不同秸秆还田方式对春玉米产量、水分利用和根系生长的影响

为探究耕作方式和秸秆还田对春玉米产量、土壤水肥及根系分布的影响,通过连续两年设置耕作方式(旋耕、翻耕)与秸秆还田方式(秸秆还田、秸秆不还田)两因素田间定位试验,研究了春玉米产量和水分利用效率、根系及土壤水肥分布的特性。结果表明:旋耕和翻耕处理春玉米产量和水分利用效率差异不显著,但前者显著增加了干旱年份(2015年)0—30cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度,而后者显著降低了10—30cm土层的土壤容重和紧实度,降低了0—40cm土层的土壤含水量、有效磷和速效钾含量,提高了干旱年份30—60cm和湿润年份(2016年)0—60cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度;秸秆还田较秸秆不还田处理显著增加了春玉米产量和水分利用效率,增加幅度分别为9.5%和7.3%,促进了干旱年份0—60cm土层的根长密度和湿润年份30—60cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度的增加,还提高了0—60cm土层的土壤含水量、硝态氮、有效磷和速效钾含量。因此,实施旋耕秸秆还田和翻耕秸秆还田可以改善土壤水肥分布,促进深层根系发育,提高春玉米的产量和水分利用效率。     

灌溉方式对杨树根系分布及硝态氮运移的影响

为了在传统灌溉模式的基础上探寻一种更实用有效的替代方式,以欧美I-107杨为试材,通过大田试验研究了常规漫灌(FI)和畦灌(BI)两种灌溉方式下I-107杨在0—100cm土层的土壤含水量、水势、根系垂直分布特征及硝态氮运移的规律。结果表明,BI在0—40和60—100cm土层的含水量、水势均显著降低,且土层越深差异也越大,说明畦灌下的水分深层渗漏明显减弱;随着土层深度的增加,BI和FI下的根系生物量均逐层降低,大量根系集中在0—40cm土层,其中在0—20cm土层中,BI的根量比FI减少8.28%,但在20—80cm土层中根量却增加35.87%,并且在0—80cm土层中的总根重增加5.52%,同时消根系数β也大于FI。此外,BI使0—40cm土层的硝态氮含量显著升高,而60—100cm土层的硝态氮含量却明显降低。综合分析,畦灌有利于杨树根系的合理分布,扩大了根系对水分和养分的吸收空间,并能减少硝态氮的深层淋溶,这对于提高杨树潜在生产力、肥料利用率和保护地下水环境具有重要意义。     

不同耕作方式棉花根系发育能力的研究

研究了不同耕作方式棉花根系的发育能力。结果表明,根系生物量、根系体积、侧根数在不同耕作方式间差异明显,在土壤中表现为从表层到深层逐渐递减。免耕方式根系分布较浅,主要集中在0~10 cm土层,而翻耕方式根系主要分布在10~20 cm土层。侧根的发生部位受不同深度土壤含水量的影响,侧根发生的主要部位在0~20 cm的主根段,40 cm以下没有侧根发生。     

贺兰山油松林根系空间分布特征研究

通过根钻法对贺兰山油松林木细根分布特征进行了研究,结果表明:在40 cm以上土层中,各径级根系均有大量分布,而在40 cm以下土层中根系分布逐渐减少;92.9％的＜2 mm的细根集中分布于0 60 cm土层中,0 10 cm表层中的细根量占30.8％;油松根系具有深根性特征,但粗根集中于40 cm以上土层中,占粗根总量的88.6％;在距油松样木不同距离处的土壤中,油松细根随着距样木距离的加大而不断减少,一般在距样木2.0m的位置,油松细根量减至最低,同时细根根长、表面积、体积及根尖数都在此处降至最低.     

