桑粮间作田条桑根系分布格局及其对土壤水分、养分的影响

条桑在河北省东部平原沙地和丘陵梯田广泛种植,与农作物间作是其主要栽培模式。2006年在河北省迁安市进行了桑粮间作田条桑根系断面积、根量、根系直径分布特征及其对土壤水分、养分影响的研究。结果表明：根系分布主要集中在20～40 cm土层内,此范围内的根系重量占总根量的60%～80%。根系以直径小于3 mm的细根居多,占总根量的30%～40%,大于7 mm的粗根数量很少,占总根数的5%～15%。平原沙地条桑根系主要分布在距桑丛中心100 cm范围内,桑丛外缘100 cm处的根量仅为总根量的6.52%,水平延伸幅度较窄,根系垂直分布明显;丘陵梯田条桑根系水平延伸可达桑丛外250 cm处,只有少量根系垂直深入岩石中,水平分布趋势明显。条桑根量、根系直径、根系断面积分布依立地条件及土层深度的不同而异。桑丛中心外1 m处深层土壤含水量增加,桑丛附近2.5 m内没有存在严重的土壤水分亏缺。平原沙地和丘陵梯田桑丛附近条桑富集土壤养分作用明显。     

施磷量与耕作方式交互作用对甜荞植株形态及产量的影响

为明确耕作方式和施磷量对甜荞植株形态及产量的影响,以甜荞品种丰甜1号为试验材料,设置了不同的耕作方式和磷肥处理,研究了其对甜荞根际土壤养分、根系形态、农艺性状及产量的影响。结果表明:根际土壤铵态氮、有效磷和速效钾含量总体随施磷量的增加呈先降后增的趋势,且基本以中浓度磷肥处理时含量最低,根际土壤pH值随施磷量的增加而降低,有机质含量则增加;根系活力、农艺性状及产量基本以中浓度磷肥处理高于其他处理。不同耕作方式间以深耕和常耕处理的根系形态优于免耕;根系活力、产量以深耕高于其他处理;相关性分析表明,丰甜1号的株高与根系长度、表面积显著正相关,与主茎节数、主茎分枝数极显著正相关,产量与株高、主茎节数极显著正相关。综上,深耕及中浓度磷肥处理将更有利于甜荞植株的成长及产量的提高。     

不同耕作深度对土壤物理性状及烤烟根系 空间分布特征的影响

为探讨不同耕作深度对烤烟产量产值的影响,揭示烟田深耕增产增效机理,以烤烟‘K326’品种为材料,基于田间定位试验,设置对照翻耕20 cm(GS20)、翻耕30 cm(GS30)和翻耕40 cm(GS40)3个处理,研究不同耕作深度对烟叶产量产值、烟田土壤物理性状和烤烟根系空间分布特征的影响。结果表明:深耕措施对改良土体结构、促进土壤蓄水、优化烤烟根系构型和增加烟叶产量产值有较好效果。深耕处理显著降低亚表层20~40 cm土壤容重,同时显著增加该土层土壤总孔隙度和土壤毛管孔隙度。其中,与GS20处理相比,GS30和GS40处理土壤容重分别降低8.4%和9.4%,总孔隙度分别提高15.6%和13.1%,毛管孔隙度分别提高25.8%和24.8%。与对照GS20相比,GS30和GS40处理显著增加团棵期表层0~20 cm土壤含水量,显著增加旺长期、成熟期亚表层20~40 cm土壤含水量。深耕处理不仅显著增加烤烟根系绝对量,还促进根系向深层土壤生长,提高烤烟根系根深指数。其中,GS30和GS40处理根系生物量鲜重分别比GS20高31.2%和89.2%,根深指数分别提高7.6%和4.5%。与对照GS20相比,GS30和GS40处理烟叶产量分别提高7.0%和27.3%,均价分别提高1.8%和6.2%,上等烟比例分别提高10.4%和24.4%,产值分别提高9.0%和35.1%,其中GS40与GS20存在显著性差异。研究发现,深耕措施首先作用于土壤容重、空隙等物理结构,然后影响烟田土壤蓄水储熵,促进烤烟早生快发,优化烤烟根系空间分布构型,进而作用于地上部形态建成,最终影响烟叶产量产值。     

