2种果草模式根系生态学特征研究

以退耕自然生草地为对照,研究了2种果草模式的地下生物量和根系空间分布特征,重点分不同级径对与土壤抗蚀性密切相关的有效根密度、根系总生物量、根系总长度以及根系总表面积进行了较系统的研究,结果表明果草模式下植物根系形成网络状空间分布格局,促进了土壤的抗冲性土体构型形成,紫花苜蓿是值得推广的果园间作牧草.     

草地早熟禾根系生物量分布动态

[目的]研究秋季生长季中草地早熟禾根系生物量、根重密度、根长密度的分布动态。[方法]采用土钻法在生长季内对草地早熟禾草坪取样,研究根系生物量、根重密度、根长密度在时间、空间上的动态变化,以及生物量与土壤含水率的关系。[结果]在秋季生长季中,草地早熟禾根系生物量、根重密度、根长密度的变化规律相同,8月底达到峰值,分别为0.18g/cm2、5.75×10-3g/cm3和114.64cm/cm3。根系各指标的空间分布规律相同,随着土壤深度的增加,呈逐渐减少趋势。生物量与土壤含水率的变化趋势相同,说明草坪草在不同土壤水分条件下对根系分配不同的光合产物。[结论]该研究为认识根系周转规律,C、N在城市生态系统中循环、再分配的过程及根系不同时期的吸收策略提供理论基础。     

农牧交错带柠条锦鸡儿根系与土壤水分空间关系研究

以内蒙古农牧交错带柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)人工林为研究对象,在秋季对其根系分布特征及土壤水分采用四分之一圆法分层采样分析,研究了柠条锦鸡儿根系生物量与土壤含水率空间分布规律。结果表明:(1)柠条锦鸡儿根系呈浅层化分布,根系主要集中在0~60 cm土层;(2)根系生物量与土壤水分的空间分布规律基本一致,且根系分布与同空间内土壤水分存在正相关关系,均表现为随着土层深度的增加而逐渐减少;(3)在垂直、水平方向,各实验地柠条锦鸡儿根系生物量与土壤含水率均呈显著相关,构建根系生物量与土壤含水率的经验模型,验证发现该模型可以很好地说明二者的关系。研究结果旨在为干旱区人工柠条林的栽植管理及植被恢复提供理论依据。     

两种不同经营模式下杨树生物量及土壤碳储量的空间变异

在江苏北部地区选择宽窄行(K)和微型林网(W)2种杨农复合经营模式,研究各模式内杨树(Populus deltoids cv.35)地上部生物量、根系及土壤碳储量的空间变异,结果表明,6年生时K、W模式杨树地上部生物量分别为40.09和83.38 kg,后者高出前者108%;地上部各器官生物量随高度上升而下降,其中树干组成比例最大;杨树根系空间变异表现为随土层加深而减少,主要分布在0~40 cm土层,但W模式杨树根系分布比K模式相对更深、更均匀,更有利于进行杨农复合经营;不同经营模式土壤碳储量也存在较大差别,且表现出不同空间变异,K模式碳储量为58.74 t.hm-2,随土层加深而下降;而W模式碳储量为46.35 t.hm-2,随土层加深先下降再回升。     

不同植物根系对土壤抗冲性的影响

[目的]研究不同植物根系对土壤抗冲性的影响。[方法]采用改进的原状土冲刷水槽法,探讨了不同雨量、不同坡度下,4种植物的土壤抗冲性与根系生物量的关系。[结果]在小雨冲刷下,不同植物上层土壤的抗冲性和根系生物量随着坡度的增大而增强,而下层土壤表现出相反趋势;中雨冲刷下,丁香对上层土壤抗冲性的影响较大,而丁香、红瑞木下层土壤的抗冲性和根系生物量随着坡度的增加而减小;大雨冲刷下,不同植物上层土壤的抗冲性基本上随着坡度的增大逐渐增强,而根系生物量呈相反趋势,在下层土壤中其表现规律不一致。另外,土壤抗冲性与根系生物量密切相关,中雨、大雨冲刷下土壤抗冲指数与根系生物量的相关性明显高于小雨冲刷下。[结论]不同植物根系对土壤抗冲性有明显影响,可为水土流失区的植被修复提供科学依据。     

