黄土丘陵沟壑区自然恢复坡面植物根系的分布特征

采用土钻法研究了黄土丘陵沟壑区自然恢复坡面土壤根系的分布特征及土壤养分含量与土壤水分含量对根系分布的影响。结果表明:根系的分布因坡向、侵蚀带、土层深度、植被类型等的不同而异。阳坡根系总生物量高于半阴坡,但差异不显著;沟谷地根系总生物量及≤1mm根系生物量与沟间地各侵蚀带存在显著性差异;随着土层深度的增加,根系生物量减小;不同植被类型及其盖度对根系生物量有很大影响。不同坡向、各侵蚀带、不同土层中各径级根系生物量的总体趋势是≤1mm根系生物量最大,1～2mm次之,2～3mm和>3mm根系生物量较小,且≤1mm根系生物量与2～3mm和>3mm根系生物量间存在显著差异。根系生物量与土壤养分(除全磷)总体为中度正相关,与土壤水分分布不一致。因此,根系分布不仅与植物自身特性有关,还受土壤环境的影响。     

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。     

滴灌棉田根系与土壤氮磷钾养分的分布特征

为了解滴灌棉田根系与土壤养分的分布特征,选择壤土和砂壤土两种质地土壤,定期调查滴灌棉田不同生育时期的棉花根系与土壤氮磷钾养分在水平和垂直方向的分布规律。结果表明:第一次滴灌水前棉花根系体系构建完成,棉花根系水平分布均匀,在3~20 cm土层垂直分布较多,疏松土壤中可深入到40 cm土层;根系分布与基肥分布吻合,基肥能被有效利用。各生育期棉田养分垂直方向分布总体规律是0~30 cm土层中有效氮磷钾养分分布一致且较高;30~40 cm土层中养分略低,是过渡层;40 cm以下土层中养分较低。0~30 cm土层与40~60 cm土层养分间差异显著。棉田在垂直滴灌带的水平方向土壤养分含量差异不显著;滴肥后0~30 cm土层氮磷钾养分增加明显,及时提供了棉花生长的养分,维持了土层中养分水平。     

陕北毛乌素沙漠黑沙蒿根系分布特征研究

研究沙生植物根系空间分布特征对制定沙质困难立地植被恢复与重建技术路线,选定适宜树种,提高造林成活率、保存率和效益,都会起到非常重要的作用.采用埋置网状沙袋土芯、分层挖掘、根系分析系统等方法对毛乌素沙地主要优势植物黑沙蒿的根系生长和分布特征进行了测定,结果表明:(1)不同年龄的黑沙蒿根系生物量变化范围及其在各土层中的分布规律各不相同.黑沙蒿根系生物量随着树龄的增加而增加,在一定时期达到最大值,然后逐渐下降并趋于稳定;其根系分布也随年龄的增加向深层土壤延伸,在垂直方向上,根生物量随深度增加呈指数递减.1～5年生黑沙蒿根系生物量主要分布在0-60 cm土层,占总根系生物量百分比分别为99.06%、97.71%、94.31%、93.82%、84.35%.0-20 cm土层根系生物量占根总生物量百分比随着树龄的增加逐渐减小,20-60 cm土层的根系生物量百分比则随着树龄的增大先增大后减少.(2)黑沙蒿根长的变化特征与其根生物量的分布规律较为相似,随着年龄的增加不同土层间根长的变幅增大,但随着土壤深度的增加沙蒿根长呈指数甬数模式递减.(3)1～5年生黑沙蒿比根长在0-200 cm 土层平均比根长随着树龄的增加而减小,1年生黑沙蒿的比根长最大,5年生黑沙蒿用以构建根系的碳投人最多,比根长最小.黑沙蒿用以构建根长的生物量投入效率也随着年龄的增加而减小.同龄黑沙蒿在不同土层的比根长也各不相同,不仅说明了植物对其生存环境具有较高的可塑性,也反映了土壤环境条件存在差异.     