灌水下限与毛管埋深对温室番茄生长的影响

为探明番茄根系生长与水分分布之间的互反馈机制,通过日光温室地下滴灌试验,设置了4种毛管埋深(0 cm、10 cm、20 cm和30 cm)和3种灌水下限(保持土壤含水量为50%、60%和75%田间持水量),研究了不同灌水下限与毛管埋深对番茄根系生长及干物质分配的影响。研究结果表明,轻度、中轻度水分亏缺(灌水下限为75%和60%田间持水量)时,毛管埋深对番茄耗水量有显著影响,10~20 cm毛管埋深提高番茄耗水量。毛管埋深增加会减少0~20 cm土层根系分布,促进20~60 cm土层根系生长;毛管埋深对0~10 cm、20~30 cm、30~40 cm土层根系生长影响显著,对50~60 cm土层根系生长无显著影响。灌水下限对细根(d1 mm)、粗根(d1mm)的根长与根表面积影响显著,毛管埋深对细根的根长与根表面积有显著影响;轻度水分亏缺及20 cm毛管埋深有利于细根根长和根表面积生长,减少粗根比例。本研究结果表明,轻度水分亏缺及毛管埋深为20 cm更有利于全株干物质积累,灌水下限为75%田间持水量能够增加根系干物质分配比例,而20 cm毛管埋深则能促进干物质向茎叶转移且减少根系干物质的分配比例。     

沙地人工小叶锦鸡儿植被根系分布与土壤水分关系研究

采用分层挖取根系方法调查不同年龄人工小叶锦鸡儿固沙植被根系分布,同时测定植被下不同深度土壤的水分含量.结果表明植被根系主要分布在0～100 cm土壤中,占总根系生物量的92.77%以上.地下部与地上部生物量比值以天然植被最高.植被的吸收根系分布对土壤水分具有显著影响,吸收根集中分布区域下层土壤含水量锐减;吸收根集中分布深度的比较发现,天然植被>19年生人工植被>4年生人工植被,成龄人工植被吸收根系分布的浅层化造成降雨无法补充土壤深层水分,植被下土壤形成不透水层,影响主要固沙植被的生长.     

宁夏南部黄土丘陵区典型草本根系分布特征

为揭示宁夏南部黄土丘陵区几种典型草本根系分布特征,采用根钻法和Win RHIZO根系分析系统对草本(百里香、星毛委陵菜、猪毛蒿、长芒草)整根特点、0—30 cm土层分布特征以及表层根—土结合体状况进行了定量分析。结果表明:(1)各草本根系除长芒草外,大部分具有发达的侧根,细根绝大部分位于土壤浅层。(2) 4种草本0—30 cm土层根长密度为2.38～23.56 mm/cm~3,各径级根以≤0.5 mm根最大,占总根长密度的73.4%～86.4%。根表面积密度为2.65～28.83 mm~2/cm~3,百里香以≤0.5 mm根,猪毛蒿以2～3.5 mm根最大,其余草本各级根分布相对均匀。根体积密度为0.61～49.36 mm~3/cm~3,各径级根百里香以2～3.5 mm根,猪毛蒿以0.5～1 mm根最大,其他草本数值很小。随根径增加各草本的根长密度降低,根体积密度先增后降。(3)草本根长密度主要集中在0—20 cm土层(88.3%～100%),根表面积密度百里香、星毛委陵菜集中在0—10 cm(81.3%～99.3%),长芒草、猪毛蒿集中在0—20 cm(90.9%～100%),两个参数值均随土层深度的增加而减小。(4)根土结合体定量分析认为,百里香、星毛委陵菜、长芒草3种草本固结表层土壤效果较好。     