台湾桤木幼林地细根生长及林地土壤抗蚀性分析

以台湾桤木+黑麦草(模式Ⅰ)和台湾桤木+自然草(模式Ⅱ)2种林草复合模式为研究对象,并以四川桤木+自然草(模式Ⅲ)作对照,研究3种模式林地内≤1mm的细根生物量分布特征和对土壤抗蚀性影响因子作主成分分析。结果表明:3种模式林地的林木细根生物量均为上层>中层>下层,各模式林地内上、中、下3层细根生物量比值分别为44∶30∶26(模式Ⅰ),51∶34∶15(模式Ⅱ),49∶33∶18(模式Ⅲ),模式Ⅰ细根年平均生物量约为后2种模式林地细根生物量的1.5倍;用抗蚀性影响因子主成分分析综合指数表明3种模式林地的土壤抗蚀性为:模式Ⅰ(0.798)>模式Ⅱ(-0.383)>模式Ⅲ(-0.399),3种模式林地土壤抗蚀性从表层到底层呈下降趋势。     

果园种草技术

果园种草,一是可有效防止或减少水土流失,增加土壤的有机质含量,改善土壤理化性状,增加土壤活性,提高土壤供肥能力,使果树生长发育的立地环境得到改善。二是能提高土壤的吸附性、吸收性和缓冲性,草腐烂后新产生的腐殖质与黏土结合形成有机无机“团聚体”,增加吸附能力。三是果园种草可种养结合,种地、用地、养地相结合,形成立体生态,产生综合效益。果园种草有这些好处,那么如何选择草种和种植管理呢?1.草种的选择选择的原则是:草的高度要适中,一般宜选低矮、生物量大、覆盖率高的草种;草的根系应以须根为主,在土壤中分布不深;没有与果树共有…     

不同草本层三倍体毛白杨细根及草根的空间分布及季节变化

以退耕还林后2种不同草本层(自然草、黑麦草)模式下的4年生三倍体毛白杨幼林为研究对象,利用土柱法对林地细根和草根按照0~10 cm(上层)、10~20 cm(中层)、20~30 cm(下层)3个土壤层次,2个径级(0~1 mm,1~2 mm)进行每月1次、为期1 a的草根和细根生长及死亡的生物量研究。结果表明:2种模式林地内,2个径级活细根的生物量,基本为上层中层下层,黑麦草林地在上、中、下层变化趋势均比自然草林地明显,0~1 mm细根上层有明显的年变化趋势,峰值出现在5月和9月,谷值分别出现在8月和7月;2个径级死细根的生物量,0~1 mm径级为上层中层下层,1~2 mm径级则全年均为中层下层上层,黑麦草林地变化同样比自然草林地明显。2种模式内3层0~1 mm、1~2 mm活细根与死细根生物量的比值为5∶1。2种模式草根的生物量上层峰值也都出现在5月和9月,与0~1 mm细根上层相同,谷值则出现在8月。草根的年平均生物量,黑麦草仅在上层和中层分布,每层的自然草根系生物量都比黑麦草根系生物量大得多,上层是黑麦草的3.6倍,中层是黑麦草根系的4.6倍。人工种植的黑麦草林地细根生物量(0.614 t/hm~2)较自然草林地生物量(0.465 t/hm~2)高,但细根和草根合在一起后,自然草林地比黑麦草林地高。在自然草林地内,草根占据了0~2 mm根系生物量的53.4%,可见,就0~1 mm的根系来说,在造林初期,生物量在自然条件下要比人为干扰环境下大得多。     