蚕豆增加直径为0.3~0.7 mm的中等根系根长适应土壤异质养分供应

【目的】 土壤养分通常呈异质分布。蚕豆根系具有很强的养分活化能力,苗期蚕豆的生物量积累对土壤养分供应不敏感,研究蚕豆根系形态对异质养分供应的响应,为挖掘作物高效利用土壤养分的生物学潜力提供理论依据。【方法】 采用盆栽试验,设四个处理:均质供应低量氮磷钾养分;异质供应低量氮磷钾养分;均质供应高量氮磷钾养分;异质供应高量氮磷钾养分。测定蚕豆生物量、根系形态特征、根际过程和地上部养分吸收。【结果】 蚕豆地上部生物量在3.0~4.0 g/pot之间,根系生物量是地上部生物量的20%左右,四个处理间没有显著差异。在低养分土上,异质养分供应处理的蚕豆总根系长度比均质养分供应高46.0%。异质养分供应诱导了中等根系（0.3~0.7 mm）的增生,增加了根系总长度。在高养分土上,未供应养分一侧的蚕豆根系长度为1.7 m/pot,明显高于供应养分的一侧54.5%,后者与均质养分供应的根系长度无明显差异。无论低养分还是高养分土处理,直径为0.3~0.7 mm的中等根系都是蚕豆根系的主体,分别占总根长的67.5%和73.1%。蚕豆比根长在40.0~65.0 m/g之间。在低养分土上,异质养分供应蚕豆两侧的比根长显著高于均质养分供应处理41.4%和43.8%,但两侧比根长并无明显差异,说明异质养分供应能够减少根系的直径,增加根系的表面积。蚕豆根际酸性磷酸酶活性在PNP 0.22~0.53 μmol/（g·h）（干土）之间。在低养分土中,均质与异质供应养分两侧的根际磷酸酶活性并无显著性差异。蚕豆根系分泌的有机酸阴离子种类有苹果酸阴离子、柠檬酸阴离子和琥珀酸阴离子,每种有机酸阴离子浓度在处理间无明显差异。所有处理蚕豆地上部养分浓度均在养分亏缺临界浓度之上。养分供应方式和强度对蚕豆地上部的氮磷钾浓度和吸收量没有显著影响。【结论】 蚕豆根系能够感知土壤养分供应的状况,改变不同直径根系的比例和0.3~0.7 mm直径根系的长度,增强吸收土壤养分的能力。     

丹江口库区不同植被类型地表根系对土壤渗透性的影响

为研究地表根系结构特征及其对土壤渗透性的影响,通过对丹江口库区针阔混交林、灌木林、针叶林和阔叶林35块样地进行地表土壤(0 ～10和10～20 cm土层)和根系采集和室内实验,分析4种植被类型根系结构特征、土壤渗透特性及其相互作用关系,并建立回归方程.结果表明:4种植被类型土壤0 ～10土层的土壤初渗率和稳渗率均高于10～20 cm土层;土壤0～10和10～20 cm土层土壤初渗率和稳渗率在不同植被类型间均表现相同趋势,即阔叶林＞针阔混交林＞灌木林＞针叶林;不同植被类型土壤初渗率、稳渗率等指标均与根长密度和根表面积密度存在显著的线性相关性(P＜0.05);根系直径在0.5 ～5 mm范围内的根系结构特征参数与土壤入渗特征指标之间存在显著的线性相关性(P＜0.05);在Kostiakov入渗模型中,直径介于0.5 ～5 mm不同径级的根长密度和根表面积密度与b值正相关,与a值负相关.丹江口库区阔叶林和针阔混交林土壤渗透性能优于灌木林和针叶林,4种不同的植被类型土壤入渗特征值均随根系结构参数值增大而增大,且直径在0.5 ～5 mm径级范围内的根系对土壤渗透能力的增强作用最明显.     

黄土区植物根系对营养元素在土壤剖面中迁移强度的影响

不同植物群落根系对土壤元素迁移具有显著影响,不同基因型植物细根的特殊剖面分布特征,是其适应和改善土壤养分物理化学逆境的生理生态学基础。采用原状土柱淋滤实验装置及大型挖掘剖面壁法,在陕北黄土丘陵沟壑区研究并定量分析了不同径级根系对黄土中营养元素K、Na、Ca、Mg、Cu、Mn、Fe、Si、Al迁移强度的影响,旨在探索土壤养分生物有效性的提高途径。结果表明,不同植被类型土壤营养元素淋溶迁移的剖面差异并非完全取决于土壤中元素或矿物含量的大小,而是主要受制于直径1mm的须根根系在剖面中的缠绕分布特征。不同植被类型土壤中营养元素的迁移强度随土层深度增加呈递减规律。不同植物根系对黄土中营养元素迁移强度的影响具有显著差异,其大小顺序为:林地草地农地。林、草地土壤中元素迁移强度序列有明显变异的临界土层深度分别在30cm和10cm处。在林、草地和农地土层中常量元素水迁移强度序列为CaNaMgKSiAl,微量元素基本为CuMnFe。植物根系对营养元素迁移能力的影响具有明显的区域范围,随着直径1mm有效根密度和根量的增大,根系对土壤元素迁移强度的影响显著增强。     

