北疆杨树‖苜蓿复合系统中根系分布特征及产量

为研究杨树‖紫花苜蓿种间相互作用对根系形态及空间分布的影响, 对3 a生苜蓿和7 a生杨树在单、间作条件下0~60 cm土层中的根长密度(RLD)、平均根直径(ARD)和细根比根长(FSRL)进行了分析测定。结果表明:(1)间作杨树与苜蓿的RLD、ARD和FSRL在土壤中的水平和垂直方向存在显著差异。与单作苜蓿相比,间作苜蓿0~60 cm土壤中的RLD降低了54%,20~60 cm土壤中的ARD降低了18.8%,0~60 cm土壤中的FSRL提高了14.5%。与单作杨树相比,间作杨树0~20 cm土壤中的RLD增加了21.6%，0~60 cm土壤中的ARD和FSRL分别降低了14.5%和6.72%。(2)刈割措施会导致苜蓿RLD的下降。4月下旬苜蓿RLD最大,6月下旬和8月下旬苜蓿RLD显著下降(P<0.05),间作苜蓿受到刈割的影响比单作苜蓿大,RLD表现为4月下旬单作苜蓿>4月下旬间作苜蓿>6月下旬单作苜蓿>6月下旬间作苜蓿>8月下旬单作苜蓿>8月下旬间作苜蓿。当地苜蓿一年刈割3次,间作苜蓿在每次刈割后FSRL会出现峰值,间作苜蓿的峰值比对应单作高12.3%~21.82%。间作杨树FSRL在6月上旬和8月下旬各出现一次峰值,间作杨树的峰值比对应单作高2.8%~16.7%。(3)整个生长季间作苜蓿产量比单作减少了43.8%。通过计算土地当量比(LER=1.42),说明这种间作模式比单作提高了42%的生产力。(4)通过相关性分析表明RLD与苜蓿干草产量呈显著正相关,提高间作苜蓿干草产量的关键因素在于提高RLD。综上所述,间作对苜蓿产量和根系的RLD、ARD不利,但促进了苜蓿FSRL的提高与杨树根系分布和发育。相比单作,间作具有提高资源利用效率和防护林生态经济效益的潜力。     

玉米不同密度下间作大豆控草效果及对产量的影响

以贵州主要种植的玉米品种黔单16和大豆品种黔豆2号为材料,开展不同密度下玉米间作大豆控草效果及对产量的影响研究。研究结果表明:玉米种植密度在4.2万~5.55万株/hm~2按1∶1间作大豆对杂草的株抑制率为37.43%~50.30%,鲜质量抑制率47.79%~52.96%,在该密度范围内,抑制效果随着玉米种植密度的增加而增加。玉米单作下田间杂草冠层平均光合有效辐射(PAR)为330.07~698.13μmol/(m~2·s);间作模式田间杂草冠层平均光合有效辐射(PAR)为73.27~108.33μmol/(m~2·s);随着玉米种植密度的增加,各种植模式田间光合有效辐射(PAR)逐渐降低,间作模式光合有效辐射(PAR)普遍高于玉米单作模式,这可能是抑制田间杂草生长的主要原因。在产量上,玉米单作产量随种植密度增加而增加;玉米-大豆间作模式下玉米产量相对稳定,大豆产量随玉米密度增加而增加。在玉米种植高密度下玉米单作产量高于间作模式,但间作模式经济效益高于玉米单作种植模式,以玉米-大豆5.55万株/hm~2密度下田间作物产量经济效益最高。因此,作物合理间作和适当增加种植密度是控制杂草生长,提高作物产量的有效措施。     

东北春玉米不同发育期干旱胁迫对根系生长的影响

分别在玉米拔节期(BJ)和抽雄期(CX)进行水分胁迫试验,利用微根管技术观测不同发育期干旱过程中根分布动态,并利用根分布模型模拟相关参数(d_(50)和d_(95):累积根比例分别为50%和95%的土层深度),对不同干旱胁迫处理的土壤湿度、根系分布及相关参数时空动态特征进行分析。结果表明:水分控制后的土壤湿度在130cm以上基本达到预期干旱效果,即BJ和CX处理在控水时段0~100 cm土层土壤相对湿度都降至40%以下,但深层土壤湿度并未受到水分控制影响;拔节和抽雄期干旱胁迫条件下,根长密度(RLD)最大值分别为2.18±0.89cm·cm~(-3)和2.10±0.47 cm·cm~(-3),所在土壤深度为60 cm,对照(CK)RLD最大值为1.24±0.77 cm·cm~(-3),所在深度为40 cm,CK和BJ处理的RLD在最大值深度以下随土层深度增加而减小,CX处理的RLD在80 cm以下仍保持较大值;BJ和CX比CK的d50分别增大45%和59%,d95分别增大8%和41%,证明玉米根系因干旱胁迫而向深层土壤生长。     