河西灌区枸杞根系空间分布特征研究

采用土钻法对河西灌区枸杞的根系分布特征进行了调查。结果表明:枸杞细根根系、粗根根系集中分布在20—40cm土层内;细根和粗根生物量水平分布随着距树干距离的增加呈指数性下降;根据枸杞根系分布特点,枸杞合理的施肥方法应采用沟施或环施,位置距枸杞树干30~90cm,深度30cm左右;结合树木根系消弱系数,从量化的角度对不同树龄枸杞根系分布特征的进一步分析,发现随着距树干距离的增加,3a生、8a生枸杞细根根系消弱系数β值随着水平距离的增加先增大后减小,最大值在距树干60cm处,分别为0.960 3,0.984 0;而枸杞粗根根系的β值随着距树干距离的增大而增大,在距树干90cm处有较大范围的分布,对树木水分和养分的疏导起到了非常重要的作用。细根根系的β值大于粗根根系的β值,说明细根比粗根在垂直方向分布范围深,吸收利用深层土壤水分和养分的能力强,这种分布特征扩大了枸杞的吸收空间,有利于树木吸收深层的水分和养分,促进树木地上部分的生长和发育。     

毛乌素沙地三种荒漠灌木根系分布特征与土壤水分研究

用全根系挖掘法,调查研究了风沙地生境中的黑沙蒿、杨柴、沙木蓼的根系分布特征;对根际不同土层土壤水分含量进行了观测,确定3种植物根系分布和土壤水分的响应特征。结果表明:杨柴的根系分布范围为地下0-280cm,主要分布在20-110cm,占总根重的65.86%;沙木蓼的根系分布范围0-180 cm,主要分布在0-80cm,占总根重的68.29%;黑沙蒿的根系分布范围0-240cm,主要分布在0-60cm,占总根重的62.14%。3种不同植物根系垂直分布形态特征,杨柴为“V”型分布,黑沙蒿为“伞”型分布,相比之下沙木蓼分布比较均匀。各土层中,除杨柴0-20cm土层根系分布较少外,黑沙蒿和沙木蓼表层根系分布较多;0-60cm土层中分布的根系密度最大,均表现为从土壤表层到深层逐次递减趋势;植物根系分布对土壤水分的响应显著,根系集中分布区域土壤含水量明显减小;黑沙蒿根际平均土壤水分含量最大,沙木蓼次之,杨柴最小,其与根系分布、水分利用策略密切相关。在水分资源竞争中,植物根系分布特征起到重要的作用。     

施肥对黄土高原旱地冬小麦根系生长的影响

田间试验表明,旱地冬小麦根系集中分布在0～20cm土层中,约占0～60cm土层总根重的60.7%;根系生育规律以根重变化表示在0～20cm土层中,呈逆变态,表现为快、较慢、慢的生长过程,20～40cm土层呈突变态、较慢、快、慢的生长过程,40～60cm土层呈稳定状态,表现为慢、快、慢的生长过程。不同肥料处理对冬小麦根系的影响是:氮肥有增加表层根系的作用,平均日增加4.05g/cm²,影响深度达40cm;磷肥利于根系下扎,可达80cm土层以下;氮磷有机肥并施显着增加根重和生长量,有利于吸收深层水分和养分;旱地冬小麦根系下扎深度为220～240cm,吸收利用土壤水分能力范围在180～210cm。     

坝上地区不同退化程度小叶杨细根分布特征

为了研究坝上地区不同退化程度小叶杨的细根分布特征,使用土柱法对比了未退化、中度退化和重度退化小叶杨的细根在水平和垂直方向的根系参数的分布规律以及差异,并分析了根系参数在不同土层中的占比。结果表明:(1)随着林地土壤含水率逐渐减小,小叶杨的退化程度加重,细根在表层的占比逐渐增加,在深层的占比逐渐减小。(2)在垂直方向上,3种退化程度小叶杨的细根生物量在0—20 cm土层显著高于其他土层(P0.05),并随土层加深而出现细根的根长密度、根表面积密度、根体积密度的较明显下降趋势。在0—20,20—40,40—60,60—80,80—100 cm土层,细根的根表面积密度和根体积密度均表现为未退化中度退化重度退化。(3)在离开树干的水平方向上,未退化和中度退化小叶杨的细根的根长密度呈现出先增加后减小的变化趋势,而重度退化在0—50,50—100,100—150 cm处相差不大,在150—200 cm处显著增加并达到最大(0.465 7 cm/cm~3)(P0.05)。细根的根表面积密度和根体积密度在4个水平距离上均表现为未退化中度退化重度退化,未退化小叶杨的细根生物量均为最大(19.53,15.74,14.17,14.20 g)。根体积密度整体上随水平距离增加而逐渐减小。研究结果可为探索防护林的细根分布格局和退化原因以及为指导坝上高原地区的植被恢复与重建提供科学参考。     

