棉花根系的生长特性及其与栽培措施和产量关系的研究 Ⅰ棉花根系的生长和生理活性与地上部分的关系

棉花主根长度、粗度及根重增长动态均随生育进程呈S型曲线变化规律。主根粗度及根重的垂直分布随土壤深度变化呈负指数曲线型变化趋势。棉株根系绝大部分(80.6％～95.4％)集中于0～30cm耕层内。根系伤流量随生育进程呈低一高一低变化,以盛蕾期最高;根系总吸收面积及活跃面积均随生育进程而增加。根系生长与地上部生长之间存在显著或极显著的线性回归相关关系,根系生长是一个地上部与地下部相互影响,相互促进的统一过程。地膜棉与露地棉相比较,表现主根长、入土深,主根粗度增加,根重增多,生理活性明显增强,根系横向分布广,根群分布浅。地膜棉根量的增长速度在生长前期比露地棉大,尤在7叶期前更为明显,生长后期则比露地棉小。这些特点是地膜棉植株健壮及高产的重要生物、生理基础。     

间套作条件下人物根系数量与活性的空间分布及变化规律研究：Ⅱ．间作早春玉米根系数量与活性的空间分布及变化规律

本文在冬小麦||早春玉米／夏玉米条件下，研究了麦田间作地膜覆盖早春播种玉米（简称早春玉米）根系数量与活性的空间分布及变化规律，主要结果：（1）间作地膜覆盖早春玉米拔节期根深100cm左右，大口期140cm左右，乳熟期达到最大根深160cm左右。（2）随生育进程推进，根量与根重密度基本呈小→大→小变化；根系数量及重量密度在垂直土体中呈“T”型分布，0－20cm为高密度层，20－40，40－80cm为中密度层，80－120cm为低密度层，120－160cm为稀密度层。根系相对稳定后，约有75％的根干重分布在0－20cm土层，85％左右在40cm以上，95％左右在80cm以上。（3）根系含水率在垂直空间呈上低下高趋势，随生育期推进，含水率呈下降趋势。（4）根系活性与根量相反呈倒“T”型分布，根系活性随生育进程推进，呈减低趋势，且活力高低点又呈下移变化，拔节期20－40cm根系活性较高，大口期40cm以下较高，乳熟期和成熟期以80cm以下较高。（5）根系TTC还原总量及总量密度随生育进程推进呈低→高→低变化。以大口期为高。上下又呈“T”型分布，0－20cm为高量高密度区，20－80cm为中量中密度区，80－120cm为低量低密度区，120－160cm为稀量稀密度区。（6）成熟期20cmc以下土层根系活性具有反弹上升现象。     

大豆根内胞囊线虫的时空动态研究

于2006-2007年田间自然生长条件下,研究大豆苗期(7~37 d)胞囊线虫(4号生理小种)在根系的时空分布动态。结果表明,大豆胞囊线虫分布与根系生长状况有密切关系。出苗后7 d已有线虫侵入根内,随着根系生长发育,单位根长线虫数以及线虫总数增多,单位根长内线虫数量呈S型曲线变化。随着出苗后天数的增加,主根和侧根内线虫数量变化呈相反趋势,其中主根内线虫密度减少,侧根内线虫密度增加至相对稳定值。随着土层的加深,主根和侧根内线虫密度差异减小;5~15 cm土层根系内线虫数量及其所占比例均最大。说明苗期大豆胞囊线虫主要分布在5~15 cm土层。     

