T2处理。T2和T3处理显著增加了玉米各生育期的总根干重、总根长和总根表面积 (P < 0.05)，其中，6展叶期至成熟期，总根干重、总根长、总根表面积的增幅分别为9.8%～22.8%、16.1%～33.1%、19.9%～38.2%。T2和T3处理在各土壤剖面的根系形态均优于T1处理，其中以T2处理最佳，且在20—40 cm土层间差异最为显著 (P < 0.05)。与T1处理相比，T3处理下各生育时期在20—40 cm土层的根干重、根长、根表面积平均增幅为34.1%、48.3%、47.8%，根直径平均增幅为22.1%。  【结论】  与浅灭茬后直接播种相比，苗带行间全部深松不利于根系发育，而行间深松且苗带镇压方式促进了根系的生长发育和纵向延伸，尤其是在20—40 cm土层根系干重、根长和根表面积明显增加，有利于根系对深层土壤养分的吸收利用，进而提高玉米花后累积养分对籽粒的贡献率，增加产量。     

林木细根分布规律与土壤水分响应关系研究

通过野外调查和室内分析,对渭北黄土高原主要造林树种的根系分布特征和土壤水分的季节变化规律进行研究.结果表明:林地土壤水分可以划分为土壤水分活跃层、土壤水分稳定利用层和土壤水分稳定层3个层次,不同立地不同层次上的土壤含水量具有不同的时空分布特征.对不同立地条件上林木根系分布特征的研究结果表明,不同立地上刺槐根系的空间分布特征具有明显差异,阴坡立地上的刺槐根系具有更大的分布空间.进一步的分析结果表明,土壤水分的变化规律与根系的分布特征有密切的关系,适宜的水分环境可以保证根系得到充分的牛长发育,扩大水分养分的吸收空间,使林木的地上部分表现出更大的生产力,反之则降低林木生产力.     

玉米氮高效品种的生物学特征

提高氮肥利用率依赖于氮肥优化管理及作物氮素营养效率的遗传改良。本文分析了作物氮高效的定义,并以玉米为例,分析了氮高效的生物学机制,提出了玉米氮高效品种的生物学特征。本文认为,玉米氮高效品种的生物学特征为:(1)在开花前,维持稳定的氮吸收,并将所吸收的氮素高效利用于穗的发育,提高小花结实率,为产量形成过程中的碳、氮积累提供较大的库;根系生长发育能力强,能建成较大的根系,以满足籽粒生长期氮素吸收的要求;有较强的叶片扩展能力,保持较大的叶面积。(2)在开花后,充分利用前期建成的根系,高效吸收土壤中的矿化氮,用于籽粒生长所需,从而减少叶片中氮素的输出,减缓叶片衰老(保绿性强),维持叶片较高的光合效率,为籽粒灌浆提供碳化合物。因此,在氮高效育种中,应注重穗部性状(大穗,结实能力强)、根系性状(发达的根系,功能期长)与叶片性状(保绿性好)的结合。     

磷与水分互作的根土界面效应及其高效利用机制研究进展

【目的】磷与水分利用率低是制约作物生产的重要因子。磷必须在水分的作用下通过根土界面才能被作物吸收利用,磷和水分在根土界面的互作效应是影响其高效利用的关键环节。本文以根际为核心,重点综述了磷与水分在根土界面的互作机制,并剖析了通过强化根土界面磷与水分的协同,提高农田水肥资源利用效率的根际调控途径。[主要进展]根系的形态和生理变化深刻影响磷和水分的有效性,而根系生长和根际过程依赖于植物的营养和水分供应状况,作物根层适宜的水分和养分供应水平能最大化根系和根际过程的效率,从而促进作物对磷与水资源的高效利用。作物根系除了能对根层土壤中磷和水分的系统供应做出响应外,也对局部磷和水分的变化产生形态和生理上的反应。根系响应磷和水分的表型可塑性与植物激素的调控作用密切相关。ABA、乙烯、NO均参与磷和水分互作的调控过程,质外体pH在调控植物抵抗水分胁迫过程中具有重要作用,并与植物的营养状况密切相关。[展望]深入理解根土界面水与磷互作的协同过程及其调控机制是提高集约化作物体系水分和磷利用效率的关键。未来的研究方向与重点包括:进一步揭示磷和水分互作与激素信号途径之间的关系,探明农田生态系统中磷与水分互作的根土界面效应及其高效利用的协同机制,建立不同种植条件下水肥资源高效利用的根际调控途径,为通过根系、根际的定向调控,发挥其生物学潜力,提高集约化农田水肥资源的利用效率提供科学依据。     

