海州露天煤矿排土场复垦区植物根系分布特征研究

为揭示海州露天煤矿排土场复垦区植物根系分布特征,文中结合根钻法和Win RHIZO根系分析系统对刺槐林地、榆树林地、灌木林地(紫穗槐)、荒草地0～50cm土层根系分布特征进行定量分析。结果表明:(1)各个样地根密度表现为灌木大于草本和乔木,0～10cm土层根密度在154. 99～1397. 48个/m2;根重密度表现为乔木大于草地和灌木,在0. 1218～0. 7076g/cm3之间。(2)各个样地根长密度和根表面积密度随土层增加而减少,表现为灌木大于草地和乔木。植物根系主要集中在0～40cm,其中根长占0～50cm的76. 5%～95. 1%,根表面积占0～50cm的73. 4%～98. 2%。(3)刺槐林地和榆树林地以径级<1mm和1～2mm为主,而灌木林地和荒草地以径级<1mm为主。     

东祁连山河谷高寒草地植被群落特征及其与土壤性状的关系

为探究东祁连山河谷高寒草地植被群落特征与土壤性状的关系,根据研究区河谷地形地貌及河谷高寒草地分布特征,选取了分布在河谷山地阳坡上部和下部、河谷山地阴坡上部和下部及河谷水平阶地的5类不同植被类型的高寒草地为研究对象。研究草地植被群落和土壤性状特征及相关关系。结果表明:河谷中不同坡向、坡位高寒草地植被群落优势种不同,河谷阳坡高寒草地以嵩草属植物为主,阴坡以蓼属植物为主;阴坡植被总盖度高,阳坡低;河谷阴坡下部草层高度最高,而水平阶地最小;植被群落总科数、总属数和总种数均表现为坡下部高于上部,阴坡高于阳坡;地上生物量依次为:阴坡下部>阳坡上部>阴坡上部>阳坡下部>水平阶地;0~60 cm土层地下生物量依次为:阴坡下部>阳坡下部>阴坡上部>水平阶地>阳坡上部。不同高寒草地土壤性状之间有显著差异(P<0.05)。相关分析表明,土壤含水量、容重、孔隙度和全氮等指标与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度有显著的相关关系。可见,研究区河谷高寒草地植被与土壤之间的影响主要表现为土壤含水量、容重、孔隙度和全氮与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度间的相互作用。     

不同深耕方式对土壤三相比及玉米根系构型的影响

以先玉335为材料,采用条深旋(TS)35 cm、深松(SS)35 cm、深翻(SF)35 cm三种深耕方式,以浅旋耕作15 cm为对照,通过测定土壤三相比和玉米根系结构,进行比较研究,以探明不同深耕方式对土壤三相比及玉米根系构型的影响。结果表明:深耕通过提高土壤的气相比和液相比降低固相比,使得耕层土壤结构指数(GSSI)升高,土壤三相结构距离(STPSD)降低,使耕层土壤物理结构更加逼近理想状态;SF能够显著改善耕层20~60 cm土层的土壤物理结构,SS对40~60 cm土层土壤结构的改良效果较为明显,SS和SF的土壤改良作用效果好于TS;深耕条件下玉米的总根长和总根表面积均高于浅旋耕处理,土壤中下层根系的生物量明显增加,并且0~0.5 mm径级的细根生物量所占比例较大;在玉米根系根长的分布中0~0.2 mm径级的根系所占比例最大,在根表面积的分布中以0.1~0.3 mm径级的根系为主;土壤气相比与玉米根系的细根长和细根表面积呈极显著正相关关系,而液相比和固相比则与其呈显著负相关关系;深耕能够改良土壤物理结构,使土壤密度降低,含水量升高,同时增加了玉米根系的根干重、根长和根表面积,根系中细根所占比例增大。土壤三相比与玉米根系的细根长和细根表面积具有一定的相关性,在一定范围内较高的气相比会促进玉米细根的生长,较高的固相比和液相比会抑制细根的生长,土壤三相比共同影响玉米根系的生长。     