间套作条件下作物根系数量与活性的空间分布及变化规律研究 Ⅱ.间作早春玉米根系数量与活性的空间分布及变化规律

本文在冬小麦‖早春玉米 /夏玉米条件下 ,研究了麦田间作地膜覆盖早春播种玉米 (简称早春玉米 )根系数量与活性的空间分布及变化规律 ,主要结果 :(1)间作地膜覆盖早春玉米拔节期根深 10 0cm左右 ,大口期 140 cm左右 ,乳熟期达到最大根深 160 cm左右。 (2 )随生育进程推进 ,根量与根重密度基本呈小→大→小变化 ;根系数量及重量密度在垂直土体中呈“T”型分布 ,0～ 2 0 cm为高密度层 ,2 0～ 4 0、 4 0～ 80 cm为中密度层 ,80～ 12 0 cm为低密度层 ,12 0～ 160 cm为稀密度层。根系相对稳定后 ,约有 75 %的根干重分布在 0～ 2 0 cm土层 ,85 %左右在 4 0 cm以上 ,95 %左右在 80 cm以上。 (3)根系含水率在垂直空间呈上低下高趋势 ,随生育期推进 ,含水率呈下降趋势。 (4 )根系活性与根量相反呈倒“T”型分布 ,根系活性随生育进程推进 ,呈减低趋势 ,且活力高位点又呈下移变化 ,拔节期 2 0～ 4 0cm根系活性较高 ,大口期 4 0 cm以下较高 ,乳熟期和成熟期以 80 cm以下较高。 (5 )根系 TTC还原总量及总量密度随生育进程推进呈低→高→低变化 ,以大口期为高。上下又呈“T”型分布 ,0～ 2 0 cm为高量高密度区 ,2 0～ 80 cm为中量中密度区 ,80～ 12 0 cm为低量低密度区 ,12 0～ 160 cm为稀量稀密度区。 (6)成熟期 2 0     

烤烟根系构型及动态建成规律的研究

采用根箱法和大田根土切片法,结合CID-600图象分析系统对烤烟根系构型和动态建成规律进行了研究,结果表明,烤烟根系生物量随土层深度增加呈指数递减,以0~20 cm土层中的最高;不同生育时期根系构型均呈“T”型,主要由一级侧根决定,其分布的角度范围为0~90°,其生物量集中在20°~50°区间,占总量的60.7%,二级侧根数量     

应用根系生态位指数研究不同灌溉量棉花根系分布特征

 利用根系生态位指数（root ecological niche index , RENI）研究膜下滴灌不同灌溉量下棉花根系分布特征,并将RENI与根系各参数（根干重、根长、根体积、根表面积）相比较,为描述根系分布提供更准确的参数。试验结果表明：（1）RENI与根系各参数有良好的相关性（r²>95%）,可以反映棉花根系的分布。灌溉量较少情况下,根体积对RENI的贡献率最大,根干重贡献率最小;充分灌溉条件下,根体积对RENI的贡献率最小,根干重最大。（2）RENI在土壤中呈偏正态分布,0～40 cm土层的RENI占总RENI的86.8%。（3）膜间裸地的根系分布主要受棉花生物学因素的影响,距离棉株越近,根系分布越多。     

苹果根系构型的演化

为了明确苹果根系构型的建造规律,以不同树龄的寒富苹果为试材,采用壕沟法和扇面挖掘法对苹果根系构型的演化进程进行了观察,结果表明:当树龄达到5年生时,根系的分布模式就已经建立起来,定植后6～8年时根系密度和生物量达到最大,根系构型基本确立,8年以后主要进行根系更新及根类组成的调整.苹果根系在土壤中也表现出明显的层次结构,地表以下10～15 cm属于根系分布的极不稳定层,地表以下15～40 cm为根系密集层,40 cm以下土层仅有极少量的根系发生.树冠结构的变化一定程度上可以反映根系构型的状况.苹果根型属于水平根和斜生根组成的复合根型.     

氮肥对棉花根系载铃量的效应研究

本文研究了不同氮肥水平条件下棉花根系生理活性的变化与根系载铃量的特点。结果表明,氮肥能提高棉花根系干重和根系的生理活性,不同氮肥水平下又以N150kg/hm~2的根系生理活性较高;0～15cm耕层的根系为根系干重和根系生理活性的活跃层,其根干重占总干重的90％以上,根系生理活性占总量的70％～90％;不同氮肥水平下,也以N150kg/hm~2单株成铃较多;根系载铃量、根系载荷能力、根活性载铃量、根活性载荷能力也以N150kg/hm~2处理稍高,而且全生育期中较为平衡。     

