刺槐和侧柏人工林有效根系密度分布规律研究

通过分层分段挖掘法 ,对 13龄刺槐、侧柏人工林 ,根区有效根长密度和根重密度的空间分布进行了研究 .结果表明 ,尽管刺槐根系分布深度是侧柏的 2倍多 ,但平均有效根长密度只有侧柏的 4 4 .5 % .在垂直方向上 ,两树种有效根系主要分布在 0～ 6 0 cm土层内 ,然而最大有效根长密度却均位于距地表 0～ 30 cm以内 .其中 ,刺槐 0～30 cm区域内有效根长占总有效根长的 5 1.5 8% ,侧柏占 5 8.38% ;刺槐有效根干重占总有效根干重的 6 3.0 1% ,侧柏占 71.0 9% ;两树种根系密度分布均随土层深度增加而呈指数形式递减 .在水平方向上 ,刺槐有效根系密度呈二次抛物线型分布、最大有效根长或根密度以距树干 30～ 90 cm处最大 ;侧柏有效根系密度则随着距主干距离的增大而减小 .非线性参数拟合分析表明 ,采用 RD=EXP A+BX +CZ 函数模型 ,能较好地反映人工林根系密度的空间分布     

干旱区绿洲灌溉条件下不同树龄轮台白杏根系的空间分布

采用田间分层挖掘法和图像扫描分析法,研究了干旱区绿洲灌溉条件下不同树龄轮台白杏根系的空间分布特征.结果表明:轮台白杏的根系主要由细根(d≤1 mm)构成,中粗根(1＜d≤2 mm)和粗根(d＞2 mm)所占比例较小,树龄5 a、10 a和15 a轮台白杏细根长度分别占根系总长度的90.9％、88.4％和79.9％.随树龄延长,根长密度增加,不同径级根长密度均为15 a＞10 a＞5 a.在垂直方向上,轮台白杏的根长密度呈现出先增加后减小的分布趋势,且各土层根系干质量密度差异显著,树龄5a、10 a和15 a轮台白杏根系干质量密度分布较集中的区域分别为距离树干200 cm以内的30 ～ 80 cm、30～100 cm和30～100 cm深度土层,轮台白杏根系的水平分布特征为距离树干越远根系干质量密度越小,且距树干不同距离处的差异显著.从减小相邻树行间树体根系的交错重叠和降低水肥竞争的角度考虑,在干旱区绿洲灌溉条件下,轮台白杏的栽植行距应≥6 m.     

不同耕作措施对冬小麦根系时空分布和产量的影响

在田间定位试验的基础上,研究了内陆河绿洲灌区不同耕作措施对冬小麦根系时空分布和产量的影响.结果表明:免耕秸杆覆盖(NTS)和免耕立茬(NTSS)措施下冬小麦根系总干重和总根长都大于传统耕作(T),且差异显著;开花期各处理总根干重和总根长都达到最大,之后开始下降;NTS和NTSS处理0～10cm土层的根长密度和根干重密度显著高于T处理,表现出根系表层分布的特征;拔节期, NTS、NTSS和NT处理10～30cm的根长密度和干重密度都小于T,而拔节后NTS 和NTSS各土层根长密度和根干重密度增长幅度大于T.产量研究结果表明,NTS和NTSS能显著提高冬小麦产量,与T 相比,产量分别提高16.84%～30.59%和12.76%～24.32%.     