毛乌素沙地梁地上小叶杨根系分布特征

为了解释小叶杨根系的适应性,采用根钻取样法对毛乌素沙地东北部梁地上不同坡位小叶杨人工林根系分布特征进行研究。结果表明：小叶杨根系大部分分布在0—40cm土层中,在0—20cm土层中达到峰值。细根（根径小于3mm）在不同坡位和距树干不同距离处垂直分布特征相似,粗根（根径大于3mm）的垂直分布特征差异比较明显,而且在距树干1．0和1．5m处的土层中,坡顶部位根系密度大于坡底部位。坡底部位细根和粗根的密度均随距树干距离的增加而减小,而坡顶部位细根与前者相似,粗根在1．0m处达到最大值。在坡底和坡顶坡位距树干任何距离上细根在深层土壤中所占比例大于粗根,但在距树干1．0m以外,粗根在坡顶部位的深层土壤中所占比例大于坡底部位,说明小叶杨根系对坡顶和坡底部位有很好的适应性。     

砒砂岩区三种沙棘根系特征与固土能力

[目的] 研究中国沙棘(Hippophae rhamnoides ssp.sinensis)、太阳沙棘(Hippophae rhamnoides ssp.taiyang)、乌兰沙林沙棘(Hippophae rhamnoides ssp.mongolica “Wulanshalin”)在砒砂岩区的根系分布特征及林下土壤抗蚀性特征,为改善当地生态环境提供新的树种选择。[方法] 在野外挖土壤剖面获取根土复合体,在室内进行根扫描及崩解试验。[结果] ①沙棘根系垂直分布规律大致相似。随土层深度的增加,根长、根体积逐步减少。根系主要分布在0—60 cm土层,占总根量比例分别为90.96%(中国沙棘),83.38%(太阳沙棘),74.93%(乌兰沙林沙棘);粗根主要分布在0—40 cm土层。水平方向粗根主要分布在距根基0—20 cm的范围内,细根主要分布在20—100 cm范围内,且距根基越远细根含量越少,根系整体呈浅层化分布。②沙棘林下土壤崩解速度变化趋势基本一致。以0—20 cm表层土平均崩解速度最低。随着深度增加逐步增大,水平方向距根基部越远土壤平均崩解速度越大。土壤崩解速度表现为：中国沙棘(3.18 g/s)＞太阳沙棘(1.27 g/s)＞乌兰沙林沙棘(1.21 g/s)。③土壤崩解速度与沙棘根系分布有显著相关关系。垂直方向上受到粗根和细根的共同影响,水平方向主要受到细根的影响,细根对固持水土的作用更大。[结论] 太阳沙棘的根系含量高于乌兰沙林沙棘,且根系分布特征和林下土壤崩解速度变化规律联系更密切,更适用于砒砂岩区的水土流失防治工作。     

基于同位素分析研究山东禹城夏玉米水分来源

以2016年山东省禹城市夏玉米为研究对象,通过测定分析不同生长期内降水、土壤水、植物水、地下水、地表水的稳定氢氧同位素值,并利用直接对比法和多元线性混合模型,分析不同水源对夏玉米不同生长期贡献率,进而研究其水分来源。结果表明:禹城市大气降水线方程为δD=7.80δ18 O+8.61,其斜率和截距均小于全球大气降水线方程,表明降水在降落过程存在蒸发富集过程。夏玉米不同生长期水分来源存在差异,出苗期由于土壤含水量较低,植物主要利用浅层地下水且利用率为89.6%;拔节期降雨量丰富,夏玉米主要利用0—10cm表层土壤水,利用率为85.8%;抽穗期夏玉米主要利用10—60cm土壤水,利用率达62.9%;生长到灌浆期,根系分布在较深土层且20—100cm土壤含水量稳定,夏玉米主要利用20—100cm土壤水,利用率为69.7%;成熟期植物主要利用大于60cm的深层土壤水,利用率达96.1%,此时期土壤含水量较低且根系分布可达深层土壤。     