刺槐和油松根系密度分布特征研究

通过分层挖掘法,对20龄刺槐、油松林根系密度的空间分布进行了研究.结果表明:油松主根和副主根粗壮发达,水平根系形成构架根;刺槐水平根极为发达,无明显主根.刺槐和油松根系重量、长度和体积密度的垂直分布趋势基本相同,随土层深度增加而降低.0～60 cm土层的根长和根重密度占总根量密度的70%以上,粗根(直径＞3 mm)在上层所占比例比下层略大,细根(直径＜1 mm)和较细根(直径1～3 mm)在各土层分布较为接近,总根量中粗根占较大比重.刺槐和油松林下土壤干密度随深度加深而增大,油松林下土壤含水量高于刺槐林,土壤干密度低于刺槐林.与刺槐林地相比,油松林地的土壤物理性质得到了明显改善,增强了土壤的抗旱、保墒能力.     

黄土高原坡面刺槐林土壤水分生态位特征分析

通过定位观测并引入土壤水分生态位适宜度,以刺槐林根系分布作为土壤水分生态位权重,对黄土高原刺槐林不同地理位置、不同坡向和不同时期土壤水分生态位进行了分析.结果表明:由南向北,土壤水分生态位递减,淳化刺槐林土壤水分生态位为97.5%,可满足刺槐生长,米脂刺槐林土壤水分生态位为53.2%,林木生长较大受水分的限制;在不同坡向间刺槐林土壤水分生态位表现为阴坡最高,阳坡最低,在生长季节,刺槐的生长受土壤水分的制约,半阴坡和半阳坡介于二者之间;在年内,春旱及春末旱,导致土壤储水量减少,7月初土壤水分生态位降到最低.随着林龄和林木密度的增加,土壤水分生态位降低,保持适当的林分密度,可实现林木的正常生长.     

科尔沁差巴嘎蒿根系分布规律与土壤水分关系的研究

以生长在科尔沁大青沟两侧台面上的差巴嘎蒿为研究对象,采用整株挖掘的方法,研究差巴嘎蒿根系分布的规律。结果表明:差巴嘎蒿根系垂直分布深度为0～90㎝,其中0～30㎝的土层中根系分布最多,占根系总长度的85.74%,水平方向上表现为近密远疏的趋势;整体上根系呈主根型分布,形态上呈"伞"型分布。差巴嘎蒿根系分布与土壤水分密切相关。随着深度的增加,土壤含水量逐渐增大,但根系长度、生物量及密度均逐渐降低,两者呈负相关关系,其中根长平均变化率-12.61%、根生物量平均变化率-29.07%,均大于土壤含水量平均变化率7.92%,但比根长却与土壤含水量呈正相关关系,且比根长平均变化率7.58%与土壤含水量平均变化率7.92%相差不大。     

华北土石山区四种常见乔木根系的形态研究

以华北土石山区四种常见乔木的根系为研究对象,采用全挖法,从根长、根径、土层深度和生物量等方面进行比较,并计算了四个树种随土壤深度变化的累积根系长度百分比,利用Sketchup Pro 8软件建立了各根系的形态模型。结果表明:四个树种根系长度差别较大,总长度大小顺序依次为白桦>落叶松>蒙古栎>油松;不同树种不同径级根的差别较大;各树种根系垂直分布范围集中在0～60cm的土层中,在60cm以下的土层中分布很少。研究中四个树种拟合的β值都在0.960-0.970之间,根系垂直分布方式都显示出深根型根系轮廓。用软件模拟出的根系形态较接近实际。     

水、氮调控对夏玉米根系特性的影响

采用土柱模拟试验研究了水、氮调控措施对夏玉米根系生长状况及其与籽粒产量之间的关系.结果表明:水分对根系干重、根系活力、根系表面积的影响较氮肥大;根系干重随土层深度增加而减小,0～ 10 cm土层尤为明显;0～20 cm根系密度较高,根系密度随土层深度增加先减小后上升;根干重和根系密度随施氮量增加而降低,根冠比基本呈减小趋势;氮肥能提高玉米根系活力.根干重、根系密度、根表面积和根系活力与籽粒产量和玉米地上部分干物质量均呈极显著相关关系;根冠比只与地上部分相关;根表面积和根系活力之间呈极显著相关关系;根系活力和根系吸氮能力对玉米生长和籽粒的形成有很重要的作用,存在显著正相关性.     