梯田埂坎立地植物根系分布特征及其对土壤水分的影响

在标准株选择的基础上,采用整株挖掘法研究活性根的特征,采用旱季0～200cm土层土壤水分定点观测的方法观测土壤含水量,并籍此计算土壤水分相对亏缺值来描述梯田埂坎附近土壤水分的变化。研究显示,4个植物种在根系深度、生物量和根长分布、对土壤水分的影响方面具有不同的特征。柽柳根系深达757cm,根系生物量和根长在0～100cm土层范围内均匀减少。但粗根在整个根系中占支配地位,细根的生物量和根长主要集中在0～40cm土层中。杞柳根系分布在0～40cm土层中,占全部根系生物量的86．0％。但粗根占绝对优势。40cm以下土层中(杞柳根系分布的最大深度为305cm)根系生物量和根长逐渐下降,但细根长度超过粗根。杞柳的部分根系分布高于着生平面,而且这部分根系中细根占绝对优势。柠条的根系分布特征与杞柳相似,但粗根的比例大于杞柳。新疆杨根系分布较浅,最大深度仅为136cm。在0～40cm土层中,新疆杨根系生物量占总根系生物量的77．2％。60cm土层以下根系生物量急剧下降,根长在80cm以下同样急剧减少。在新疆杨的整个根系分布层中,虽然粗根在生物量上占优势,但细根长度远大于粗根。研究结果还显示,栽植不同植物种的埂坎附近水平范围内存在明显的土壤水分亏缺。柽柳埂坎、杞柳埂坎、拧条埂坎、新疆杨埂坎的水分亏缺范围分别为230cm,437cm,274cm和399cm。垂直范围内,在4个测点均有一个土壤水分从表层往下增加的土层,该层在30～70cm范围内变化,只是随距埂坎的距离和植物种不同而不同。增加层以下,土壤水分开始持续下降至70cm到200cm土层,具体的下降深度也因植物种和距埂坎的距离不同而不同。建议,(1)根系深、对土壤水分影响较小的柽柳是黄土高原地区较为理想的农林复合树种;(2)杞柳应栽植在梯田软硬埂的结合部,约在梯田埂坎高度的1／3到2／3处,并且采取及时平茬和秋粮作物配置的方法调控系统的竞争关系;(3)柠条可采取与杞柳相似的栽植和调控办法;(4)根系分布浅、对水分影响较大的新疆杨,除栽植在埂坎顶部外成活比较困难,不是合适的埂坎栽植树种。     

青杨人工林根系生物量、表面积和根长密度变化

在植物生长季节,采用钻取土芯法对秦岭北坡50年生青杨人工林根径≤2 mm和2～5 mm根系的生物量、表面积和根长密度进行测定.结果表明：在青杨人工林根系(＜5 mm)中,根径≤2 mm根系占总生物量的77.8%,2～5 mm根系仅占22.2%;根径≤2 mm根系表面积和根长密度占根系总量的97%以上,而根径2～5 mm根系不足3%.随着土层的加深,根径≤2 mm根系生物量、表面积和根长密度数量减少,根径2～5 mm根系生物量、表面积和根长密度最小值均分布在20～30 cm土层.≤2 mm根系生物量、表面积和根长密度与土壤有机质、有效氮呈极显著相关,而根径2～5 mm根系的相关性不显著.     

小麦和玉米根系取样位置优化确定及根系分布模拟

为了确定小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zea mays)根系的最优取样位置和更准确地模拟根长密度在土壤剖面的分布, 在冬小麦和夏玉米的灌浆后期, 采用根钻法取样, 比较了不同取样位置对根系分布的影响; 采用Gerwitz和Page模型对根长密度的分布进行了模拟。结果表明, 冬小麦行间和行上取样在0-10 cm土层根长密度差异显著, 在10 cm以下土层差异减少。在确定根长密度分布的取样中, 在0-20 cm土层应考虑根长密度分布的空间差异, 即行上密度大于行间密度; 而在20-100 cm土层, 需要考虑行间根长密度大于行上的空间差异; 在1 m以下土层两个位置的差异逐渐消失, 可不考虑空间差异。夏玉米根长密度在上层土壤表现出距离植株不同位置差异显著的特征。植株位置(株上)、距植株10 cm和距植株20 cm位置根长密度在土壤中的分布特征是: 0-10 cm土层3个位置根长密度差异在50%以上, 根长密度大小是株上>距植株10 cm>距植株20 cm; 而在10-30 cm层次, 根长密度表现为距植株10 cm>株上>距植株20 cm, 30-50 cm土层株上位置的根长密度最小, 50 cm以下各位置根长密度差异不明显。对于玉米根系取样, 50 cm以上土层需要考虑根长密度的空间差异, 50 cm以下土层可不考虑。采用Gerwitz和Page模型, 结合华北平原机械化耕作下形成的土壤犁底层变厚及其犁底层容重增加对根系分布的影响, 在模型中加入土壤容重参数订正可以使模型更准确地模拟根长密度在土壤剖面的分布。     

冬小麦根系分布规律

根据在郑州进行的冬小麦根系田间实测资料,研究了根长密度和根质量密度在砂壤土中的垂直分布.结果表明:冬小麦根量主要集中在上层,根长密度、根质量密度在0～50 cm土层内分别占57.7%和66.7%,而在50～100 cm层分别占23.4%和18.7%,根长密度和根质量密度随土壤深度的变化均符合指数函数形式;综合考虑根量分布、根系吸水等因素,确定了冬小麦适宜的底墒深度为100 cm.     