玉米根系分泌物中关键抑菌物质对大豆疫霉的抑菌活性

间作是控制作物土传病害的有效手段,根系分泌物对病原菌生长的影响是间作具备控病效果的重要原因。本文研究了玉米根系对大豆疫霉游动孢子行为特征的影响,鉴定了玉米根组织中的关键抑菌活性物质,测定其对大豆疫霉菌丝生长和游动孢子行为的影响。结果表明,大豆与玉米间作能够显著降低大豆疫霉根腐病的发生,玉米根系和根系分泌物能够显著减弱根际大豆疫霉游动孢子的游动和根际大豆疫霉休止孢的萌发能力。通过HPLC对玉米根组织进行分析,发现玉米根组织中存在门布和苯并噻唑这两种抑菌物质,两者能显著抑制大豆疫霉游动孢子的游动和其休止孢的萌发能力;在浓度为500μg/mL时,其游动抑制率均达到100%;而萌发抑制率分别为100%和81%。同时,门布和苯并噻唑都能显著抑制大豆疫霉的菌丝生长。在浓度为500μg/mL时,其抑制率分别为100%和62.49%。综上所述,玉米根系组织中产生和分泌的门布和苯并噻唑对大豆疫霉具有抑菌活性,生产上可以利用玉米/大豆间作降低大豆疫病的危害。     

玉米‖棉花的作物生理特性及根系特征研究

为探究不同种植模式对作物生理特性及根系形态特征的影响,本试验以玉米‖棉花为研究对象,试验设置3种种植模式处理,分别为单作玉米、单作棉花、玉米‖棉花。通过对作物株高、叶绿素含量、田间温湿度、根系长度变化及产量等的测定,探究不同种植模式下作物的生长状况及土地当量比。结果表明:单作玉米功能叶叶片平均SPAD值高于间作6.78%,间作棉花功能叶叶片平均SPAD值高于单作1.12%。玉米间作株高平均增长率为83%,单作平均增长率为82.9%,表明了玉米间作模式更有利于株高的增长;单、间作玉米田间温度分别为30.9℃、32.47℃;单、间作棉花田间温度分别为31.6℃、32.95℃,间作模式在一定程度影响根系分布,不同土层间作作物根长显著增加4.7%。     

辽西半干旱区玉米/大豆单间作田间耗水规律研究

采用FAO Penman-Monteith公式和水量平衡法对辽西半干旱区玉米、大豆单作和间作模式的耗水规律进行了研究。结果表明,全生育期玉米/大豆间作的农田实际蒸散量比玉米、大豆单作分别低15.37 mm和29mm,水分亏缺量分别比大豆、玉米单作低45.54 mm和5.68 mm,间作群体作物系数为0.82,介于单作玉米(0.81)和单作大豆(0.83)之间。此外间作模式作物需水量与降水量的吻合程度好于单作。     

马铃薯根系分泌物组分对不同种植模式的响应

作物根系分泌物与作物连作障碍密切相关,为寻求减小作物连作障碍的途径,在轮作(大豆-马铃薯)、固定间作(马铃薯/大豆)和马铃薯连作3种种植模式下,分离鉴定了马铃薯根系分泌物的主要组分。结果表明:与轮作处理相比,固定间作和连作处理马铃薯根系分泌物种类分别增加了13.79%和17.24%,烷烃类物质的相对含量分别增加了52.17%和52.60%,酸类物质的相对含量分别增加了65.41%和14.79%。连作处理马铃薯根系分泌物中鉴定出乙胺、N-乙基吗啉和邻苯二甲酸二丁酯的相对含量分别为1.46%、2.87%和5%,而在轮作和间作处理中均未检测到。与轮作处理相比,间作和连作处理N,N-二乙基乙酰胺相对含量分别高出123.29%和47.95%,棕榈酸相对含量分别高出23.18%和40.0%,硬脂酸相对含量分别高出27.36%和39.80%。说明大豆-马铃薯轮作可有效降低马铃薯根系分泌物组分的种类和含量。因此,生产实践中,可通过大豆-马铃薯轮作克服因某一种马铃薯化感物质累积而造成的毒害作用。     

