紧实胁迫对不同类型土壤玉米根系时空分布及活力的影响

 【目的】明确不同土壤类型玉米根系时空分布、根系活力、玉米产量及其对土壤紧实胁迫的响应。【方法】采用微区桶栽,设计土壤类型和紧实度两因素试验,研究紧实胁迫下玉米根分布、活力及产量变化特征。【结果】紧实胁迫下玉米根形态指标（根干重、根长度、根体积和根条数）及产量均呈下降趋势,3类土壤上根形态指标大小和产量高低均表现为：潮土>砂姜黑土>黄褐土;根吸收活力（根总吸收面积、活跃吸收面积和根脱氢酶活性）及根系还原强度与根形态指标变化趋势一致,但比吸收表面、比活跃吸收表面随紧实度增加而增大。降低紧实度促进了单株根系干重、长度、吸收活力和产量的增加,尤其促进了20—40 cm 土层根长密度和根干重密度的增加,但单根的吸收能力呈下降趋势;3类土壤上玉米根系生长、根活力和产量对紧实胁迫的响应以砂姜黑土和黄褐土较为敏感。【结论】紧实胁迫严重限制了根系生长、分布和吸收功能以及产量形成,但根系并不是被动地忍受逆境的胁迫,而是积极主动地调节其生理代谢过程,以减缓紧实胁迫伤害,但缓解能力有限,且不同类型土壤上根系的响应程度与土壤本身理化性质密切相关。     

木薯间作玉米共生期间的作物生长及根系互作

【目的】探究不同间作模式对木薯和玉米共生期间的农艺性状、根系分布、土壤理化性状和根系养分含量的影响,为优化木薯间作玉米高产高效栽培技术提供理论依据。【方法】以华南9号食用木薯和特早熟糯玉808鲜食玉米为试验材料,设等行距、宽窄行单作木薯及木薯等行距间作1行玉米、宽窄行间作2行玉米共4个处理,对比分析二者共生期间的农艺性状、三维立体根系分布以及不同土层的土壤理化性状和根系养分含量。【结果】宽窄行的木薯和玉米地上部长势均优于等行距。宽窄行间作比等行距增产玉米21.1%。单株的玉米、木薯根系均以植株为中心水平对称,由里向外呈由密至疏分布;单株玉米根系呈上密下疏、上窄下宽分布,68.7%~77.3%根重、46.2%~49.4%根长、52.7%~59.3%根表面积聚集在玉米行两侧各宽10 cm、深10 cm土带内;单株木薯根系呈上密下疏、上宽下窄分布,细根的50.8%~61.4%根长、47.7%~57.2%根表面积聚集在木薯种茎基端线两侧各宽20 cm、深10 cm土带内,而粗根的35.7%~42.0%根长、39.3%~48.8%根表面积和35.9%~46.3%总根重聚集在木薯种茎基端线两侧各宽20 cm、种茎中线两侧各宽30 cm、深10 cm土块内。土壤碱解氮、速效磷钾及作物根系磷钾含量基本呈表层（0~10 cm） > 中层（10~20 cm） > 深层（20~30 cm）的分布规律,而作物根系氮含量则表现相反规律;土壤和木薯、玉米根系的氮磷钾含量基本呈间作 > 单作,其中,宽窄行间作玉米的绝大部分养分指标为最高。【结论】玉米和木薯根系虽穿插生长,但其密集生长带（块）互不重叠,为弱竞争关系,以宽窄行为优,且宽窄行木薯间作玉米有利于提高两者的根系养分、土壤养分含量和玉米产量,故生产中推荐宽窄行木薯间作玉米模式。     

莲雾根系形态和分布规律观察

以农科一号、农科二号莲雾为试材,观察莲雾根系在土壤中的分布与形态特征.农科一号、农科二号莲雾根系垂直根深均达80 cm;农科一号根系主要集中在20～60 cm的土层内;农科二号莲雾根系集中在0～40cm的土层内,直径在5 mm以下的根占总根数的绝大部分.以6年生农科二号莲雾为例,水平根幅为4.56m×2.88m,活性细根分布在距离根颈1.34～2.28 m之间.研究结果可为施肥等栽培措施提供依据.     