树木根系在防止滑坡中的土力学作用

作者通过大型直接剪切测试和根系分布形态调查,研究了树木根系在防护滑坡中的作用。当土层中有根系存在时,其抗剪强度显然增强。作者据测试结果得出一些根系效应的方程式,其作用似同土壤凝聚力一样明显。根在深度方向上分布服从于Weibull分布。从大量的坡体稳定分析中看出,土层的抗剪强度存在着最弱强度区(潜伏破坏带),主要是该带中根系的垂直分布量很有限。所以表层滑坡就多发生在这个弱强度带上。因此,我们应把含根系多少的亚表土层看成为土壤——根系的相关作用层。作者还认为坡体破坏问题取决于该层受到破坏与否。     

树木根系在防止滑坡中的土力学作用(续)

<正> 根系强度固坡的原理是由于土壤和根系之间的摩擦阻力和根的拉应力所致。因此,我们得了解在每层土体中应有多少根和多粗的根系。为此,进行根系分布状态测量及其分布规律调查就很重要。 (一)根分布的形态特征 从调查M—1和T—1的资料得知,根量分布是按三类径级(0～4.9,5.0～9.9,10.0以上,(mm)),分别表示每10cm深土层根分布情况,     

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。     

土壤中的玉米根系生长及其研究应注意的问题

土壤中的根系如何生长？由于根系生长在土壤中无法直接观察和研究,使得对土壤中的根系生长和发育规律、空间分布规律及其对养分的吸收了解很少。已知的关于土壤中根系生长的研究结果与室内控制条件下所获得的短期试验结果有很大不同。本文针对田间条件下生长的玉米根系发育规律、根系的更新和衰老、根长与根重的关系、根鞘形成、根系生长与氮素利用效率以及土壤Nmin与取样方法,特别是在研究土壤中生长的根系时需要注意的问题进行讨论,希望对田间条件下玉米根系的生长发育有更多了解,并对目前国内进行的众多田间条件下的作物根系研究有所借鉴。     

在重金属污染的土壤上纤维素分解活性和根系生物量

对环境里不同金属的生物地球化学分布情况,许多英国学者进行了研究;有关土壤一植物系统的某些资料最近由Khan(1980)做了整理。在根际这个库中,污染的重金属与土壤组份和植物根系相互作用,提供了重金属进入食物链的直接途径。本文是研究重金属对根系生物活性的     

根域调控对苹果树根际土壤水分及树体生长的影响

为进一步研究不同土壤处理方式对苹果树土壤水分和树体生长发育的影响,以渤海湾14年生大田盛果期红富士为试材进行相关研究,分析了两种不同处理系统对苹果树20～40 cm土壤深度土壤含水量动态变化、根系活力、新梢和叶片生长的影响。结果表明:与正常的施肥管理相比,根域调控可显著增加根系集中分布层干旱时期土壤含水量,保持根际土壤含水量相对稳定在合理区间,进而提高根系活力;显著提高了叶片厚度和叶片含水量。根域调控通过提高土壤含水量,为根系提供一个相对稳定的环境,进而改善果树树体生长。     

浅析沙棘根系在砒砂岩地区坡面上的分布情况

以人工种植在砒砂岩地区坡面上的中国沙棘的根系为研究对象,通过对其不同径级的三个生长指标：根密度、根长、根量进行研究,可以得出：沙棘根系主要分布在0-40 cm土层范围内,这种分布为浅根型分布,且水平根系比较发达。对于径级〈3 mm的根系,它的根密度值在表层最大,之后沿土层深度的增加而减少;其它径级的根系其根密度的实测点分布呈现出表层较少,10-20 cm处最大,20 cm以下沿土层深度的增加而递减的规律。根长随根系径级的增加大致呈现出减小的趋势。根量则反之,随径级的增加而增大。具有固氮能力的根瘤主要分布在0-40 cm的土层内,在表层最多。     