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。     

玉米根系对局部氮磷供应响应的基因型差异

【目的】土壤养分具有异质性,揭示不同基因型玉米根系对于养分异质性的响应规律,对提高不同玉米品种氮、磷利用效率具有重要意义。 【方法】本试验在水培条件下,利用分根系统研究3个玉米杂交种苗期根系对氮、磷两种养分局部供应响应的基因型差异。 【结果】根系对局部供氮的响应存在基因型差异,浚单20和中农玉99侧根生长对局部供氮的响应较敏感,显著提高了局部供氮（+N）一侧的侧根长,增幅达到79%、50%,而NE15无显著响应;浚单20和中农玉99主要提高了+N一侧直径大于0.12 mm的侧根长度。根系生长对于局部供磷（+P）的反应同样存在基因型差异,NE15显著提高+P一侧根系生物量和轴根长,增幅达到38%和24%,中农玉99显著提高+P一侧的侧根长达到35%;在+P侧,浚单20主要增加了直径大于0.12 mm的侧根长度,NE15主要增加直径介于0.12~0.24 mm的侧根长度,而中农玉99主要增加直径小于0.12 mm的极细侧根长度。局部供氮对3个品种侧根生长的促进作用强于局部供磷,而对缺氮一侧根系生长的抑制作用均大于缺磷一侧。不同玉米基因型苗期根系生物量、侧根长（尤其是直径>0.12 mm的侧根）对于局部供应氮、磷存在显著的互作效应,局部供氮对浚单20的侧根生长（尤其是直径>0.12 mm的侧根）的促进作用显著高于局部供磷,而NE15的根系生长（尤其是根系生物量）对局部供磷的响应强度大于局部供氮。 【结论】对于不同养分特性的玉米杂交种,苗期根系对局部供应不同种类养分的响应存在显著的基因型差异,在生产中可以针对品种特性采取不同的施肥措施,以便发挥其生物学潜力。     

砖肥对土壤电导率及烤烟根系分布的影响

紫色土分布区域降雨集中、土壤养分淋失严重,导致土壤肥力下降、根区养分供应不足、根系发育不良等问题,提升土壤养分的供应强度有利于优化根系空间分布格局和促进根系生长。将原料肥和有机物料混匀后,利用1400 kg/cm2的强大压力将其压制成砖肥(BF),同时,设置原料肥和有机物料物理混合(CK)为对照。于关键生育期测定垄向截面不同土层深度和离烟株不同远近距离的格点位置的土壤电导率(EC)、不同直径的根系组成和根系生物量,采用Logistic模型、指数模型拟合根系空间分布关键参数和生物量累积关键参数,研究砖肥对烤烟根区电导率及根系生长的影响。结果表明:在烤烟根系主要分布区,即主根系半径12.5 cm处,深度2.5～12.5 cm的土壤剖面,BF处理的EC比CK高90.5～281.6 μS/cm;主根系半径17.5 cm处,深度2.5～17.5 cm的土壤剖面,BF的EC比CK高160.1～392.2 μS/cm。在主根系15～20 cm水平半径内,BF的根系重量比CK提高150%;分布在10～15 cm深度土层的根系重量提高了26.5%,并且土壤剖面10～20 cm之间的侧根伸展性更强、分布更广。移栽后75、90和105 d,BF的田间根系生物量分别比CK提高12.7、11.9和9.7 g/株,烟叶生物量分别比CK高24.5、13.6和17.1 g/株,根系和烟叶生物量最大累积速率分别比CK提高了43.5%和15.7%。对于淋失严重的土壤,施用砖肥可以提高养分供应强度、优化根系分布格局和促进烤烟生长发育。     