氮肥施用量对高产甜菜纤维根系分布及活力的影响

为了解施N肥对甜菜生长的影响规律。在田间条件下,研究了不同施N量（0、90、180、270、360 kg/hm2）对甜菜（KWS2409）纤维根系生长、分布和活力变化的影响。结果表明,施N比对照增加浅层侧根数、外层和深层纤维根干重及100 cm土层纤维根总干重,并提高各生育期侧根和主根活力。其中,100 cm土层最大纤维根干重施N 比对照增加了60.4%～168.4%,最大侧根数增加了22.7%～75.1%,且以0—20 cm和40—60 cm深的外土层及80—100 cm深的内土层纤维根系增加较大,分别比对照增加了129.6%～266.8%、71.0%～234.0%和101.5%～202.8%。主根伤流液量和侧根的活力分别比对照增加了56.2%～89.9%、23.7%～63.4%。N 180 kg/hm2处理0—100 cm土层中纤维根总量、各土层中根量最大,各生育时期主根和侧根活力最强,块根产量（82609.63 kg/hm2）和产糖量（13892.64 kg/hm2）均最高,而含糖率（16.83%）较N0处理（18.34%）略降。说明合理施N量有利于甜菜纤维根系生长和提高产糖量。     

祁连山不同混交度青海云杉林细根形态特征及与土壤理化性质的关系

[目的]揭示祁连山青海云杉中龄林细根分布与土壤环境的互作关系,明晰不同混交度下土壤养分对细根发育的贡献因子,为祁连山天然林抚育经营提供理论依据。[方法]采用根钻法对混交度为0,0.2,0.4,0.6的青海云杉中龄林进行细根取样,揭示不同土层细根形态特征,剖析了与土壤理化性质的关系。[结果]细根生物量集中分布在0—20 cm土层,0—20 cm的土层细根生物量密度、根长密度、根表面积密度、比根长、比表面积显著高于20—40 cm土层(p<0.05),混交度0.4的林分各土层细根形态指标最大。4种混交度林分各土层中全氮含量、全磷含量、速效钾含量、有机质含量随土层深度的增加呈降低趋势,且各土层均以混交度0.4为最高。细根的总生物量密度、根长密度、根表面积密度、比根长、比表面积与0—40 cm土层中土壤全氮、全磷、碱解氮、速效磷、有机质、速效钾含量呈正相关,与全钾呈负相关关系。[结论]细根生物量密度变化主要受土壤全氮含量的影响,混交度0.4的青海云杉中龄林有较强的细根贡献和较好土壤肥力,更有利于群落稳定效益的发挥。     