棉花膜下滴灌根系发育规律的研究

研究了棉花常规灌溉、干播湿出和冬灌 +滴灌三种处理根系分布规律。结果表明 ,干播湿出棉花根量较少但须根量较大 ,根冠比较小 ,根系入土浅 ,生长发育提前。滴灌棉花浅层根系分布量增多 ,干播湿出尤其明显。地膜覆盖棉花膜内根系的分布量显著高于膜间的根系分布量。干播湿出棉花窄行根量较高 ,而常规灌溉和冬灌 +滴灌处理由于根系间对空间、养分和水分的竞争作用 ,窄行根系的分布量低于膜间和膜内根量之和。干播湿出在花铃期铃重、根系载铃量显著高于其它处理 ,生育期比其它处理提前 ,表现较大增产优势     

不同土壤水分条件下冬小麦根系分布规律研究

为了探讨不同土壤水分条件下冬小麦根系在土壤深度中的分布规律,为精细化农田灌溉提供技术支撑.采用池栽定量灌溉的方法,在冬小麦的几个主要生长发育期进行0～10 cm,10～20 cm,20～30 cm土壤层次的根系鲜重、干重测定并计算不同层次土壤中的根系占整个根系干重的百分数.结果表明0～10cm土壤中根干重占总重80％以上,10～20cm土壤中根干重占总重10％以上,20～30cm土壤中根干重占总重5％左右.小穗型品种山农20根干重顺序孕穗期是轻度干旱＞水分过量、干旱和适宜水分,开花期是适宜水分＞轻度干旱＞水分过量＞干旱.大穗型品种山农21根干重顺序孕穗期是适宜水分＞水分过量＞轻度干旱＞干旱,开花期是适宜水分＞水分过量＞轻度干旱＞干旱.在干旱型生产上多采用小穗型品种,根系强大,可减轻干旱危害,小麦全生育期生产上以灌溉水为宜.     

不同种植模式下棉花品种蒸腾速率和根系分布研究

本文重点研究了不同种植模式下不同棉花品种的蒸腾速率、根系生长特性和空间分布规律.结果表明,棉花品种本身对蒸腾速率具有比较大的影响,同时,同一株棉花的叶序叶直接影响到其蒸腾速率.棉花的根系具有比较明显的空间分布,在苗期,棉花大部分根系分布在0～40cm土层,大部分侧根的分布范围在0～20cm.同时,棉花根系特性还受到种植模式的影响,地膜覆盖能够促进棉花根系的生长,除此以外,根系生长特性还与棉花品种有关.在几个供试的棉花品种中,中棉所35的根系生长速度最快.     

麦棉两熟双高产条件下麦棉复合根系生长的时空动态分布

在麦棉两熟双高产条件下,以单作棉和单作麦为对照,利用根钻与DT-SCAN扫描相结合的方法研究麦棉复合根系群体生长的时空动态分布,结果表明,套作棉和单作棉的根长和根长密度、根表面积以及根系平均直径均随生育进程呈单峰曲线,套作棉40 cm以下各土层根系根长和根长密度、根表面积的衰退速率在盛花期后明显低于单作棉,根系     

条带深松对不同密度玉米群体根系空间分布的调节效应

为探究条带深松耕作(SS)对密植玉米群体根系空间分布与容纳量的调节效应,本试验设置3个种植密度(低密：4.50万株 hm^-2、中密：6.75万株 hm^-2、高密：9.00万株 hm^-2),以土壤免耕(NT)为对照,利用小立方原位根土取样器,通过“3D monolith”根系空间取样方法,比较研究玉米个体与群体根系的空间分布对种植密度与土壤耕作方式的响应。结果表明,单株根长受种植密度影响显著,在0~50 cm土层中(每10 cm为一土层),高密种植的单株根长较低密种植减少110.31、43.18、15.73、10.49和17.45 m;在高密种植条件下,与土壤免耕比,条带深松耕作增加20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm土层中的单株根长13.32%、19.80%、47.20%;单株根干重与单株根长的变化一致。种植密度对群体总根长的影响不显著,却显著影响群体根系的空间分布。与低密种植比,高密种植的植株中心根长密度在0~10 cm、10~20 cm土层中分别降低3.82 cm cm^-3、0.62 cm cm^-3,但植株之间的根长密度在0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm土层中分别增加1.13 cm cm^-3、0.18 cm cm^-3、0.06 cm cm^-3、0.05 cm cm^-3;在高密种植条件下对土壤进行条带深松耕作,与土壤免耕比,植株中心的根长密度在0~10 cm土层中降低16.10%,在10~20 cm、20~30 cm土层中却分别增加47.45%和13.37%,植株之间的根长密度在20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm土层中分别增加50.26%、30.72%和106.15%;条带深松耕作显著提高密植玉米群体下层根系的容纳量。高密条件下条带深松耕作增加了群体根干重、深层根系量、植株间根系分布及根表面积,进而增加了地上部群体叶面积指数及地上部干重,最终促进产量显著提高。说明密植群体通过条带深松耕作改善了群体的根系空间分布,减弱了上层根系的拥挤,通过增加深层土壤根系量及植株之间根系量增加了群体根系容纳量,发挥了密植群体根系功能,实现了密植群体的高产。     