松嫩平原平展型和紧凑型玉米品种根系分布特征

采用土柱模拟栽培法与大田试验相结合的方法，对松嫩平原不同株型玉米的根系分布特征进行了比较。研究发现，平展型玉米和紧凑型玉米根干重最大值出现的时期不同，二根干重分别在吐丝后15d和吐丝后30d时达到最大值。成熟时紧凑型玉米根干重比平展型高12.2%。二根系垂直分布有明显的差异，在20cm以下的根干重比率，平展型玉米在19％以下，而紧凑型玉米高于23％。紧凑型玉米的深层根量较多，在深40－100cm土层内根干重比率比平展型高42.3%。二的根系水平分布也不同，紧凑型玉米根系水平分布较集中，在距植株0－10cm水平范围内，根系分布比率比平展型玉米高9.6%。紧凑型玉米土壤深层根量较多，水平分布集中，耐密植，是易获得高产的重要原因之一。     

玉米根系与环境条件的关系

据玉米根系的生长及分布特性,在一定的土壤水分范围内,根系生长与土壤水分状况之间有正相关关系;氮、磷、钾肥和微肥不同时期施用对玉米根系形态和分布有影响;在紧实土壤中根系伸长速度减慢、根变短变粗,而在轻质型土壤中根系变得细长;随玉米品种更替,根系体积、吸收面积和活跃吸收面积显著增加,且与产量呈正相关;温度和植物生长调节剂等都能对根系生长发育和生理活性产生一定影响。     

根系分隔和施氮对蚕豆/玉米间作体系根系分布和形态的影响

为西北1熟制灌区豆科/禾本科间作体系高产高效提供科学依据,于2007年在甘肃省农业科学院武威绿洲农业试验站设计了蚕豆/玉米间作体系的田间根系分隔试验,研究蚕豆/玉米2种作物间根系分隔和施氮对作物根系空间分布、根系形态的影响.采用根系行分隔法进行田间作物间根系分隔,并用根钻法采集根系.蚕豆和玉米根系主要分布分别在0～40 cm浅土层和0～60 cm土层,且间作玉米根系在60～120 cm比根系分隔的多,较深根系分布有利于玉米的后期竞争恢复生长.玉米根系可以占据蚕豆地下部空间,而蚕豆的根却较少到间作玉米的地下部空间.种间互作和施氮增加了玉米和蚕豆在纵向和横向2个尺度上的根重密度、根长密度、根表面积、根系体积.蚕豆玉米间作和施氮扩展了2种作物根系纵向和横向的空间生态位,改变了作物根系形态,从而增加了作物水分和养分吸收的有效空间.     

梯田埂坎杨树的根系分布研究

用三维坐标根系全部挖掘法对2种杨树的根系进行了研究.研究发现,2种杨树根系水平分布范围较大,垂直分布幅度较小,主要根系均集中在0～60 cm土层中,基本无垂直根,根系以水平根和侧根为主,对梯田作物产量会产生较大不利影响;因其根系较浅的特性,无法利用深层土壤中的水分和养分,不适宜作为梯田埂坎的造林树种,建议采用其它深根型、耐旱的灌木树种.     

不同抗旱类型冬小麦根系特征及其与产量的关系研究

研究了我国黄淮麦区6种抗旱类型不同的冬小麦品种(系),在自然降水条件下,大田不同土层中小麦根系特征及其对产量和产量构成性状的影响,结果表明:不同抗旱类型的冬小麦根系总量呈现显著性差异,而且在不同土层中分布的根量不同,根系总量主要集中在0²0 cm土层中。抗旱性强高产的品种,其根系干重中等偏上,且在土壤中的垂直分布状况为20 cm以下根系占总根系的25%左右。因此,在干旱半干旱地区根系干重过大且分布在020 cm土层中。抗旱性强高产的品种,其根系干重中等偏上,且在土壤中的垂直分布状况为20 cm以下根系占总根系的25%左右。因此,在干旱半干旱地区根系干重过大且分布在0²0 cm层的比例过高或根系过小,产量均较低。     

不同氮吸收效率玉米品种的根系构型差异比较：模拟与应用

 【目的】研究玉米根系构型及其在土壤中的空间分布与氮吸收效率的关系,并通过根系功能-结构模型将根系构型可视化。【方法】以玉米自交系氮高效478与氮低效Wu312为材料,在田间试验的基础上,通过对种子根和不同轮次节根扫描,并以实测根长结果为参数,在改进的根系功能-结构模型的基础上对根系形态进行模拟。【结果】氮高效自交系478的种子根和每一轮节根长度、根系形态,以及根系在土壤空间中的分布都优于氮低效自交系Wu312。从模拟的角度可以看出,478根系具有较大的生长速率和分支密度。对不同轮次节根的发生、生长和衰老规律研究表明,第1～3层节根仅占总根长的很小部分,其根长分别在播种后35、57和76 d左右达到最大值,随后开始衰老;第4层以后的节根发生时间集中,与植株进入快速生长期、吸氮速率迅速增加密切相关。第4层以后节根的根长均在播种后93 d左右达到最大值,随后开始迅速衰老。【结论】玉米根系形态及其在土壤中的时空分布差异是造成氮素吸收效率差异的重要因素。以根系长度为参数,可以利用根系功能-结构模型实现不同生长发育阶段的玉米根系构型差异的可视化。     