黄河三角洲5个耐盐树种苗木根系形态结构特征

对黄河三角洲盐渍土上所育的2 a生白蜡（Fraxinnus chinensis Roxb）、白榆（Ulmus pumila Linn.）、五角枫（Acer truncatum Bunge）、美国竹柳（Salix americana Linn.）和臭椿（Ailanthus altissima Swingle）5个树种苗木根系的长度、连接数量、表面积、体积、分形维数及序级等根系形态特征进行了研究分析。结果表明,5个树种苗木根系在其连接数量、长度、表面积和分形维数4个结构指标上均表现为白蜡 > 白榆 > 五角枫 > 美国竹柳 > 臭椿;在根系连接数量、长度两个结构指标上表现出良好的一致性,即细根（d≤5 mm）数量、长度占据各自总根系的主体,细根是这5个树种吸收养分的主体;5个树种苗木根系的第1～3序级根系长度之和与1～4序级根系的连接数之和均分别占据各序级根系总长度与总连接数的70%以上和80%以上。白蜡和白榆0～4序级、五角枫0～3序级、美国竹柳和臭椿0～2序级是根系的主体。臭椿、美国竹柳两个树种的根系粗壮,特别是大径级（>5 mm）根系的表面积和体积占其本身的主体。综合根系的结构指标及序级分析结果,5个树种的根系发达程度和分生能力由强到弱的排序为:白蜡 > 白榆 > 五角枫 > 美国竹柳 > 臭椿;白蜡和白榆两个树种的苗木根系数量多且有相对较高的根系序级,其侧根发达,表现出相对较强的根系分枝能力,能更好地吸收和利用土壤中的水分和养分。     

温室番茄开花结果期根系与土壤水分变化关系

对番茄开花结果期初、中、后期三个阶段根系变化进行数量统计及长度测定,研究了番茄开花结果期不同生长阶段根系生长分布规律。同时对番茄根系层空间不同位置土壤含水率进行测定,分析了根系生长发育与对应区域土壤含水率变化规律和关系,从而为温室番茄种植提供指导。结果表明:开花结果初期到后期,随着时间推移,总根数及最长根长度均有明显增加。番茄主要根系长度从0~5cm生长为5~15cm。开花结果期初期根系在水平及垂直方向伸长生长均较明显,开花结果期后期根系以垂直生长为主,水平方向生长相对减弱。土壤含水率的变化与主根系分布表现为较高的一致性,在整个开花结果期,土壤含水率的主要变化区域为径向0—20cm,纵向0—30cm,并表现为距植株水平距离越大,变幅越小。随土层深度增加,根系层含水率变幅递减的规律。由此得出番茄开花结果期的土壤水分敏感区域为径向距植株0—20cm,纵向地表以下5—30cm深度土层,距植株水平距离5cm处10—20cm土层土壤含水率可作为指导开花结果期番茄灌溉的指标。     

膜下滴灌条件下水分对棉花根系分布特征的影响

通过分层土柱挖掘法，研究膜下滴灌条件下不同滴灌量棉花（Gossypium hirsutum L．）根系的分布特征。结果表明：直径〉1mm的粗根只分布在40cm以上的土层；随着土层深度增加，棉花根系生物量逐渐减少；但随着滴灌量减少，土壤深层根系生物量有增加趋势。不同处理的根系生物量的分布与土层深度呈显著的负指数关系，棉花细根生物量、根长、根表面积在土壤中垂直分布都呈“单峰型”曲线变化规律；但随着滴灌量的减少，棉花根系消弱系数β呈增加趋势。     

黄土丘陵半干旱区人工林细根分布特征及土壤特性

采用连续钻取土芯法对黄土丘陵半干旱区典型林分和荒坡地进行了根系采样,分析了人工林生长发育过程中的细根垂直分布特征及其土壤特性.结果表明,7个林分细根的生物量、根长密度、表面积、比根长等形态测定参数均具有明显的垂直分布特征,即随着土层深度的增加而显著减小.0-60 cm土层的平均值,细根生物量、根长密度、细根表面积指标均以14龄沙棘林最大,30龄刺槐林次之,10龄刺槐林最小,比根长则以10龄刺槐林最大,14龄沙棘林与30龄刺槐林最小.不同类型林分150 cm以下土层均存在明显的干层现象,乔灌种差异对其影响很小,随着林龄的增加,土壤干燥化程度增加;乔木刺槐林对土壤容重的改善作用大于2种灌木林,随林龄增加改善土壤容重的深度增加;不同林分土壤有机碳垂直分布特征与根系一致,0-60 cm土层的土壤有机碳平均含量,以24龄沙棘和50龄柠条林最高,10龄刺槐林最低.