不同水分状况下秸秆覆盖量对玉米根、冠生长的影响

在遮雨棚控水条件下,采用盆栽的方式研究了不同秸秆覆盖量对玉米根、冠生长的影响.试验按对照(CK)和秸秆覆盖量0.3 kg/m2(SM0.3)、0.6 kg/m2(SM0.6)、0.9 kg/m2(SM0.9)、1.2 kg/m2.(SM1.2)共设5个处理,水分按高水(占田间持水量的90%)和低水(占田间持水量的60%)设两个水平.分别测定了玉米根、茎、叶、穗干重,根系垂直空间分布及叶片叶绿素相对含量等指标.结果表明:秸秆覆盖明显改变了玉米根系和地上部分的生长;高水条件下SM0.6处理玉米根系、茎秆、叶和穗干重均高于其它处理;低水条件下,地上部分干重SM1.2最大,SM0.6次之;根系的垂直空间分布与水分和覆盖条件都有密切的关系,覆盖措施主要影响下层根系的生长和发育.     

肥料减施下玉米-大豆间作对作物产量和昆虫群落组成及多样性的影响

为探究肥料减施下玉米-大豆间作对作物产量和昆虫群落组成及多样性的影响,在玉米、大豆单作及二者间作下施以标准肥料750 kg/hm~2和减半肥料375 kg/hm~2,于作物生长期调查田间昆虫群落组成及多样性,并在收获期对玉米和大豆进行测产。结果表明:与单作玉米相比,间作玉米在施用标准肥料下的百株生物量、百株籽粒重和千粒重分别显著增加78.33%、85.35%和38.71%,而在施用减半肥料下则分别显著增加90.91%、135.73%和33.33%;相同种植模式下,与施用标准肥料相比,减半肥料使单作玉米百株籽粒重显著降低22.45%。与单作大豆相比,在施用标准肥料下,间作大豆的百株籽粒重和千粒重分别显著降低49.47%和11.54%,在施用减半肥料下,间作大豆的百株生物量、百株籽粒重和千粒重分别显著降低73.94%、50.51%和17.39%;相同种植模式下,与施用标准肥料相比,减半肥料使大豆在单作和间作下的百株籽粒重分别显著降低65.02%和65.73%,使间作下大豆的百株生物量和千粒重分别显著降低73.14%和17.39%。与单作相比,间作均显著降低了标准肥料和减半肥料处理下玉米和大豆害虫群落的物种数、多样性指数和均匀度指数,还显著降低了标准肥料和减半肥料处理下玉米天敌昆虫群落的物种数和优势度指数以及大豆天敌昆虫群落的物种数和均匀度指数。表明玉米-大豆间作能有效提高玉米产量,降低虫害发生,但对大豆生产不利,而间作条件下减施肥料对玉米产量的影响更小。建议在田间生产中可将夏玉米和大豆间作种植,更有利于通过生态学方法控制田间害虫发生和增加作物总体产量。     

玉米行距对大豆/玉米间作产量及种间竞争力的影响

为明确大豆/玉米间作体系中玉米最佳种植行距,通过设置5个间作玉米种植行距(D10:10 cm、D20:20 cm、D45:45 cm、D60:60 cm、D70:70 cm),研究不同玉米种植行距对作物产量、体系生产力、种间相对竞争力的影响。结果表明:玉米行距改变不影响间作产量优势,土地当量比(land equivalent ratio,LER)均大于1;随玉米行距的增加,间作大豆产量随之下降,间作玉米产量随之升高,系统生产力(system production,SP)随之提升;间作玉米行距改变显著影响了间作大豆的结荚数和单株粒数,单株结荚数从D10处理的38.5荚·株-1下降为D70处理的15.8荚·株-1,单株粒数从D10处理的66.6粒·株-1下降为D70处理的26.4粒·株-1;随玉米行距的增加,间作玉米穗粒数呈现先增加后减小的趋势,D60处理穗粒数最大,达606粒;间作玉米行距改变显著影响了种间相对竞争力,随间作玉米种植行距的增加,大豆相对于玉米的竞争力Asm逐渐弱化,竞争力平衡点出现在D45处理,采样期平均Asm为0.01。因此,综合考虑间作体系产量,作物产量和种间竞争力,D45处理为大豆/玉米间作体系间作玉米的最佳行距配置。     