环渤海低平原农田多水源高效利用机理和技术研究

淡水资源严重匮乏是影响环渤海低平原粮食生产可持续发展的重要限制因素。本文针对该区粮食生产中水分利用效率低、提升潜力巨大,同时该区浅层微咸水资源和降水资源较丰富的现状,以中国科学院南皮生态农业试验站最近3年试验研究结果为基础,综述了在挖掘咸水利用潜力、提高雨水和灌溉水利用效率方面研究工作进展。针对冬小麦夏玉米一年两作种植,研究结果显示品种间产量和水分利用效率(WUE)差异显著,最高和最低品种差异达20%左右,通过选用节水高产品种可显著提升产量和WUE;冬小麦通过拔节期灌溉关键水,在促进地上部生物量积累同时,显著促进地下根系生长,使冬小麦充分利用土壤储水,实现限水灌溉下稳产高效;夏玉米通过缩小行距增大株距的缩行匀播,可提升夏玉米苗期单株作物根系所占土壤体积空间,增加水分养分对作物的有效性,提高夏玉米成苗率和苗期所截获辐射量,比常规种植产量提高10%左右;冬小麦在拔节期利用含盐量不大于4 g×L~(-1)的浅层微咸水替代淡水灌溉,产量与淡水灌溉相同;浅层微咸水替代淡水灌溉并配套土壤有机质提升技术和利用夏季降水淋盐,可实现微咸水灌溉下周年土壤盐分平衡。通过上述措施实施,实现以咸补淡、以淡调盐、多水源互补高效利用,在不影响作物产量条件下可节约深层淡水资源,促进区域灌溉农业可持续发展。     

集约化互作体系植物根系高效获取土壤养分的策略与机制

【目的】植物根系的形态与生理变化是植物从土壤中高效获取养分资源的重要机制,由相同物种或不同物种组成的互作体系中植物根系对养分的吸收利用受相邻植物竞争的强烈影响,阐明互作体系不同竞争条件下植物根系获取养分的策略并揭示其作用机制,这是基于根系觅食行为探讨养分高效利用的根际调控途径与技术措施的重要理论基础。主要进展根系属性的互补性有利于降低根系间对养分的竞争。根系构型的互补性,例如深根系与浅根系植物互作,促进个体植株对土壤剖面不同深度养分的吸收利用;由根系可塑性介导的水平方向上根系空间分布的互补性,提高了植物根系对同一土层不同空间位点土壤养分的挖掘;个体植株根系形态属性与相邻植物根际生理过程的互补性促进根系对不同形态养分的利用。互作体系根系获取养分的策略具有高度互补性,这有助于提高整个作物系统的养分利用效率,进而提高生产力。根系空间生态位的分离 (包括垂直与水平方向) 以及根际生物化学特征生态位的分离,是驱动互作体系根系高效获取养分资源的主要机制。合理的根层调控可以提高植物根系挖掘土壤养分的能力;优化互作体系物种的搭配能充分发挥根的互作效能,提高养分利用的生物潜力。问题与展望今后应进一步针对集约化高投入作物体系,通过管理根层养分供应和物种间的互作效应,强化根际养分信号的调控作用,调节根系形态与生理特性,降低种间竞争,增强种间互利,以最大化根系和根际的生物学潜力,提高养分利用效率和作物产量,为实现以节肥增效为核心的可持续集约化作物生产提供重要的调控策略与途径。     