冬小麦根系分布规律

根据在郑州进行的冬小麦根系田间实测资料,研究了根长密度和根质量密度在砂壤土中的垂直分布。结果表明:冬小麦根量主要集中在上层,根长密度、根质量密度在0～50 cm土层内分别占57.%和66.%,而在50～100 cm层分别占23.%和18.%,根长密度和根质量密度随土壤深度的变化均符合指数函数形式;综合考虑根量分布、根系吸水等因素,确定了冬小麦适宜的底墒深度为100 cm。     

草地早熟禾草坪土壤水分动态与根系生长分布

对草地早熟禾草坪土壤水分动态和根系生长发育状况进行研究,结果发现不同土壤层次水分变化有所不同,0～15cm变化最大,15～30cm次之,30cm以下土层水分变化不大;草地早熟禾的根系生长呈现双峰曲线模式,5月中旬和8月中下旬总根量处于峰值;其主体根系主要分布在0～30cm土层内,占总根量的85%以上;根重密度随土层深度呈指数衰减关系,0～30cm土层下降幅度较大,30cm以下土层根重密度相差不大;在0～30cm土层内不同层次根量占总根量的比例在不同时期亦有差异,春秋季节10～20cm和20～30cm土层内根量比例较大,说明此时期主体根系分布在较深的土层;综合分析认为草地早熟禾草坪主要利用土壤浅层水分,在降雨较少的春秋季节,根系较深,适宜深层灌溉,在降雨频繁的夏季,根系较浅,适宜浅层灌溉。     

大田期烟草根系构型参数的动态变化

采用“根箱”法研究了大田期烟草根系构型参数在时间、空间上的动态变化.结果表明, 烟草2级侧根总长度的增加明显大于1级侧根,根快速增长期分别出现在移栽后26～40和56～70 d.栽后57 d(打顶)前,烟草根系的分枝密度表现为10～20＞0～10＞20～30＞30～40 cm,此后随土层的加深呈递减趋势.在主根上,以7～21 cm范围内的分枝密度最大.打顶前,比根长随着入土深度的加深而递增;栽后90 d,比根长随土层的加深而递减.1级侧根根长密度在0～10 cm土层内的变化呈“S”型曲线,10～20、20～30和30～40 cm内表现为双峰曲线;2级侧根根长密度随生育期的进程而增加,其中0～10 cm根长密度的变化为“S”曲线,其它层次为单峰曲线.     

刺槐根系对深层土壤水分的影响

对黄土高原主要造林树种刺槐根系及其林地土壤水分进行调查和监测,结果表明,在阴坡立地上,刺槐细根在距树干2.0 m范围内的水平分布无明显差异,最大分布深度均为2.0 m;而阳坡立地上刺槐细根在距树干0.5 m处的垂直分布深度可达2.0 m,且阴坡立地上细根密度特征值明显大于阳坡.根系对土壤深层水分的影响范围因不同立地条件下根系分布空间差异而不同,在阳坡立地上,刺槐根系对深层土壤水分的影响深度可达2.7 m处的土层,而在阴坡立地上,这种影响范围可达3.3 m处的土层.     

玉米/大豆间作条件下的作物根系生长及水分吸收

通过田间试验研究了玉米/大豆条带间作群体的根系分布及土壤水分吸收规律.结果表明：水分充足条件下,土壤剖面内玉米和大豆根系的分布模式近似于三角形;玉米根系水平分布范围较大,侧向伸展长度约为58 cm,16～22 cm土层的玉米根系侧向伸展最远,玉米根系不仅分布于间作条带行间,而且生长到大豆条带的行间;大豆根系水平分布于相对有限的区域内,侧向伸展长度约为26 cm.作物根质量密度随着距作物行（玉米或大豆）距离的增加而减少,玉米行和边行大豆根质量密度的90%分布于0～30 cm土层.距玉米行10 cm处玉米的根质量密度高于大豆,距玉米行20 cm处大豆的根质量密度大于玉米,两种作物根质量密度的85%都分布于0～30 cm土层内.间作条带内水分变化主要集中在0～30 cm土层,水分变化量依次为：玉米区域>大豆区域>条带行间.表明在水分充足条件下,间作作物优先在自己的区域吸水,根系混合区吸水滞后发生.     