不同抗旱类型冬小麦根系特征及其与产量的关系研究

研究了我国黄淮麦区6种抗旱类型不同的冬小麦品种(系),在自然降水条件下,大田不同土层中小麦根系特征及其对产量和产量构成性状的影响,结果表明:不同抗旱类型的冬小麦根系总量呈现显著性差异,而且在不同土层中分布的根量不同,根系总量主要集中在0~20 cm土层中。抗旱性强高产的品种,其根系干重中等偏上,且在土壤中的垂直分布状况为20 cm以下根系占总根系的25%左右。因此,在干旱半干旱地区根系干重过大且分布在0~20 cm层的比例过高或根系过小,产量均较低。     

不同土层容重对玉米根系生长及土壤酶活性的影响

采用微区池栽和桶栽试验,研究了下层(20～40 cm,40 ～ 60 cm)土壤容重改变后,玉米根系生长、产量及生育期间土壤过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶、脲酶和碱性磷酸酶活性动态变化规律及其与微生物活性的相关性.结果表明,在玉米生育期内,玉米单株根长度和根干重、土壤过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶、脲酶和碱性磷酸酶活性呈单峰曲线,最高值均出现在吐丝期;且随着下层土壤容重增加呈递减趋势.各土层酶活性均随着土层的加深和本土层容重的增大而降低,同时也随着相邻土层容重的增大其降幅加剧;玉米穗粒数、粒重和产量也随着土壤容重的增加而降低.玉米生长期间,土壤酶活性变化受下层土壤容重和玉米生长发育的双重影响,玉米生育进程放大了容重对土壤酶活性的影响效果.     

饱和铵贮库施肥对玉米根系空间分布和氮素吸收的影响

采用根箱栽培研究饱和铵贮库(nitrogen depot with saturated ammonium,NDSA)施肥法对玉米根系空间分布和氮素吸收的影响.结果表明:饱和铵贮库施肥显著促进了玉米根系及地上部的生长,其根和地上部鲜质量分别增加了18%和37%;饱和铵贮库施肥法能使玉米根系围绕施肥点形成根球",其根系主要集中在离施肥中心点6~8 cm的土体中;饱和铵贮库施肥的玉米根、茎、叶的氮吸收量分别比常规施肥高43%、30%、31%,氮肥表观利用率提高了15%;饱和铵贮库施肥处理离施肥中心点6~8 cm土体中的铵态氮含量比常规施肥高出2倍以上,而硝态氮含量则减少1倍以上,表明饱和铵贮库施肥法可有效抑制铵态氮向硝态氮的转化.由此可见,饱和铵贮库施肥通过诱导根系生长、改变根系在土壤中的空间分布及构型,最终形成根球,并对铵的硝化进行有效抑制是其减少土壤氮素损失,大幅提高植物氮素利用率,促进植株生长的一个重要机制.     

加工番茄膜下滴灌根系分布规律的研究

研究了根区水分变化对加工番茄根系分布及产量、水分利用效率的影响.结果表明:滴灌条件下,加工番茄根系干物质主要分布在0～30 cm土层内;不同水分处理对根系干物重和根长密度的垂直分布有着显著影响.其中,调亏灌溉处理在60 cm以下土壤根系分布相对较高,且显著高于其它两个处理;根系水平分布的集中区域随土壤含水量的升高逐渐远离滴灌带,适水灌溉和充分灌溉处理根量水平分布无显著差异,但均显著高于调亏处理;研究也表明,灌前0～60 cm土层土壤含水量,以开花初期根区水分保持在60;～65;、开花座果期以75;～80;、结果期保持80;～85;,结果后期又降至60;～65;的田间持水量,根系发育健壮,单株结果数较多,根冠比较高,产量和水分利用效率最高.通过滴灌自动控制根区水分,用根钻法结合DT-SCAN图像分析技术来研究大田加工番茄根系分布规律是一种可靠的方法.     