多枝柽柳幼苗根系分布对灌溉量的响应

通过分层分段挖掘法,对塔克拉玛干沙漠腹地不同灌溉量条件下(35 ,24.5,14 kg/株·次)多枝柽柳 (Tamarix ramosissima)幼苗根系分布特征进行了研究.结果表明:随着深度的增加,各灌溉量根系生物量逐渐减少;但随着灌溉量的减少,其深层次根系生物量有增加的趋势.各灌溉量地下生物量的分布与深度呈显著的负对数关系.采用数值拟合方法,对不同灌溉量条件下多枝柽柳根系消弱系数(root extinction coefficient)进行了求解,结果表明:随灌溉量的减少,滴灌条件下多枝柽柳根系消弱系数有增加的趋势.根长和根表面积在垂直方向的变化趋势,随灌溉量的不同而有所不同.灌溉量为35,24.5 kg/株·次的2个处理,根长和根表面积随深度的增加呈指数递减;而灌溉量为14 kg/株·次的处理,根长与根表面积为"单峰型"曲线.     

不同草本植物根系力动力学及抗压力特征研究

为了研究草本植物根系力动力学特征及其抗压力。以四川省广泛的4种常见坡边草本植物为研究对象,测定根系在土体中的垂直分布规律及根系抗拉、原状土体抗压和抗崩解等力学指标。1) 4种草本植物0-30cm土层根系生物量的大小排序为:麦冬>黑麦草>白三叶>满天星,且主要集中于0-10cm土层中; 2)根系抗拉力基本表现为:麦冬>黑麦草>白三叶>满天星,且根系极限抗拉强度与直径呈显著的幂函数负相关关系,决定系数均大于0. 9000(p <0. 05);平均根茎与平均抗压强度表现出一致的变化规律,大小依次为麦冬>黑麦草>白三叶>满天星。3)通过相关性分析发现,不同植物根系的抗拉强度和直径存在极显著的负相关性(p <0. 001),其相关系数分别为-0. 8569、-0. 9985、-0. 9963、-0. 9234。4)根-土复合体抗压强度依次表现为麦冬>黑麦草>白三叶>满天星;植物比根长与根-土复合体抗压性成正相关,但没有显著相关性;土层深度与土体的抗压性成显著正相关(p <0. 05); 5)根系含量和土层深度是土体崩解速率的主要影响因子,随土层深度的增加,崩解速率降低,无根土的崩解速率均大于有根土,土壤中根系比根长和崩解速率呈显著线性负相关(p <0. 05);不同植物抗压强度和崩解速率基本表现为:麦冬>黑麦草>白三叶>满天星。综上所述,麦冬和黑麦草(禾本科植物)护坡能力和适应性更强。     

覆盖处理苹果细根分布与土壤物理性状响应关系研究

以12年生红富士苹果树为试材,研究黄土高原旱塬区不同覆盖措施(覆膜、覆草、覆沙)对苹果细根(直径≤2 mm)及土壤性状的影响。结果表明:地表覆盖可有效降低土壤容重,增大土壤含水量及孔隙度,增加细根数量,增大根系吸收水肥效率。覆膜处理细根水平分布范围与清耕(CK)相似,在距干0~90 cm范围内,垂直密集分布最大深度由CK的60 cm提升至40 cm,36.05%的细根分布在0~20 cm土壤表层。与CK相比,覆草、覆沙处理的细根水平分布范围由90 cm扩展至120 cm,垂直均匀分布整个土壤剖面,利于树体对深层土壤水肥的吸收利用。土壤物理性状与细根根长、表面积、根长密度呈极显著相关,覆膜处理中根径与比根长也与土壤物理性状表现出相关性。综合分析根系分布与土壤物理性状,覆草处理是陇东旱塬区苹果园较为适宜的地表覆盖模式。     