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。     

地下水位对陆稻根系生长的影响

对不同地下水位下生长的陆稻作了成熟期根系生长特性的研究结果表明：不同地下水位下生长的陆稻根系垂直分布深度无多大差别,均在０ｃｍ￣６０ｃｍ间;根长,根重,根体积,根密度、一般随根系垂直分布深度无多大差别,均在０ｃｍ￣６０ｃｍ间;根长,根重,根体积,根密度,一般随根系垂直分布深度的增加而递减,根系总量,各层分布量及各层分布量占总量百分比,均随处理水深增加而增加,且深根（３０ｃｍ￣６０ｃｍ）的各参数值,     

旱区间作水分高效利用机制探讨

间作系统充分利用光热水肥资源具有高产高效特征，在旱区得到了广泛应用。综合国内外间作群体水分利用的研究成果，论述了间作具有水分优势的高效利用机制。间作系统减少土壤蒸发、提高作物蒸腾、降低棵间蒸发与耗水量的比值，增加土壤水分的有效性，提高作物根系对土壤水分的吸收利用，进而提高水分利用效率。间作系统的水分利用机制包括生态位分离减少竞争以促进资源的充分利用、水力再分配调节作物及邻体作物土壤的水分条件缓解旱区作物的水分胁迫。间作系统水分利用的影响因素包括作物种类、种植密度和空间布局、水肥管理和耕作措施。针对研究中的不足，指出未来间作系统水分高效利用研究应关注以下方面：不同区域间作群体增产和节水的规律；水分与源库关系及对种间关系的响应；量化水分与根系生长的关系，建立间作作物对水分吸收的模型；地下部对间作水分优势的响应。     

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。     

分蘖洋葱与番茄伴生根系分泌物对根结线虫的影响

为明确根系分泌物在番茄伴生分蘖洋葱Allium cepa var. agrogarum Don.体系中减轻番茄根结线虫病的作用,本研究以番茄Lycopersicon esculentum和分蘖洋葱为试材,通过双室试验及外源添加根系分泌物等方法,研究了根系分泌物对根结线虫死亡率、卵孵化率的影响以及根系分泌物对线虫的吸引率。结果表明,番茄单作-分蘖洋葱伴生番茄双室系统中,分蘖洋葱伴生处理的土壤中线虫数量比番茄单作处理减少68.0%(P<0.05);番茄单作-分蘖洋葱单作的双室系统中,分蘖洋葱单作处理的土壤中线虫数量比番茄单作处理减少69.0%(P<0.05)。外源添加单作分蘖洋葱根系分泌物、伴生分蘖洋葱根系分泌物以及伴生体系中番茄和分蘖洋葱的根系分泌物初期,线虫死亡率能够显著提高34.5%~39.0%,卵孵化降低22.0%~53.2%,对线虫的吸引率降低10.9%~37.0%。研究结果为揭示伴生分蘖洋葱根系分泌物在减轻番茄根结线虫病中的作用奠定了基础。     

覆膜对不同播期冬小麦根系生长和产量的影响

为探究覆膜对冬小麦根系生长和产量的影响,于2017—2018和2018—2019年度在冬小麦生育期设置2种栽培模式（CK: 裸地穴播,PM: 全膜穴播）和3个播种日期（0：传统播期,10：晚播10 d,20：晚播20 d）,分析了覆膜措施对不同播期冬小麦地上部和根系生长、产量及其构成,以及水分利用效率的影响。结果表明,覆膜处理有效增加了不同播期冬小麦返青期后的根长密度（RLD）、根表面积密度（RSD）、根系生物量、地上部生物量;各生育期PM0处理的RLD、RSD、根系生物量、地上部生物量均最大。覆膜对晚播冬小麦根系生长具有一定的加速作用,使得两季冬小麦PM10处理的RLD、RSD和根系生物量在返青期分别比CK0处理高2.90%、13.63%和23.04%。与CK0处理相比,两季冬小麦灌浆期 PM0、PM10、PM20处理的地上部生物量分别显著增加65.63%、75.57%和54.71%（P<0.05）。两季冬小麦覆膜处理的产量和水分利用效率均比同播期裸地处理高,其中,两季冬小麦PM0、PM10处理的产量分别比CK0处理提高28.92%、14.35%,水分利用效率分别比CK0处理提高17.87%、7.90%。此外,研究还发现,冬小麦返青期、开花期、灌浆期总RLD均与有效穗数、产量、水分利用效率呈极显著正相关关系（P<0.01）;冬小麦返青期总RSD、根系生物量均与有效穗数、产量及水分利用效率呈极显著正相关关系（P<0.01）。综上,覆膜措施通过改良土壤的水热环境,加速并促进了冬小麦根系的生长发育,进而改善了冬小麦根系对水分和养分的吸收,增加冬小麦植株的抗逆性。     