在富营养土壤斑块中根增值对玉米养分吸收和生长的贡献

Root proliferation can be stimulated in a heterogeneous nutrient patch; however, the functions of the root proliferation in the nutrient-rich soil patches are not fully understood. In the present study, a two-year field experiment was conducted to examine the comparative effects of localized application of ammonium and phosphorus (P) at early or late stages on root growth, nutrient uptake, and biomass of maize (Zea mays L.) on a calcareous soil in an intensive farming system. Localized supply of ammonium and P had a more evident effect on shoot and root growth, and especially stimulated fine root development at the early seedling stage, with most of the maize roots being allocated to the nutrient-rich patch in the topsoil. Although localized ammonium and P supply at the late stage also enhanced the fine root growth, the plant roots in the patch accounted for a low proportion of the whole maize roots in the topsoil at the flowering stage. Compared with the early stage, fine root length in the short-lived nutrient patch decreased by 44%-62% and the shoot dry weight was not different between heterogeneous and homogeneous nutrient supply at the late growth stage. Localized supply of ammonium and P significantly increased N and P accumulation by maize at 35 and 47 days after sowing (DAS); however, no significant difference was found among the treatments at 82 DAS and the later growth stages. The increased nutrient uptake and plant growth was related to the higher proportion of root length in the localized nutrient-enriched patch. The results indicated that root proliferation in nutrient patches contributed more to maize growth and nutrient uptake at the early than late stages.     

大豆、玉米幼苗根细胞壁的制备与表面性质

根细胞壁对于植物养分吸收积累以及植物的环境抗性或耐性方面的作用和影响与细胞壁表面性质密切相关。本研究采用改进的匀浆洗涤法提取大豆（Glycine max L.,Type I细胞壁类型植物）、玉米（Zea mays L.,Type II细胞壁类型植物）幼苗的根细胞壁物质,获得了较好的细胞壁材料纯度。测定了根细胞壁材料以及整根的阳离子交换量（CEC）,并通过拟合解析根细胞壁的电位滴定曲线求解根细胞壁表面基团的解离常数pKa以及数量。结果表明,大豆的根细胞壁CEC显著（p0.05）高于玉米的根细胞壁CEC,分别为425±5、162±7 μmol/g,DW;大豆的根CEC也显著（p0.05）高于玉米根,与两种植物根细胞壁CEC的差异一致。从两种植物的根细胞壁上均识别出一种表观pKa值约为5.78的羧基基团。大豆根细胞壁的羧基含量也显著（p0.05）高于玉米根细胞壁,分别为604±15、252±4 μmol/g,DW,大豆根或根细胞壁的CEC较高与Type I细胞壁富含羧基有关。本文还进一步讨论了不同细胞壁类型植物的根细胞壁表面性质对于植物的营养过程以及环境胁迫抗性或耐性方面的影响与意义。     

大豆根系分泌物中氨基酸对根腐病菌生长的影响

采用砂培和室内模拟方法,研究了两个抗病性不同的大豆品种水溶性根系分泌物中氨基酸组分随作物生长的变化;同时检测了培养基中添加大豆根系分泌物和纯品氨基酸对大豆根腐病菌菌落生长的影响。结果表明,添加大豆苗期和花荚期根分泌物均显著促进尖镰孢菌菌丝生长,添加成熟期根分泌物显著促进腐皮镰孢菌菌丝生长。易感根腐病大豆品种合丰25号花荚期以后根分泌物中氨基酸种类多于抗根腐病大豆品种绥农10号。感病大豆品种根系分泌的氨基酸总量随生育时期增加,在鼓粒期达到最高;抗病大豆品种根系分泌的氨基酸总量在花荚期最高。感病大豆品种根系分泌的主要氨基酸为精氨酸,抗病大豆品种根系分泌的氨基酸主要为天冬氨酸。氨基酸纯品培养中,添加精氨酸和酪氨酸处理的尖镰孢菌菌落直径显著高于不加氨基酸的对照菌落直径;添加丝氨酸和天冬氨酸的处理菌落直径则显著低于对照处理。同时,添加天冬氨酸的培养基上腐皮镰孢菌菌落直径显著低于不加氨基酸的对照。可见,不同大豆品种根系分泌物中氨基酸组分对病原菌生长起着一定的作用,其表现的作用受根际氨基酸种类和氨基酸浓度影响较大,对于不同病原菌的作用存在差异。     