局部高浓度硝酸盐供应对玉米根系 形态及氮累积的影响

以郑单958和鲁单981为研究对象，进行水培分根试验，在正常供水和水分胁迫条件下，分别以均匀低浓度硝酸盐处理主根和种子根(LPR-LSR)、局部高浓度硝酸盐处理主根（HPR-LSR）和局部高浓度硝酸盐处理种子根（LPR-HSR），测定分析根系形态、生物量以及氮含量。结果表明：与氮低效鲁单981相比，氮高效郑单958具有较高的主根根长、根表面积、根系生物量、地上部生物量和氮累积量。水分胁迫条件下，郑单958和鲁单981的主根的根长、根表面积、根体积、地上部生物量和氮累积量总体上均低于正常水分条件。玉米主根和种子根对局部高浓度硝酸盐的反应存在差异。与均匀低浓度硝酸盐处理相比，局部高浓度硝酸盐处理促进正常水分条件下主根和种子根根系的生长，尤其是根长和根系表面积；在正常水分条件下，主根根长和根系表面积增加幅度范围为6.8%~27.3%和1.9%~21.9%，除HPR-LSR处理条件下的郑单958外，种子根根长和根系表面积增加幅度范围为30.4%~92.7%和10.5%~135.1%；在水分胁迫条件下，主根根长和表面积增加幅度范围为24.6%~152.9%和62.1%~229.9%，然而种子根根长降低了10.0%~29.9%，表明水分胁迫会影响种子根对高浓度硝酸盐的响应。除水分胁迫条件下LPR-HSR处理外，局部高浓度处理可同时增加两侧根系的生物量和氮累积量。无论是正常供水还是水分胁迫，与LPR-LSR处理相比，局部高浓度硝酸盐供应均能够增加地上部生物量以及氮累积量，在LPR-HSR处理条件下，增加幅度范围分别在35.0% ~107.9%和162.9%~291.1%，在HPR-LSR处理条件下分别为56.7%~109.4%和204.1%~377.0%，HPR-LSR处理条件下增加幅度较大，表明在氮素非均匀分布环境中，当主根处于高浓度硝酸盐区域时将会更显著促进生物量的增加和氮累积。     

Root growth and spatio-temporal distribution of three common annual halophytes in a saline desert, northern Xinjiang

Root growth and spatial and temporal distribution in the 0-100 cm soil profiles of three common annual halophytes Salsola subcrassa, Suaeda acuminate and Petrosimonia sibirica distributed in a saline desert in northern Xinjiang, China were studied in 2009 and 2010. The results showed that the root systems of the three halophytes were of the taproot type, vertically distributed in the 90-cm soil profile, and were deepest in late July. Their taproots reached maximum depth rapidly, early in the growth period, but with rare lateral roots. They were then dug out in an orderly way, from bottom to top, exhibiting vertical development first and then horizontal development. The distribution of specific root length, which reflects the characteristics of the feeder root, was gradually increased from top to bottom, whereas root weight displayed an opposite distribution pattern. The root length distribution of the three halophytes was concentrated (62% to 76%) in the middle soil profile (20-60 cm), with less distribution in the surface (0-20 cm) and bottom (60-90 cm) soil profiles. The results indicated that the roots of the three annual halophytes grew rapidly into the deeper soil layer after germination, which ensured the plant survival and uptake of water and nutrition, and thus built up a strong tolerance to an arid, high-salt environment.     

干旱区绿洲核桃-冬小麦间作系统核桃吸收根空间分布

塔里木盆地人均耕地占有量小,在绿洲灌溉条件下核桃的大面积栽植多采用与农作物间作的模式。采用田间分层挖掘法和图像扫描分析法,对塔里木盆地绿洲灌溉条件下核桃-冬小麦间作系统中核桃吸收根（直径≤1 mm）的空间分布进行研究。结果表明：在垂直方向上,核桃吸收根集中分布在10～80 cm土层,约占采样吸收根总根长密度的65.9%,根长密度随土层深度的变化呈指数函数分布;在水平方向上,核桃吸收根根长密度随着与树干距离的增加呈明显的降低趋势,距离两侧核桃树干0～175 cm,核桃吸收根长密度占采样吸收根总根长密度的65.3%,间作巷道中央吸收根根长密度最低。在绿洲灌溉条件下,核桃-冬小麦间作系统中核桃吸收根水平和垂直分布决定了进入盛果期后,距离树干175 cm以内的10～60 cm土层是核桃与冬小麦的主要水肥竞争区域。     