毛竹细根分布特征研究

为了解毛竹(Phyllostachys edulis)细根的分布规律,对不同水平距离和土层深度0~1 mm和1~2 mm细根的生物量、比根长、组织密度和根长密度进行了分析。结果表明,随着毛竹年龄的增加,细根生物量和根长密度先上升后降低,根组织密度先降低后升高,比根长呈降低的趋势。细根生物量和根长密度以距竹秆60 cm处最大,根组织密度以20 cm处最大,比根长在40 cm处最大,但他们在距竹秆不同距离间的差异不显著。细根生物量以10~20 cm土层最大,根组织密度以20~30 cm土层最大,细根生物量、比根长、组织密度和根长密度在不同土层间的差异不显著。与1~2 mm细根相比,0~1 mm细根生物量和根组织密度更小,比根长和根长密度更大。因此,毛竹年龄对细根生长具有显著的影响,1年生毛竹有最大的比根长和较大的根组织密度,具有更强的资源利用率。毛竹细根在一定的土层范围内呈均匀分布状态,可更有效地利用特定区域的水肥资源。     

晋西黄土区人工林细根与土壤水碳的耦合关系

以晋西黄土区山西离石典型人工林刺槐、侧柏、核桃为研究对象,研究其深剖面（0-500 cm）细根参数、土壤水分和有机碳的分布特征,并以农地为对照,评价各人工林土壤水分亏缺和有机碳积累效应,在此基础上探讨三者的耦合关系。结果表明：（1）3种人工林土壤浅层（0-70 cm）细根累计生物量占整个土层的56%-71%,具有明显表聚性。（2）3种人工林土壤深层（70-500 cm）土壤水分亏缺效应均显著高于浅层（P < 0.05）,与农地相比,其亏缺值表现为：侧柏 > 核桃 > 刺槐。（3）3种人工林深层土壤有机碳密度占整个土层的77%-86%;与农地相比,侧柏和核桃土壤有机碳积累效应总体为正向积累作用,刺槐则相反。（4）在土壤浅层,细根参数与土壤水分和有机碳密度均有显著相关性,而在深层,细根主要与有机碳密度显著相关,与土壤水分的相关性仅在刺槐样地显著。晋西黄土区不同人工林深层细根分布有很大差异,且已对其深层土壤水分和有机碳的分布产生影响。综合来看,刺槐的细根分布已造成深层土壤水分亏缺,同时也不利于深层有机碳的积累。     

陇东旱塬苹果根系分布规律及生理特性对地表覆盖的响应

为探明陇东旱塬区不同覆盖物对苹果园土壤理化性状、根系分布及根系生理活性的影响,以14年生苹果树为试材,采用土壤剖面分层取样法,调查根系空间分布,并对根系生物量、根长、表面积等进行分析,测定根系活力、抗氧化酶类、活性氧代谢等相关生理指标,同时测定不同深度土层土壤容重、孔隙度等.结果表明: 覆草可有效增大土壤含水量、孔隙度、有机质含量,增幅分别为2.7%～11.6%、3.2%～27.7%、5.1%～36.0%,但土壤容重降低,为清耕(CK)的88.7%～96.4%.CK根系主要分布在距树干30～120 cm范围内的0～60 cm深土层中;覆草、覆膜处理主要分布在距树干0～150 cm、0～60 cm水平范围内的0～100 cm深土层中,以20～40 cm根系最为密集;覆膜处理细根总量仅为CK的96.4%,根系水平分布范围较CK有所减小,0～60 cm内细根占根系总量的51.6%.不同覆盖处理显著增强0～80 cm土层根系活力及抗氧化酶活性,其中覆草处理根系活力为CK的111.3%～136.7%.综合分析根系生长分布与生理活性、土壤理化性状等,认为覆草处理是陇东旱塬区苹果园较为适宜的地表覆盖方式.     

松嫩平原不同株型玉米品种根系分布特征比较研究

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。结果表明,平展型玉米和紧凑型玉米根干重最大值出现的时期不同,二者根干重分别在抽丝后15d和抽丝后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％,二者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％,二者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。     

油茶-鼠茅草复合系统细根空间分布及地下竞争

采用田间分层挖掘法和图像扫描分析法,研究油茶-鼠茅草复合系统中油茶与鼠茅草细根生物量及形态空间分布,并用Levins提出的生态位重叠公式计算了油茶与鼠茅草种间的地下竞争指数。结果表明:油茶和鼠茅草细根(≤1 mm)的平均生物量分别是0.52和0.38 mg·cm-3,油茶细根生物量是鼠茅草的1.37倍;在水平方向上,油茶细根生物量整体趋势随着距树干距离增加而下降,而油茶细根的根长密度与比根长随着距树干距离的增加而升高;鼠茅草的细根生物量整体趋势随着距树干距离增加先升高后下降,根长密度及比根长都分布比较均匀;不同水平距离鼠茅草的根长密度均大于油茶,除距树干90 cm外,油茶细根生物量与竞争指数均大于鼠茅草;在垂直方向上,油茶细根生物量是随着土层加深先升高再下降,根长密度随着土层的加深而升高,比根长分布均匀;鼠茅草的细根生物量及根长密度均随着土层的加深而下降,而比根长则随着土层深度增加而上升;除0~10 cm土层外,油茶细根生物量与竞争指数均大于鼠茅草。在油茶-鼠茅草复合系统中,油茶根系遭遇鼠茅草根系的竞争,作为生存策略,为了避开这种竞争,最大限度地获取土壤中的资源,其根系产生了各种可塑性反应。     