不同密度对棉花根系生长与分布的影响

 利用根钻挖掘法研究了大田条件下6个种植密度对棉花根系生长分布的影响。结果表明：1.5万～8.7万株·hm^-2密度水平根干物质质量密度、根长密度在吐絮之前持续增加,而10.5万株·hm^-2处理在盛铃期后出现下降。在盛蕾期至初花期,棉花根干物质质量密度、根长密度均随种植密度的增加而增大;在盛花期至吐絮初期,根干物质质量密度以3.3万株·hm-2处理最高,3.3万～10.5万株·hm^-2处理根长密度显著高于1.5万株·hm^-2。根系垂直分布结果表明,0～30 cm土层内的根干物质质量和根长分别占所测土体中根量的67.80%～97.44%和54.01%～93.33%。低密度处理（1.5万株·hm^-2、3.3万株·hm^-2）的浅层（0～20 cm）根干物质质量密度和根长密度在盛蕾期均低于其它处理,深层（30～60 cm）根干物质质量密度和根长密度在初花期至盛铃期低于其它处理。吐絮初期,各密度处理根长密度在深层土壤有显著差异。     

秸秆覆盖对农田土壤水分及玉米生长的影响

秸秆覆盖的土壤剖面含水量与裸地显著不同,与前者相比,裸地土壤水分无明显的层次性变化,受降水及蒸发等因子影响明显。由于覆盖状况和土壤物理性质不同,土壤水分变化幅度也有明显差异,秸秆覆盖土壤水分含量较高,玉米拔节期0~40cm土层达到18%。苗期根长小并主要分布在0~30cm土层,孕穗期和灌浆期根长大大增加,主要分布在0~60cm和0~90cm土层。秸秆覆盖可以显著地增加土壤水分利用率和蓄水量,促进玉米根系生长,提高玉米单产32.1%。     

当年施肥对生土地棉花地上部生产力及根干物质质量垂直分布的影响

为探求生土地当年最佳施肥方式,快速提高棉花地上部生产力并改良根干物质质量垂直分布,试验连续2年以黄土母质生土为供试土壤,采用根管土柱法,研究不同肥料(N,P,NPK,有机肥,不施肥对照(CK))、不同施肥深度(0~20 cm,40~60 cm,80~100 cm土层)对棉花(Gossypium hirsutum)茎叶干物质质量、棉铃干物质质量及根干物质质量垂直分布的影响。结果表明,所有处理中,以有机肥深施40~60 cm处理的茎叶和棉铃的干物质质量最大,其次为NPK肥深施40~60 cm处理,二者差异显著(P0.05);以含P肥深施40~60 cm处理的根干物质质量较大,且40 cm以下根层的分布比例较大;所有处理均以0~20 cm层的根分布比例最大,约占0~100 cm总根干物质质量的40%~80%。总的来看,当年生土地棉花冠￣根系统的最佳肥料运筹是有机肥深施40~60 cm。     

两种根系采样方法的对比及冬小麦根系的分布规律

用挖坑冲洗法和改良根钻法研究了耕层（0~30cm）和1m土体内冬小麦根系生物量及其空间分布。研究结果表明,用根钻在垄上、垄间和与垄相切3个位置取样的采样方法较挖坑冲洗法优越。冬小麦根系总量一般在抽穗前后达到最大,一般为2.5~3.5 t/hm2。收获期的总根量一般为2.0 t/hm2左右。严重的氮素短缺、干旱和盐分胁迫条件下,灌浆期的根总量明显减少,但深层根系比例相对较大。然而,从单穗平均根量来说,并不一定减少,连续5季不施氮肥条件下的单株根量甚至可能是水肥充足处理单株根量的1.5~2.0倍。水肥适宜条件下,抽穗期以后根系在土壤剖面中的分布从上而下大致每10cm减少一半,总根量可用公式 （R为总根量,y1为0~10cm土层的根量,单位：t/hm2）近似表示。     