油松人工林地上生物量、叶面积指数与林分密度关系的研究

在内蒙古大青山区应用"平均标准木法"测定30a生油松人工林的地上生物量,并对相似立地条件下,不同林分密度的油松人工林地上生物量及其分配规律进行了研究。结果表明:1)林分密度对油松人工林平均单株生物量和单位面积林木总生物量均有显著的影响。前者随林分密度的增加而下降,且下降的幅度越来越小,可由方程y=axb来描述;后者随林分密度的增加而上升,当密度达到一定值(阳坡为3000株/hm、阴坡为4000株/hm时)生物量增长缓慢甚至不变,可由方程y=a+bln(x)来描述。2)乔木层生物量是林分总生物量的重要组成部分。阳坡乔木层所占比例为76.06%~88.20%,阴坡乔木层所占比例为83.19%~93.75%。3)叶面积指数随林分密度的增加而增加,在相同密度条件下阳坡的叶面积指数大于阴坡,且密度愈大两者相差愈大。     

新疆杨树/紫花苜蓿林草复合系统中根系分布特征及生产力

为了解杨树（Populus L.）/紫花苜蓿（Medicago sativa L.）林草复合系统中两种植物根系的分布及相互关系，利用WinRHIZOTM对3 a生紫花苜蓿和7 a生杨树在单作和间作条件下0~60 cm土层中的根长密度（RLD）、平均根直径（ARD）和比根长（SRL）的分布进行测定分析。结果表明：间作紫花苜蓿RLD降低了10.01%~54.29%，20~60 cm土壤中紫花苜蓿ARD降低了11.15%~37.30%, 间作苜蓿的SRL比单作苜蓿高10.52%~28.78%；间作增加了 0~40 cm土层中杨树ARD的20.36%~28.08%，增加了苜蓿种植区域0~20 cm土层中杨树RLD的15.51%~34.23%。杨树SRL受到的影响较小，仅在8月5日的0~20 cm 土层中测得单作和间作SRL存在差异，单作杨树SRL比间作杨树高14.46%。单作和间作苜蓿的最高产量均在第一次收获时期，间作降低了苜蓿的产量，在第一次、第二次和第三次收获中产量分别降低了24.7%、30.9% 和 43.7%，与单作苜蓿相比，杨树/紫花苜蓿林草复合系统中苜蓿的总产量减少了31.2%。通过计算土地当量比，发现杨树与紫花苜蓿复合经营为杨树林带增加了额外来自紫花苜蓿的收入，能够提高系统41%的生产力。综上所述，林草复合系统中紫花苜蓿根系分布及生长受到了不利影响，而杨树根系受到了有利的影响。相比单作种植，林草复合系统有较高的生产力和资源利用效率，具有提高新疆地区防护林带生态和经济回报率的潜能。     

Response of root traits of Reaumuria soongorica and Salsola passerina to facilitation

C3 plant Reaumuria soongorica and C4 plant Salsola passerina are super xerophytes and coexist in a mixed community in either isolated or associated growth, and interspecific facilitation occurs in associated growth. In the present study, the root traits including root distribution, root length(RL), root surface area(RSA), root weight(RW) and specific root length(SRL) of both species in two growth forms were investigated to clarify their response to facilitation in associated growth. Six isolated plants of each species, as well as six associated plants similar in size and development were selected during the plant growing season, and their roots were excavated at 0–10, 10–20, 20–30, 30–40 and 40–50 cm soil depths at the end of the growing season. All the roots of each plant were separated into the two categories of fine roots(2 mm diameter) and coarse roots(≥2 mm diameter). Root traits such as RL and RSA in the fine and coarse roots were obtained by the root analyzing system WinRHIZO. Most of the coarse roots in R. soongorica and S. passerina were distributed in the top 10 cm of the soil in both growth forms, whereas the fine roots of the two plant species were found mainly in the 10–20 and 20–30 cm soil depths in isolated growth, respectively. However, the fine roots of both species were mostly overlapped in 10–20 cm soil depth in associated growth. The root/canopy ratios of both species reduced, whereas the ratios of their fine roots to coarse roots in RL increased, and both species had an increased SRL in the fine roots in associated growth. In addition, there was the increase in RL of fine roots and content of root N for S. passerina in associated growth. Taken together, the root growth of S. passerina was facilitated for water and nutrient exploration under the interaction of the overlapped roots in both species in associated growth, and higher SRL allowed both species to more effectively adapt to the infertile soil in the desert ecosystem.