黄土丘陵区人工林细根生物量及其影响因素

为揭示黄土丘陵区人工林细根生物量变化差异及其关键影响因素,本文分析了该区主要造林树种细根生物量大小、垂直分布特征及其与植被群落多样性、土壤因子的关系。以8种人工林为研究对象,包括:柠条40 a、柠条30 a、柠条15 a、刺槐45 a、刺槐15 a、侧柏15 a、灌木混交(柠条与山杏1∶1混交)40 a及乔木混交(刺槐与侧柏1∶1混交)15 a,采用根钻法每隔10 cm采集0~30 cm土层细根。结果表明:细根生物量大小表现为侧柏15 a刺槐15 a柠条15 a;随着林龄的增加,柠条和刺槐人工林细根生物量均呈显著增加(P0.05),柠条、刺槐从15 a到40和45 a分别增加了57.8%和41.0%;相似林龄混交林与纯林的细根生物量大小差异不显著;不同人工林细根生物量均表现为随土层深度增加而显著降低。基于RELATE的相关检验和"Best"模型的生物-环境分析,黄土丘陵区人工林细根生物量与土壤理化性质显著相关(r=0.303,P0.01),尤其是土壤全氮与有机碳含量对人工林细根生物量影响较大;而人工林细根生物量与植被群落多样性相关性不显著。说明随着恢复年限增加,土壤碳、氮含量提高,可以有效提高人工林细根生物量。     

土壤-根系界面水分调控措施对冬小麦根系和产量的影响

以冬小麦田间试验为基础,研究根-土界面不同水分调控措施,包括不同深度灌水（地面、30cm、50cm、100cm）、同一深度保持不同田间持水量（田持80％、65％、50％）,共计12个水分处理的土壤水分分布对根系和产量影响。研究表明：根长密度分布与灌水方式息息相关,地面灌水的根长密度随土层深度呈指数下降趋势,主要分布于地表层（0-10cm）;不同深度渗灌,根系分布有两个峰值,第1峰值分布在地表以下15cm左右,第2峰值分布在灌水深度处。通过水分调控措施,局部改变根系形态,对节水增产是有利的。耗水量与营养生长（叶面积、根系）成正比关系,与经济产量呈二次多项式（抛物线型）关系,最大产量的耗水量比最大耗水量少约80-100mm。     

不同耕作方式对陇中旱农区春小麦和豌豆根系空间分布及产量的影响

依托陇中旱农区长期的保护性耕作定位试验,对不同耕作方式下春小麦和豌豆根系空间分布特征及作物产量进行研究,以探索耕作措施影响作物产量的机制.结果表明: 随着生育期的推进,春小麦和豌豆的总根长、根表面积呈先增后减的趋势,开花期达到最大;春小麦根系苗期以0～10 cm最多,花期、成熟期10～30 cm最多;而豌豆根系苗期和成熟期均以0～10 cm最多,花期10～30 cm最多.免耕秸秆覆盖和免耕覆膜增加了根长和根表面积,春小麦和豌豆各生育时期的根长较传统耕作增加了35.9%～92.6%,根表面积增加了43.2%～162.4%.免耕秸秆覆盖和免耕覆膜优化了春小麦和豌豆根系分布,与传统耕作相比,增加了春小麦和豌豆苗期0～10 cm土层根长和根表面积分布比例,花期和成熟期深层次根系分布也显著增加,免耕秸秆覆盖在开花期30～80 cm土层根长和根表面积的分布比例分别比传统耕作提高了3.3%和9.7%.春小麦各生育期的总根长、根表面积与产量呈显著正相关,豌豆各生育期的总根长与豌豆产量呈极显著正相关.免耕秸秆覆盖和免耕覆膜较传统耕作春小麦和豌豆产量增加23.4%～38.7%,水分利用效率提高了13.7%～28.5%.在陇中旱农区,免耕秸秆覆盖和免耕覆膜可以增加作物根长和根表面积,优化了根系在土壤中的空间分布,增强作物根层吸收能力,从而提高作物产量和水分高效利用.