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。     

不同土表管理措施对梨树根系分布特征的影响

梨树根系在土壤中的分布状况直接影响施肥的效果,采用壕沟法研究不同土表管理措施下梨树根长、 根表面积、 根体积和不同径级根系特征指标的水平及垂直分布。结果表明, 1）梨树根系水平方向主要集中在距树干3090 cm范围内,垂直方向主要集中在2060 cm土层中; 2）行间种植三叶草与覆膜处理下梨树根长、 根表面积、 根体积均高于清耕对照; 3）3种土表处理下,不同径级根系间都以0~1 mm径级根长、 根数量最多,根体积最小,以1~3 mm径级根表面积最大。行间三叶草处理下总根长、 根表面积最大,根体积最小。因此建议梨树施肥在水平方向距主干3090 cm, 垂直深度2060 cm土层为宜,可促进梨树根系的生长,又可提高肥料利用率。     

灌溉方式对杨树人工林细根分布特征的影响

[目的] 探究滴灌对北京市大兴区林场5—6年生欧美107杨树人工林细根分布的影响，为干旱沙地条件下营建人工林提供理论支持。[方法] 采用根钻取样法，对比滴灌和常规灌溉条件下细根生物量在不同方向、不同水平距离和不同土层深度的差异。[结果] 滴灌没有改变细根的空间分布格局，细根在水平方向的距树干50 cm内，垂直方向的0—40 cm土层集中分布，不同方向的细根分布表现为：株间>对角>行间。滴灌对细根生长和分布的影响受滴灌后形成的湿润带范围影响，株间方向细根生物量在水平和垂直方向的分布特征与对角和行间方向差异明显，湿润带范围内细根生物量均与常规灌溉差异极显著（p<0.01）。[结论] 滴灌条件下的杨树人工林较常规灌溉有更多的细根分布，可以更充分利用地下资源，促进林木生长，提高林地生产力。     

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。     

重庆四面山水源涵养林土壤抗冲性及影响因素

采用原状土冲刷水槽法对重庆四面山4种水源涵养林土壤的抗冲性进行试验研究,并探讨土壤抗冲性动态变化规律以及坡度、根系的影响。结果表明:楠竹林土壤抗冲性最大,其次为针阔混交林、针叶林,阔叶林最小,其抗冲刷系数分别为20.153、14.717、10.819和4.615 L.min/g;林地土壤抗冲性A0层强于A层,并随水流冲刷时间的延长呈指数函数增大;在研究范围内,25°是林地土壤抗冲性的转折坡度;<3 mm根系是四面山水源涵养林表层土壤根系的主要成分,林地A0层土壤抗冲性受<1 mm、1～3 mm、3～5 mm根系根量及死生物量的影响,A层主要受3～5 mm根系根量及其根长的影响。     

再生水分根交替滴灌对马铃薯根-土系统环境因子的影响研究

分根交替（PRD）滴灌技术是很有节水潜力的灌水技术。利用再生水,采用分根交替滴灌技术对马铃薯根长密度、根重密度及土壤水盐的空间分布影响进行了研究。结果表明,马铃薯根系主要分布在0-60 cm的土层内,以植株为中心,呈放射状沿不同方向减小。通过研究所建马铃薯根长密度的空间分布函数能较好地反映根系的三维分布趋势。PRD灌溉可以刺激马铃薯根系生长,水分利用效率提高39%。进行PRD灌溉时应重点考虑滴头位置处及垄坡上的水盐变化,最好能起到节水控盐的双重作用。再生水PRD地下滴灌是对传统地表滴灌的优化和提升。     

红河干旱河谷地区植物根系与砾石对土壤优先路径形成的影响

为探究红河干旱河谷林草地植物根系与砾石特征对土壤优先路径形成的影响,基于染色示踪法在确定研究区样地土壤优先路径的位置及数量的基础上,结合染色区的植物根系与砾石体积含量特征,定量分析二者与优先路径特征的关系。结果表明:(1)林地优先路径发育水平明显优于荒草地; 不同染色影响半径范围下的优先路径连通性也有所不同,其中荒草地中优先路径连通性从大到小为1～2.5 mm,≤1 mm,2.5～5 mm,5～10 mm,>10 mm; 林地为1～2.5 mm,2.5～5 mm,≤1 mm,5～10 mm,>10 mm; 优先路径数量与土层深度和同一土层内染色半径均呈负相关关系,此外,在同一土层内,优先路径的数量与染色半径也呈负相关关系。(2)林地中染色区的砾石总体积含量与土层深度呈负相关,而荒草地中在20—30 cm土层中增多,其余径级下的则随土层深度增加而减少;(3)两种样地中的根长密度与根重密度都随土层的深度增加和根径增大而单调递减,林地中不同径级下的根长密度都明显高于荒草地;(4)林地中优先路径数量的主要影响因子是根径范围在≤1 mm的根重密度和径级为5～10 mm的砾石体积含量; 而荒草地样地中的主要影响因子为根径在≤1 mm和1～3 mm范围下的根重密度、径级在2～5 mm间的砾石体积含量、根径在1～3 mm范围下的根长密度。因此,样地中砾石分布存在明显的空间异质性,细根更易促进优先路径的形成,二者共同影响着优先路径的形成。     