施钾方式对高产春玉米根系分布及其活力的影响

[目的]探讨施钾方式(一次性施入和钾肥后移)对高产春玉米根系特性的影响,为高产春玉米钾素养分调控提供理论依据。[方法]以金山27玉米为供试品种,2个施钾水平(K2O 150和300kg/hm2)及施钾后移处理下,测定不同生育时期各土层根系干物质重、根系活力及其酶活性,成熟期测定根条数、根幅。[结果]300kg/hm2施钾水平与150kg/hm2施钾水平相比,各土层根系干重增加,尤以吐丝前0—20cm土层为根干重增加幅度最大,20—60cm土层根干重占总干重比例减小,尤以乳熟期为甚;各土层根条数、最大根幅增加,最大根幅下移;各生育时期各土层根系活力、超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性随施钾量增加而增加,丙二醛(MDA)含量下降。相同施钾水平下,施钾后移各生育时期0—60cm各土层根系干重减小;0—20cm土层根干重占总干重比例增加;最大根幅、根条数及最大根幅深度均减少,且随土层深度增加差异增大;各土层根系活力、SOD酶活性和POD酶活性降低,MAD含量增加。[结论]300kg/hm2施钾量较150kg/hm2施钾量促进玉米根系生长,且延缓根系衰老,尤其可促进深层根系的生长;同一施钾水平下,施钾后移则促进作用不明显,甚至降低了根系的干重。     

玉米根鞘改变土壤粒径及养分有效性

Root exudates,microorganism colonization and soil aggregates together form the rhizosheath,a special cylinder of micro-ecosystem adhering to the root surface.To study how the rhizosheath affects soil structure and nutrient distribution,we analyzed the impact of maize rhizosheath on soil particle size and nutrient availability in pot and field experiments.The results showed that there was a significant size decrease of soil particles in the rhizosheath.Meanwhile,the soil mineral nitrogen in the rhizosheath was significantly higher than that in the rhizosphere or bulk soil at tasseling and maturity stages of maize.The contents of Fe and Mn were also differentially altered in the rhizosheath.Rhizosheath development,indicated by a dry weight ratio of rhizosheath soil to the root,was relatively independent of root development during the whole experimental period.The formation of maize rhizosheath contributed to the modulation of soil particle size and nutrient availability.The subtle local changes of soil physical and chemical properties may have profound influence on soil formation,rhizospheric ecosystem initiation,and mineral nutrient mobilization over the long history of plant evolution and domestication.     

Nitrogen and potassium,but not boron,change the morphology,production and nutrient concentration of Tanzania guineagrass roots

Plant shoot production is closely related to root development. To obtain greater grass persistence, nutrient uptake by roots and recovery after defoliation, it is necessary for the plants to have well developed root systems. The study aimed to evaluate the morphological, productive and nutritional characteristics of Panicum maximum cv. Tanzania roots in response to combinations of nitrogen (N), potassium (K), and boron (B) rates in nutrient solution. Root dry mass, total root length, and total root surface increased with the combination of N and K rates. Boron rates did not affect any of the studied parameters. Greater concentrations of ammonium than nitrate were found in the root tissues. Root specific length and root specific surface decreased as rates of N and K increased. The N and K supply caused an increase in the morphological and productive aspects of the root system, thus enhancing the capacity for nutrient absorption.     