滴灌施肥时水肥顺序对番茄根系分布和产量的影响

利用田间试验，在日光温室内研究了滴灌施肥灌溉系统运行方式和施氮量对番茄根系分布和产量的影响。取先施氮和先灌水两种运行方式；施氮量取372 kg/hm²和204 kg/hm²两个水平。收获后取根样，用WinRHIZO软件对各处理的整根特征参数和根密度垂直分布进行分析。结果表明，随着施氮量的增加整根的根长、根表面积、根体积和根干重均显著增加，各层土壤的根密度也随之增加。施氮量一定时，先施氮处理中整根的根长大于先灌水处理，而根表面积、根体积和平均直径都小于先灌水处理。在垂直剖面上，先灌水处理使上层土壤的根密度增加，而先施氮处理使下层土壤的根密度增加。运行方式对根长和各土层根长密度的影响主要体现在直径小于1 mm的根系上，这部分根系占整个根系的比例和产量之间有很好的相关关系。各处理间产量的差异未达显著性水平。     

结构与功能反馈机制下根系生长向性模拟

借助于根系生长发育的功能-结构模型,模拟了根系生长的向地性、向水性与向肥性。研究中采用Voxel体元对根系生长的土壤区域进行离散化,并设定各Voxel元8个顶点的土壤含水量、养分浓度;采用根系功能-结构模型描述了不同生长周期下根系在三维土壤空间的生长;采用空间碰撞检测技术,确定各根元所占据的Voxel元,并以根元中点坐标与其所占据的Voxel元的各顶点距离倒数作为权重,计算根元生长区域的土壤平均含水量与养分浓度;利用三基点阻力法,计算得到土壤含水量、养分浓度对根元库强的校正系数,重新计算当前周期下根系可利用的生物量在组成根系的各根元中的分配,并调整根元的生长方向。最后,在设定的不同土壤含水量与土壤养分分布情景下,模拟了根系的空间生长与分布。模拟结果显示借助根系的功能-结构模型,在特定的情景下,能够模拟根系生长过程中的向地性、向水性与向肥性。根系在空间生长是一个复杂的过程,在特定的条件下,能够通过一定的农业措施,如灌溉、施肥,改变其空间生长与分布,使得作物高效地利用土壤水分、养分资源,从而实现可持续发展的生态农业     

河套灌区玉米根系对残膜的响应及根系分布模型

为明确土壤中不同残膜量对根系生长和分布的影响,该研究于2019—2020年在河套灌区九庄农业综合节水试验站设置了5个农膜残留量水平,分别为CK（0 kg/hm2）、T1（150 kg/hm2）、T2（300 kg/hm2）、T3（450 kg/hm2）和T4 （600 kg/hm2）,研究不同残膜量对玉米根长密度、不同径级根系分配及根系分布等影响,并引入残膜量,建立了适用于农膜残留农田的根系分布模型。结果表明,根系在水平分布时,侧根区的根系受残膜影响显著（P＜0.05）,当残膜量为300 kg/hm2（T2）时根长密度出现突降现象,降幅为75.98%;垂直分布时,根系随残膜量增加呈明显下降趋势,特别是在0～30 cm土层,当残膜量达到450 kg/hm2时,根长密度降低50.02%。另外,残膜减小了玉米粗根比例（d＞2 mm,d为根系直径）,降幅为29.25%;增加了细根比例（d≤2 mm）,为4.80%。构建考虑残膜量的相对根长密度（Residual Plastic Film-Normalized Root Length Density,RPF-NRLD）分布模型精度较高,其中决定系数（R2）为0.961,均方根误差（RMSE）为0.282,平均相对误差（MRE）为18.87%。同时考虑不同径级根系的RPF-NRLD分布模型模拟显示,玉米极细根和细根的MRE分别为14.91%和14.96%,粗根的MRE为35.41%。基于RPF-NRLD分布模型进行情景分析显示当农田残膜量控制在0～100 kg/hm2范围内,根系能够维持正常生长,特别是极细根和细根,根长密度未出现大幅下降。该研究对于残膜污染区作物生长的数值模拟研究及残膜回收政策的制定具有科学意义。     

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.     