冬小麦干旱胁迫下不同土层根量分布与产量的关系

对河北省农林科学院旱作农业研究所培育的5个冬小麦新品系进行控水试验,采取小型土体统体隔离法收集小麦根系,结合根系空间上的分布,在小麦扬花期分别对0-40 cm、40-80 cm和80-120 cm土层取样测根系干重,在小麦蜡熟期收获后测产。对不同土层不同品系根重与产量的关系进行了相关分析。结果表明：0-40 cm、40-80 cm和0-120 cm土层根系干重与产量均呈负相关,但相关性不显著;80-120 cm土层根系干重与产量呈正相关,且达0.05显著水平。进一步证明干旱胁迫下,冬小麦主要利用土壤深层水分,主要是深层根系对产量起作用,浅层和中层根系作用不大,且根系总量与产量关系也不大。     

不同质地土壤对玉米根系生长动态的影响

 采用池栽方式对轻壤土、中壤土和轻粘土上玉米根系状况进行了研究。结果表明,3种质地土壤对玉米根系的形态、分布、生长具有很大影响。玉米根系弯曲度、平均根径的大小均为轻粘土＞中壤土＞轻壤土,轻壤土中玉米根系上部有更多的支根但下部支根较少;拔节期,玉米根系的垂直和水平分布在轻壤土中范围最广,轻粘土中最小。大喇叭口期之后3种质地土壤玉米根系的分布范围无明显差异。轻壤土、中壤土、轻粘土随着土壤中物理性粘粒的增加,根量在上层土壤中所占的比例加大。轻壤土中玉米根系生长表现为"早发早衰",拔节期前,根系生长速率大于中壤土和轻粘土,吐丝期根量达到最大值,之后开始衰老。轻粘土玉米的根系则呈现出"晚发晚衰",拔节期前根系生长缓慢,灌浆期根量才达到最大值,灌浆至成熟期根系衰老的速率远小于轻壤土和中壤土。中壤土中根系在玉米整个生育期平均生长速率和根量的最大值显著高于轻壤土和轻粘土。     

垄膜集雨对陇东旱塬苹果根系分布及土壤性状的影响

为探明黄土高原旱塬区垄膜集雨措施对苹果根系及土壤性状的影响,以9 a生苹果树为试材,结合田间调查和室内测量的方法,研究垄膜集雨保墒条件下果树根系分布及土壤性质的变化特点。结果表明,垄膜和清耕处理苹果根系水平分布特征相似,垂直分布有明显差异。清耕条件下,富士苹果根系主要分布在距离主干30~150 cm内的20~80 cm深土层中,以40~60 cm土层分布最多;而垄膜集雨处理根系主要集中在 0~20 cm 土层中,占根系总量的48.18%,随着土壤深度的增加,根系生物量减少,表现出根系上浮现象;垄膜和清耕处理土壤体积质量与总根长、根系生物量、根系表面积、根长密度均呈极显著负相关,而土壤含水量与根系各指标呈极显著正相关;垄膜处理下,0~40 cm土壤体积质量明显降低,而土壤含水量显著提高。     

不同灌溉方式的棉花根系在土壤中的分布特征

本文用冲根法,研究了常规沟灌、膜下滴灌和膜下渗灌三种灌溉方式棉花根系的干重、数量、在土壤中的空间分布特征和根系构型.结果表明:根系总重量、主根重量、侧根重量均是常规沟灌>膜下滴灌>膜下渗灌;根条数量侧是膜下滴灌>膜下渗灌>常规沟灌;常规灌溉棉花侧根数量在土壤中主要分布在0-40cm土层,占总根数量的73.7%,以10-20cm土层根数量最多.膜下滴灌和膜下渗灌棉花根系主要分布在0-20cm土层,占总根数量的68.3%-76.8%,其中0-10cm土层占侧根总数的42.6%-43.7%;常规沟灌棉花根系在土壤中的平面几何构型呈"垂直断面伞型"或"扇型".膜下滴灌棉花根系朝滴灌带和膜内侧方向的根系多而密集,其它方向的根系相对较少,呈极不对称构型.膜下渗灌棉花根系的二维平面几何图像呈"马尾巴型".     