塔里木河中游地区柽柳地下生物量研究

以塔里木河中游植物群落中的建群种多枝柽柳为研究对象,研究地下生物量现状、地下生物量空间分布格局及地下与地上生物量的相关性。研究结果表明,柽柳总生物量约为28.06 kg/m2,约19.7%分布在地上部分,为5.53 kg/m2;根系生物量占80.3%,大约为22.53 kg/m2。柽柳群落的地下生物量与土壤深度负相关,即随土层深度的增加而减小。地下生物量的峰值分布于0～40 cm,约为根系总生物量的38.7%。该研究区柽柳地下与地上生物量回归方程:y=-0.249x2+6.624x-1.356,R2=0.674。可见,地上生物量可解释地下生物量变化的67.4%。在涉及不同研究区域或不同空间尺度的研究时,还需要大量的实测生物量数据对方程进行重新拟合。     

土壤水分对三种冷季型草坪草地下生物量的影响

[目的]研究不同水分处理对三种冷季型草坪草地下生物量及坪用质量的影响,旨在为草坪养护过程中提高水的有效利用率提供理论依据.[方法]通过草坪线性梯度灌溉,应用水量平衡原理,研究水分处理对草坪草地下生物量、根系分布的影响情况,探讨不同水分处理与草坪地下生物量的关系及对地下生物量动态变化、根系空间分布的影响.[结果]三种草坪草地下生物量春季最大,秋季最小,根系主要分布在0～10 cm的土壤层内,占地下生物总量的84.08;～ 87.18;.三种草坪的坪用质量与根茎比值呈负相关.[结论]不同水分处理对三种草坪草的地下生物量有显著影响,适宜的根茎比能够得到较好的坪用质量.     

交替灌溉对间作小麦蚕豆产量和根系的影响

通过根箱试验,研究了交替灌溉对小麦间作蚕豆的产量、根质量、根长的影响,以期探讨将交替灌溉技术集成到间作中的可行性.结果表明:与传统灌溉方式相比,交替灌溉使单作小麦的经济产量、生物产量、根质量、根长分别提高了14.7%、2.9%、6.4%、7.2%,使间作小麦分别提高了21.1%、13.2%、16.1%16.0%;交替灌...     

不同铜浓度下玉米间作豌豆对土壤铜的吸收效应研究

为探讨玉米间作模式对铜污染土壤的修复效果,通过盆栽实验研究了玉米||豌豆和玉米单作种植模式对不同铜浓度(0、100、200、400、600 mg·kg^-1)处理下玉米地上部与地下部的铜含量与铜累积量、铜富集与转运系数、土壤全铜和有效铜含量的影响。结果表明:在间作和单作模式中玉米地上部铜含量最高的处理均为铜浓度200 mg·kg^-1,而玉米地上部铜含量最低的处理在单作模式下是铜浓度600 mg·kg^-1,间作模式下是100 mg·kg^-1。相同铜浓度下,间作模式的玉米地上部铜含量均显著低于单作模式,其中降幅最大的为铜浓度100 mg·kg^-1,降幅为49.4%;而间作模式的玉米地下部铜含量均显著高于单作模式,其中增幅最大的为铜浓度100 mg·kg^-1,增幅为105.4%。间作模式的玉米地上部富集系数均显著低于单作,而地下部富集系数均显著高于单作。从种植系统整体来看,除铜浓度400 mg·kg^-1处理外,其余各处理中间作玉米铜累积量均低于单作玉米,但差异不显著。除铜浓度0 mg·kg^-1和400 mg·kg^-1处理外,其余各铜浓度处理下,间作玉米富集系数均低于单作玉米,且所有间作模式的玉米转运系数均显著低于单作玉米。相同铜浓度下,不同玉米种植模式对土壤全铜和有效铜没有产生显著影响。总的来说,玉米间作豌豆能增加玉米地下部铜含量,降低玉米地上部铜含量,在提高间作系统总的铜累积量的同时,降低了铜元素从玉米地下部向地上部的转运。     

间作小麦的边行效应及其与根系空间分布的关系

采用隔根试验,研究了间作与单作小麦边行效应的差异及其与根系空间分布的关系.结果表明:单作、不隔根间作、塑料薄膜隔根间作、尼龙网隔根间作小麦边1行产量较边2行分别高13.7%、18.2%、29.0%、33.7%,较边3行分别高22.5%、33.9%、19.4%、29.8%,除塑料布隔根处理外,间作小麦的边行优势明显高于单作小麦.0～100cm土层中的小麦根质量密度在处理间的大小关系为:不隔根间作尼龙网隔根塑料布隔根单作小麦;根系分布深度大小关系为:塑料布隔根尼龙网隔根不隔根间作单作小麦;小麦产量与20～40cm土层中的根质量密度呈显著正相关关系.     