三峡地区阔叶林地植物根系分布特征与优先路径关系分析

优先路径研究是研究地下水分运动的重要环节。本文通过亮蓝染色示踪试验法直接观测并区分林地土壤基质和土壤优先路径,分别对染色区和未染色区观测到的土壤优先路径、植物根系根长密度和根重密度进行分析,研究发生土壤优先流过程中植物根系的作用及由植物根系形成的优先路径的联通情况。研究发现,降雨强度越大,优先路径染色区的表层呈现越加明显的宽区域聚集分布。雨强为25 mm/d时,样地土壤染色区域表层大区域优先路径聚集分布厚度平均为50 cm。根径 > 5 mm的根系根长密度的大小对土壤孔隙的大小影响显著,根径 < 5 mm的根系根长密度的大小对于土壤孔隙的联通有明显作用。此外,土壤中植物根重密度的大小与优先路径数量和联通程度正相关,根重密度越大越有利于构成优先路径,有利于形成优先流。不同样地两区域植物根重密度在土壤10—20 cm和30—40 cm深度范围内具有极显著差异（P < 0.05）,而优先路径在30 cm深骤然减少。此方法在一定程度上可为优先路径的研究提供新的借鉴和参考。     

作物根系的解放

我们常听到这样一种说法:"作物的主要根系只分布在土壤表层20-30厘米范围内,在这30厘米以内进行耕作施肥最为有效,再深耕深施肥料作物利用就比较少了,就是要深耕也只能逐年加深,不要超出根系活动范围"。     

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。     

石质陡边坡薄层含根土体抗剪强度试验研究

通过对模拟的石质陡边坡薄层含根土壤在饱和含水率情况下的直剪试验,研究了含根量对不同深度饱和土壤抗剪强度的影响。分析结果为:对于石质陡边坡薄层土体,植物根系具有提高饱和土体抗剪强度的作用;含根量的变化对土壤黏聚力有很大影响,对内摩擦角影响相对较小;土壤的深度不同,植物根系对土壤抗剪强度的作用效应大小也有所不同。     

酸枣根系构型特征研究

对半干旱地区酸枣根系构型的研究结果表明:酸枣的根系水平分布可达300 cm,主要分布于0—60 cm范围内;60—240 cm范围根表面积和细根数量变化不大,二级侧根和细根分布比较均匀,在接近侧根末端,根长度、根表面积和细根长度数值明显增大,二级侧根数量增加。垂直方向根系分布可达120 cm,但主要分布在0—60 cm的土层中。0—60 cm土层含水量高,与根系在土层中的主要分布深度一致,因此,酸枣主要吸收土壤浅层和中层水分。尽管在深层土壤中细根的比例很少,但对酸枣吸收水分发挥着非常重要的作用,在干旱季节土壤浅层水分不足时,60 cm以下深层土壤中的水分能够维持酸枣的生存和生长。     

人工油松林根系层的水文作用

通过试验观测，黄河中游山地油松人工林根系层的分布规律是：０～４０ｃｍ土层内分布的根系占总根量的８２．３％，１７．７％的根系分布在４０ｃｍ以下的土层内；根系的累积量与剖面深度为幂函数关系。根系对非毛管孔隙的增强效应在０～１０ｃｍ土层内最明显，其值为１５．１％。根系对土壤容重和土壤入渗的改良效应随剖面深度逐渐增加而减弱。