玉米不同耐旱性品种根系构型和动态建成研究

以不同耐旱性玉米为试验材料,利用根箱冲洗根系的方法进行取材,研究并比较不同耐旱性玉米根系在黑土中的构型分布和动态建成。结果表明:在整个生育期内,耐旱品种较不耐旱品种根系干重大,根系相对发达;耐旱品种玉米根系在水平方向和垂直方向上的分布广,平均单株占有空间大,深层土壤中的根干重以及深层土壤中的根重占总根重的比率大,深层根系优势明显。     

磷肥施用深度对夏玉米产量及根系分布的影响

【目的】探明华北平原区磷肥施用深度对夏玉米产量及根系分布的影响。【方法】采用大田试验和土柱试验方法。大田试验设不施肥（CK）、常规垄侧施磷（T-side）、8 cm土层施磷（T-8）、16 cm土层施磷（T-16）、24 cm土层施磷（T-24）以及3层（8、16、24 cm土层）均匀施磷（T-all）处理,研究其对夏玉米产量、养分吸收量的影响。土柱试验,研究8 cm施磷（P 8）、16 cm施磷（P 16）、24 cm施磷（P 24）以及3层均匀施磷（P-all）对夏玉米根系分布的影响。【结果】大田试验结果表明,磷肥不同施用深度显著影响夏玉米产量,玉米籽粒产量依次为T-24处理>T-all处理>T-16处理> T-side处理>T-8处理>CK,T-24处理玉米产量较T-side处理提高了10%,差异显著。玉米地上部磷素累积量在八叶期、吐丝期、收获期分别以T-side处理、T-8处理、T-all处理最高。随着磷肥施用深度的增加,玉米收获期氮素吸收量呈现显著增加趋势。土柱试验结果表明,玉米根系长度以P 24处理最高,与CK、P-all和P 8处理相比分别提高了68%、18%、17%,差异均达显著水平。玉米根系在磷肥施用点处集中生长,磷肥深施有利于玉米根系向土壤深层生长。【结论】磷肥深施能够诱导根系向深层生长,显著提高夏玉米产量。本试验条件下以磷肥集中施在24 cm土层最好。     

深松结合不同施肥方式对春玉米根系时空分布特征的影响

【目的】阐明深松结合不同施肥方式对东北春玉米根系时空分布特征的影响。【方法】2011-2012年,采用2年田间定位试验,设置常规模式(农民习惯栽培模式,对照,T1)、深松模式(T2)、深松+氮肥深追模式(T3)、深松+氮肥深追+增施有机肥模式(综合培肥模式,T4)4个处理,在玉米主要生育期采集0～10,10～20,20～30,30～40,40～60cm土层根系样品,利用WinRhizo根系分析系统获取根长、根表面积与根系平均直径,同时测定各生育期玉米根系干质量及成熟期籽粒产量与地上干物质量。【结果】2011-2012年,随着生育进程的推进,玉米的根系干质量、根长、根表面积均呈先增加后降低的单峰曲线变化,并在吐丝期达到最大值;根系平均直径总体呈现缓慢增加或保持平稳的变化趋势。不同处理对各生育期玉米的根系干质量、根表面积和根长有着不同程度的影响,以吐丝后期各指标的变幅较为明显,但各指标年际间的差异并不显著。与常规处理相比,深松处理对根系干质量、根长及根表面积的影响并不显著;深松+氮肥深追处理对根系生长的促进作用主要集中于吐丝期之后,而综合培肥处理从6展叶期起对根系生长就有显著的促进作用,总根系干质量、总根长及总根表面积显著增加,根系平均直径大幅度降低。在各生育期,根系干质量、根长、根表面积和根系平均直径随着土层深度的增加呈现逐渐降低并趋于平缓的变化趋势,其中深层(30～40和40～60cm)土壤中的根系生长对深松+氮肥深追与综合培肥处理的响应较为敏感,特别是综合培肥处理各指标的变化更为显著,在成熟期,与常规处理相比,综合培肥处理30～40和40～60cm土层根系干质量的增幅分别为91%和72%,根长的增幅分别为68%和130%,根表面积的增幅分别为128%和87%。2011-2012年,与常规处理相比,深松处理对玉米籽粒产量和地上干物质量的影响不显著,深松+氮肥深追处理和综合培肥处理玉米籽粒产量及地上干物质量显著增加,增幅分别为8.92%,16.1%和9.21%,17.7%。【结论】深松配合氮肥深追有利于根系干质量的增加,促进了根系纵深分布,并获得了较高的玉米产量。在此基础上增施有机肥对玉米根系生长的促进作用更为显著,更有利于根系干物质的积累与"纵向延伸"根系构型的形成,从而保证了其更高的玉米产量。