Nitrogen acquisition,fixation and transfer in maize/alfalfa intercrops are increased through root contact and morphological responses to interspecies competition

Nitrogen(N) fixation by legumes and nitrogen transfer to cereals have been considered as important pathways for overyielding and higher N use efficiency in cereal/legume intercropping systems. However, the extent to which root morphology contributes to N fixation and transfer is unclear. A two-factorial greenhouse experiment was conducted to quantify the N fixation, transfer and root morphology characteristics of the maize/alfalfa intercropping system in two consecutive years using the 15 N-urea leaf labeling method, and combining two N levels with three root separation techniques. N application could inhibit N fixation and transfer in a maize/alfalfa intercropping system. Irrespective of the N application level, compared with plastic sheet separation(PSS), no separation(NS) and nylon mesh separation(NNS) significantly increased the total biomass(36%) and total N content(28%), while the N fixation rate also sharply increased by 75 to 134%, and the amount of N transferred with no root barrier was 1.24–1.42 times greater than that with a mesh barrier. Redundancy analysis(RDA) showed that the crown root dry weight(CRDW) of maize and lateral root number(LRN) of alfalfa showed the strongest associations with N fixation and transfer. Our results highlight the importance of root contact for the enhancement of N fixation and transfer via changes in root morphology in maize/alfalfa intercropping systems, and the overyielding system was achieved via increases in maize growth, at the cost of smaller decreases in alfalfa biomass production.     

根间作用对玉米间作豌豆耗水特征的影响

通过大田试验,在高、中、低供水水平和根系部分分隔(尼龙网隔根)、完全分隔(塑料布隔根)、不分隔条件下,探讨玉米间作豌豆的产量和水分利用特征,以期为通过调控根间作用提高间作水分利用效率(WUE)提供依据。结果表明,9个间作处理的LER处于1.13~1.42,即间作较单作具有明显的产量优势。两种作物地上互作对间作产量的贡献率为15.7%~17.2%,根系空间生态位重叠对产量的贡献率占0.9%~3.4%,地下互作对间作增产的贡献率为82.6%~86.1%,供水水平相对较高时利于间作优势的发挥。玉米间作豌豆耗水量较相应单作高24.8%~28.8%。供水水平较低且存在作物生长带间水分迁移时,根系空间生态位重叠有利于降低群体耗水量。间作WUE较单作平均高27.5%~38.3%,高供水间作处理的WUE高于中、低灌水处理。无论是完全隔根还是部分隔根,间作WUE较未隔根处理显著下降,且尼龙网隔根间作的WUE最低。间作作物地下水分的带间迁移、根系空间生态位的适度重叠是提高作物WUE的重要途径。     