泥石流源区新银合欢细根质量动态与垂直分布特征

 以中国科学院东川泥石流观测站人工林中3、5、9、14和20年生新银合欢为研究对象,采用分层挖掘法对距树干1.0 m处细根质量动态与细根质量密度分布进行研究。结果表明:新银合欢细根质量在相同范围剖面中并非随树龄的增加而单一增大,而是先减小后增大;不同树龄细根质量密度最大值都出现在0～20 cm土层,呈现出明显的表聚特征,但随树龄的增加,根系集中化特征减弱,表现为向深层化扩张、均匀化方向发展;细根质量密度与土层深度相关性关系明显,垂直分布特征遵循指数函数分布,其中根径D≤2 mm细根在细根分布特征中起主导作用,而2 mm<D≤5 mm细根对细根分布特性影响不大。研究结果可为生物措施防治泥石流提供重要依据。     

水分胁迫下新造地施磷深度对苦荞生长及根系分布的影响

  【目的】  根系构型影响作物的抗旱能力，研究磷肥施用深度调节苦荞根系分布的可行性，为贫瘠干旱地区苦荞的生长提供科学养分管理措施。  【方法】  以‘黑丰1号’苦荞 (Fagopyrum tataricum L.) 为试验材料，进行根管土柱 (直径25 cm、高50 cm) 栽培试验，设置田间持水量65%～75% (W1)、45%～55% (W2) 和35%～45% (W3) 3种土壤水分条件，磷肥施用深度分别设置距离地表10 cm (P10)、20 cm (P20)、30 cm (P30) 以及3层均匀施用 (P-all) 4种方式，共有12个处理。在苦荞幼苗三叶一心期进行处理，生长22天后取样，测定根系构型，并记录生物量。  【结果】  干旱胁迫抑制了苦荞植株生长、干物质量的积累以及根系发育，其中W3水分条件抑制作用最为明显，导致苦荞株高、茎粗和叶面积较W1水分条件分别下降17.20%、18.03%和23.17%；根长、根表面积和根体积分别下降16.97%、20.39%和17.39%；地上部干物质量和根系干物质量分别下降39.16%、28.60%。干旱胁迫促进根系下扎，增加深层土壤中的根系分布。与W1水分条件相比，W2、W3水分条件下0—10和10—20 cm土层平均根长分别下降30.18%和27.55%、41.83%和41.02%，根系干物质量分别下降36.62%和33.61%、49.72%和48.11%；而20—30和30—45 cm土层中的苦荞平均根长则分别增加33.53%和42.52%、31.74%和50.95%，根系干物质量分别增加13.70%和26.84%、5.85%和28.64%。深层施磷促进施磷层土壤根系生长，与P-all处理相比，P10处理10—20 cm土层根长平均增加18.96%，P20处理20—30 cm土层平均增加32.39%，P30处理30—45 cm土层平均增加28.73%，根系干物质量依次分别增加26.62%、30.74%和24.65%。方差分析结果表明，各水分处理条件下，0—10和10—20 cm土层根系干物质量均表现为P10处理显著高于其他施磷处理，且其他处理间差异也达显著水平；而20—30、30—45 cm土层根系干物质量则表现为P20、P30施磷处理显著高于其他处理。  【结论】  水分和施磷深度对苦荞苗期植株生长以及根系分布均有显著影响。在干旱胁迫下，增加磷肥的施用深度可促进苦荞根系在20—45 cm深土壤中的分布，显著扩大根系对土壤养分和水分的获取空间，并最终促进苦荞的生长。本试验条件下，采样仅限于苦荞苗期，在水分胁迫条件下磷肥以10 cm的施肥深度效果最佳。