Responses of root growth of Alhagi sparsifolia Shap. (Fabaceae) to different simulated groundwater depths in the southern fringe of the Taklimakan Desert,China

Alhagi sparsifolia Shap. (Fabaceae) is a spiny, perennial herb. The species grows in the salinized, arid regions in North China. This study investigated the response characteristics of the root growth and the distribution of one-year-old A. sparsifolia seedlings to different groundwater depths in controlled plots. The ecological adaptability of the root systems of A. sparsifolia seedlings was examined using the artificial digging method. Results showed that: (1) A. sparsifolia seedlings adapted to an increase in groundwater depth mainly through increasing the penetration depth and growth rate of vertical roots. The vertical roots grew rapidly when soil moisture content reached 3%-9%, but slowly when soil moisture content was 13%-20%. The vertical roots stopped growing when soil moisture content reached 30% (the critical soil moisture point). (2) The morphological plasticity of roots is an important strategy used by A. sparsifolia seedlings to obtain water and adapt to dry soil conditions. When the groundwater table was shallow, horizontal roots quickly expanded and tillering increased in order to compete for light resources, whereas when the groundwater table was deeper, vertical roots developed quickly to exploit space in the deeper soil layers. (3) The decrease in groundwater depth was probably responsible for the root distribution in the shallow soil layers. Root biomass and surface area both decreased with soil depth. One strategy of A. sparsifolia seedlings in dealing with the increase in groundwater depth is to increase root biomass in the deep soil layers. The relationship between the root growth/distribution of A. sparsifolia and the depth of groundwater table can be used as guidance for harvesting A. sparsifolia biomass and managing water resources for forage grasses. It is also of ecological significance as it reveals how desert plants adapt to arid environments.     

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.     

种间相互作用对牧草间作体系生产力的影响

为了揭示种间相互作用对柱花草/黑籽雀稗间作体系生产力的影响,试验设计三个处理,分别是单作柱花草、单作黑籽雀稗、柱花草/黑籽雀稗间作,观测了三个不同种植模式作物整个生育的物候期、整个植株生长量、生物量、生物量的当量比及不同种植体系土壤有机质、全氮和全磷的差异。结果表明:1种植牧草270天后,间作体系地上部和地下部生物量的当量比分别是3.05和3.52,土地当量比大于1,表明柱花草/黑籽雀稗间种具有间作优势。2与单作相比,间作体系黑籽雀稗物候期推迟5天;其生长量、生物量均高于单作,株高、根长、干草产量和根系产量分别高于单作9.67 cm、7.33 cm、345.50 g·株~(-1)、131.67 g·株~(-1)。与柱花草单作对比,间作的分枝期、现蕾期、花期比单作分别推迟5天、15天、5~15天;其生长量和生物量低于单作,柱花草株高、根系深、根冠比、根瘤量、干草产量和根系产量分别低于单作10.64 cm、0.54 cm、0.08、0.84粒·株~(-1)、14.29 g·株~(-1)和1.48 g·株~(-1);3间作体系土壤养分有机质、全氮、全磷比种植前增加的量分别为0.039%、0.003%、0.001%。单作柱花草样地有机质、全氮比种植前增加的量分别为0.063%、0.006%,磷比种植前减少0.001%;单作黑籽雀稗样地有机质、全氮比种植前减少0.017%、0.002%。表明,柱花草的间作提高了样地土壤有机质、全氮和全磷含量;柱花草在生物固氮过程中,以磷固氮,消耗磷素致使单作柱花草样地全磷量减少,全氮量增加。