玉米行距配置对套作大豆生物量、根系伤流及养分的影响

【目的】通过研究套作种植条件下,玉米不同行距配置对大豆生物量、根系伤流及其养分的影响,为玉米-大豆带状套作合理的群体配置提供理论依据。【方法】试验于2012—2013年采用单因素随机区组设计,以玉米-大豆带状套作种植中大豆为研究对象,固定玉米和大豆带宽200 cm,设置3个玉米窄行处理,分别是A1(20 cm+180 cm;窄行20 cm,宽行180 cm)、A2(40 cm+160 cm)和A3(60 cm+140 cm)。两行大豆种植于玉米宽行中,行距40 cm;净作大豆为对照,行距70 cm,每个处理重复3次。在大豆第三节龄期(V3)、第五节龄期(V5)与盛花期(R2)分析玉米不同行距配置对套作大豆根系生物量、氮磷钾的积累、伤流强度及伤流液组分的影响。【结果】套作大豆地上地下生物量和根系氮磷钾养分积累随着玉米窄行行距的增加而降低,且显著低于净作对照(P0.05)。根系伤流强度在各处理下均随生育时期的推进而增加,同一生育时期伤流强度从A1到A3逐渐降低,但A1和A2处理差异不显著(P0.05)。A1处理下大豆根系伤流强度在V3、V5及R2期比净作处理平均低27.69%、26.11%和23.23%。除V5期大豆根系伤流组分铵态氮含量低于V3和R2期外,硝态氮、全磷、全钾、可溶性糖含量随大豆生育时期推进逐渐增加,且均低于净作对照。通过相关分析,大豆地上地下生物量与根系养分积累量、伤流强度及组分含量间均呈极显著正相关(P0.01)。【结论】在玉米-大豆带状套作种植中,行距配置的差异性导致大豆地上地下生物量和根系伤流强度的变化而影响根系养分的吸收和物质的转运。     

Maize–legume intercropping promote N uptake through changing the root spatial distribution,legume nodulation capacity,and soil N availability

Legume cultivars affect N uptake, component crop growth, and soil physical and chemical characteristics in maize–legume intercropping systems. However, how belowground interactions mediate root growth, N fixation, and nodulation of different legumes to affect N uptake is still unclear. Hence, a two-year experiment was conducted with five planting patterns, i.e., maize–soybean strip intercropping (IMS), maize–peanut strip intercropping (IMP), and corresponding monocultures (monoculture maize (MM), monoculture soybean (MS), and monoculture peanut (MP)), and two N application rates, i.e., no N fertilizer (N–) and conventional N fertilizer (N+), to examine relationships between N uptake and root distribution of crops, legume nodulation and soil N availability. Results showed that the averaged N uptake per unit area of intercrops was significantly lower than the corresponding monocultures. Compared with the monoculture system, the N uptake of the intercropping systems increased by 31.7–45.4% in IMS and by 7.4–12.2% in IMP, respectively. The N uptake per plant of intercropped maize and soybean significantly increased by 61.6 and 31.8%, and that of intercropped peanuts significantly decreased by 46.6% compared with the corresponding monocultures. Maize and soybean showed asymmetrical distribution of roots in strip intercropping systems. The root length density (RLD) and root surface area density (RSAD) of intercropped maize and soybean were significantly greater than that of the corresponding monocultures. The roots of intercropped peanuts were confined, which resulted in decreased RLD and RSAD compared with the monoculture. The nodule number and nodule fresh weight of soybean were significantly greater in IMS than in MS, and those of peanut were significantly lower in IMP than in MP. The soil protease, urease, and nitrate reductase activities of maize and soybean were significantly greater in IMS and IMP than in the corresponding monoculture, while the enzyme activities of peanut were significantly lower in IMP than in MP. The soil available N of maize and soybean was significantly greater increased in IMS and IMP than in the corresponding monocultures, while that of IMP was significantly lower than in MP. In summary, the IMS system was more beneficial to N uptake than the IMP system. The intercropping of maize and legumes can promote the N uptake of maize, thus reducing the need for N application and improving agricultural sustainability.     

大豆根构型在玉米/大豆间作系统中的营养作用

 运用根构型不同的大豆品种与玉米进行间作，比较大豆根构型在玉米/大豆间作系统中的营养作用。结果表明，玉米与大豆间作具有明显的间作优势，间作作物的生物量、氮磷含量都显著好于单作。玉米与浅根型大豆品种巴西10号间作，间作优势大于与深根型大豆品种本地2号。说明大豆根构型在玉米/大豆间作系统中具有十分重要的作用。间作系统的氮磷养分竞争比率表明，玉米/大豆这类豆科/禾本科间作组合的优势主要来自对氮的优势性吸收，而玉米与不同基因型大豆间作的优势差异则主要来源于对土壤磷吸收的差异。浅根型大豆品种不仅有利于两种间作作物对土壤磷的吸收，同时还有利于对氮的吸收。     