高产栽培条件下种植密度对不同类型玉米品种根系时空分布动态的影响

以平展大穗型品种鲁单981 (LD981)和紧凑中穗型品种鲁单818 (LD818),比较研究了不同种植密度下根系时空分布动态,以期为玉米品种的选育和高产栽培提供理论依据。结果表明, 随生育进程,2个品种的根系总体积、总表面积、活跃吸收面积与总干重均呈先升后降趋势,多为开花期至乳熟期达最大。随种植密度递增,LD981和LD818的根层数与数量、总体积、总表面积、活跃吸收面积以及水平与垂直方向各分布区域的干重均呈递减趋势,LD981的递减速率明显大于LD818。生育期内,不同种植密度下LD981和LD818的根系干重水平方向0~6 cm、6~12 cm和12~18 cm分布表现为高密度区、中密度区和低密度区; 垂直方向0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm和60~80 cm土层分别表现为高密度层、中密度层、低密度层和稀密度层; LD981水平方向0~6 cm范围根系干重所占比例比LD818的低2.96%,6~18 cm则高14.33%,垂直方向0~40 cm土层根系干重所占比例前者比后者高3.71%,40~80 cm土层则低35.97%。本研究说明不同类型玉米品种对根系伸展空间方向和大小的要求存在差异,平展大穗型品种LD981单株根量多,吸收能力强,根系分布较浅,对种植密度递增导致的水平方向空间受限制的反应更为敏感,宜适当增大株距稀植; 紧凑中穗型品种LD818单株根系呈现“横向紧缩,纵向延伸”的特点,更能适应随着种植密度递增导致的水平方向空间受限制的“拥挤”,宜适当减小株距密植。     

种植方式对寒地冬小麦土壤水分利用及产量的影响

为明确不同种植方式下寒地冬小麦土壤水分效应对根系形态及产量形成的影响,试验采用垄沟播种和传统平播,对黑龙江省冬小麦的土壤水分及产量进行了研究。结果表明:小麦生育中后期沟播土壤水分显著高于平播,分蘖初期20~30cm、30~40cm、40~50cm沟播下土壤体积含水率显著高于平播种植方式,分别提高9.87%、7.82%、4.17%;沟播塑造了较优的根系形态,提高了土壤水分的利用状态,灌浆中后期灌浆速率增加,显著提高粒重,较平播产量提高14.10%,产量增加553kg/hm²。沟播是寒地冬麦区较为安全理想的种植模式。     

生物降解膜应用对麦(油)后直播棉土壤理化特性与棉花生长及产量的影响

2016—2017年在大田条件下，设置不覆膜(CK)、普通聚乙烯地膜(PM)覆盖、生物降解膜(AM、BM）覆盖4种不同方式，进行随机区组试验，2016年研究降解膜应用对麦后直播棉生物量累积及产量的影响，2017年研究其对土壤理化特性与棉花生物量及产量的影响。结果表明，与CK相比，地膜覆盖处理均显著提高0~20 cm土壤平均含水量和温度，苗期和蕾期土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量增加，且苗期以PM处理较高而蕾期以BM处理较高；BM处理的土壤有机质含量增加而PM与AM处理降低。与CK相比，地膜覆盖处理土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和中性磷酸酶活性苗期降低而蕾期增加，地膜覆盖处理间，苗期以PM处理较高，蕾期以BM和PM处理较高。地膜覆盖处理棉花生物量快速累积起始期和结束期提前、最大生物量及快速累积速率增加且以BM累积特征值较优化。地膜覆盖显著提高了麦（油）后直播棉的子棉产量与霜前花率，且以BM处理较高。综上，生物降解膜覆盖改善土壤理化特性，促进麦（油）后直播棉的快速生长，从而提高产量和霜前花率。