Earthworm (Aporrectodea trapezoides)–mycorrhiza (Glomus intraradices) interaction and nitrogen and phosphorus uptake by maize

The interactive impacts of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF, Glomus intraradices) and earthworms (Aporrectodea trapezoides) on maize (Zea mays L.) growth and nutrient uptake were studied under near natural conditions with pots buried in the soil of a maize field. Treatments included maize plants inoculated vs. not inoculated with AMF, treated or not treated with earthworms, at low (25 mg kg⁻¹) or high (175 mg kg⁻¹) P fertilization rate. Wheat straw was added as feed for earthworms. Root colonization, mycorrhiza structure, plant biomass and N and P contents of shoots and roots, soil available P and NO₃⁻–N concentrations, and soil microbial biomass C and N were measured at harvest. Results indicated that mycorrhizal colonization increased markedly in maize inoculated with AMF especially at low P rate, which was further enhanced by the addition of earthworms. AMF and earthworms interactively increased maize shoot and root biomass as well as N and P uptake but decreased soil NO₃⁻–N and available P concentrations at harvest. Earthworm and AMF interaction also increased soil microbial biomass C, which probably improved root N and P contents and indirectly increased the shoot N and P uptake. At low P rate, soil N mobilization by earthworms might have reduced potential N competition by arbuscular mycorrhizal hyphae, resulting in greater plant shoot and root biomass. Earthworms and AMF interactively enhanced soil N and P availability, leading to greater nutrient uptake and plant growth.     

长期不同施氮处理玉米根茬的田间分解特性

以7年氮肥定位试验地玉米根茬为研究对象,通过把玉米根茬按2%比例与15 cm和45 cm土层深度的土壤混合后田间埋袋的方法,研究长期不同施氮量处理[分别为0 kg(N)?hm?2、120 kg(N)?hm?2和240 kg(N)?hm?2]的玉米根茬(分别用R0、R120、R240表示),在陕西省长武黑垆土中埋藏分解1 a后对土壤碳、氮组分的影响及根茬有机碳的分解特性。与未添加玉米根茬的对照土壤相比,玉米根茬加入能够显著增加各层土壤的微生物量碳、可溶性有机碳和矿质态氮含量,3种施氮量处理间差异不显著。随着分解时间延长,土壤可溶性有机物中结构相对复杂的芳香类化合物比例逐渐增加。分解1 a后,R0、R120和R240根茬的有机碳残留率在15 cm土层中分别为44.4%、35.3%和34.9%,在45 cm土层中分别为53.3%、44.3%和42.5%。R0根茬的碳残留率显著高于R120和R240;玉米根茬在15 cm土层的碳分解率和分解速率常数显著高于45 cm土层。采用一级动力学方程拟合玉米根茬碳残留率变化结果显示,R0、R120和R240根茬有机碳分解95%所需要的时间在45 cm土层比15cm土层分别长3.2 a、2.3 a和1.9 a。氮肥施用量影响玉米根茬在土壤中的分解特性,在评价农田氮肥施用与土壤固碳时,应考虑不同氮肥用量下残茬养分组成及其在土壤中分解的差异。     

Spatial Distribution Assessment of Maize Roots by 3D Monolith Sampling

Spatial distribution of roots is of paramount importance for nutrient acquisition by crop plants. The objective of this study was to assess the spatial distribution of root length density (RLD), root mass density (RMD), and root morphological parameters in maize. Soil monoliths were completely sampled in form of 84 cubic samples of 10-cm edge length. Total root length and mass were dominated by fine roots (<1 mm diameter). Root parameters revealed variability in all three spatial dimensions, notably also parallel to the plant row. Root morphological parameters depended more on the horizontal location with respect to location of plants than on depth. Multiple regression analysis indicated that RLD, proportion of fine roots, and root diameters can be predicted from RMD, soil depth, and distance to plant. These three-dimensional (3D) data could be utilized for evaluation of 3D root growth and nutrient uptake models.