种间距离对玉米-大豆带状套作土壤理化性状及根系空间分布的影响

【目的】探究玉米-大豆套作种间距离对土壤环境及根系空间分布的影响,以期为作物根系调控养分高效吸收提供理论依据。【方法】采用单因素随机区组试验设计,设置5种根系互作方式,其中玉米-大豆套作种间距分别为30 cm（MS30）、45 cm（MS45）、60 cm（MS60）,单作玉米行间距100 cm（MM100）,单作大豆行间距100 cm（SS100）,研究玉米-大豆套作下土壤理化性状及根系空间分布的变化规律。【结果】玉米蜡熟期（R4）至成熟期（R6）、大豆始粒期（R5）至成熟期（R8）,套作处理日平均土壤氧气含量、土壤呼吸速率随种间距离增加呈先增后减趋势;其中玉米土壤氧气含量MS45处理最高,MS30处理最低,而套作后的土壤呼吸速率均显著低于单作;大豆土壤呼吸速率以MS45处理最高,较SS100处理高130.00%,而套作后的土壤氧气含量均低于单作。与单作相比,套作玉米土壤中>5 mm水稳性团聚体含量、套作大豆土壤中5—2 mm水稳性团聚体含量、土壤NO- 3-N显著增加,其中均以MS45处理最高,较单作分别显著增加19.26%、4.49%、18.07%。共生期间,与单作相比,套作各处理玉米、大豆根系空间分布呈非对称性,套作玉米根系横向能延伸到大豆行的空间下方,纵向能下扎生长更深,套作大豆根系明显偏向大豆带生长,套作玉米和大豆根长、根表面积、根体积、根干重低于单作;玉米收获后,套作大豆根系恢复生长,在水平和垂直方向上进一步延伸,其中MS45处理的根体积高于单作。通过PCA分析,土壤养分含量和水稳性团聚体指标与根系形态参数呈正相关关系【结论】玉米-大豆带状套作合理的种间距离会促进土壤大团聚体的形成,增加土壤氧气含量,改善土壤通气环境及土壤养分状况,优化作物根系空间分布,促进根系生长发育。     

茶-山苍子间作对茶园土壤微生物群落结构的影响

【目的】解析山苍子间作条件下茶园土壤微生物群落结构的变化规律及其影响因素,为茶-山苍子间作的土壤生态效应评估提供数据支撑。【方法】综合运用GC-MS、ICP-MS,以及16S、ITS高通量测序技术分别对土壤浸提液成分、土壤矿质营养元素含量、土壤细菌和真菌种群结构进行测定分析。【结果】间作处理显著改变了土壤微生物种群结构,土壤中参与氮（N）、磷（P）和锰（Mn）等过程的功能性细菌丰度显著增加,植物致病细菌和真菌丰度显著降低,根系分布层具有溶解磷（P）功能的伯克氏菌属伯克氏菌丰度是对照的86倍,镰刀菌属镰刀霉丰度比对照降低了73.13%。间作影响了P、铁（Fe）、Mn等土壤矿质营养元素的含量,尤其是P,根系分布层土壤P含量比对照增加76.42%。间作区域土壤分别含有12.80%的樟脑、6.72%的Alpha-松油醇和12.65%的香茅醇等杀菌或抑菌物质。冗余分析表明,间作区域土壤中的樟脑、桉叶油醇、Alpha-松油醇、乙酸冰片酯和香茅醇等次生代谢物与P元素是影响土壤微生物群落结构的主要环境因子。【结论】茶-山苍子间作显著改变了土壤微生物群落结构和丰度,樟脑、Alpha-松油醇和香茅醇等次生代谢产物和P元素是导致土壤微生物群落变化的主要环境因子,茶园及其他农田系统间作植物的选择应重视次生代谢产物的输入,尤其是其中的杀菌或抑菌性成分。