基于微根管技术的不同耕作方式下玉米根系生长动态监测

为探究东北黑土区从传统耕作转变为保护性耕作后玉米根系的变化特征,评价保护性耕作的适宜性及微根管技术的可靠性,采用微根管技术对免耕(NT)、旋耕(RT)和条耕(ST)等3种耕作方式下玉米根系进行原位监测,并与传统土钻法进行比较。结果表明,耕作方式对根系形态指标的影响随生育期进行逐渐由表层向深层土壤延伸,影响指标也由少到多。不同耕作方式下超过65%的玉米根系集中分布在0~30 cm土层。苗期以后,ST处理总根长、根长密度明显高于其他处理,但仅在成熟期时差异显著(P<0.05)。耕作方式对根系构型与分布的调控主要通过影响土壤剖面含水量和穿透阻力等来实现。整个土壤剖面ST处理平均含水量最高。0~15 cm土层NT处理土壤穿透阻力显著高于ST和RT处理,最高为1558.20 kPa,15~45 cm土层各处理土壤穿透阻力较为接近。微根管法与土钻法测得的根长密度相对误差基本在10.0%以内。本试验条件下,耕作方式转变可以显著影响根表面积、体积、直径、根长密度等根系特征,土壤水分状况和穿透阻力对作物根系生长具有较大影响。利用微根管法获得的根长密度与土钻法所得结果具有较好的相关性,2种方法相结合在今后作物根系生长动态监测中具有重要推广应用价值。

基于微根管技术的盐胁迫下小麦根系生长原位监测方法

常用的作物根系生长监测一般采用破坏性采样方法,如土钻法和挖掘法等,虽然精度较高,但很难实现对作物根系生长的原位重复观测。采用桶栽法,利用微根管技术对分蘖期、返青期、拔节期和孕穗期的小麦根系进行了连续观测和采样,获取不同盐胁迫下小麦根长密度和根长等参数,研究不同生长时期小麦根系生长参数随土壤深度分布的规律。结果显示,微根管法获得的小麦根长密度与土钻法所得到的结果呈极显著正相关(r=0.91),且在拔节期和孕穗期二者的相关性最好。通过不同时期根系图像对比及根系参数分析发现,小麦根系在0~10 cm土层分布最多,并随深度增加而减少。此外,随着土壤盐含量的增加,各生长期根长变短;在分蘖期,土壤盐分含量最高(S5,盐分含量6.61 g·kg^(-1))的小麦根系长度不足对照处理的1/2,至孕穗期,其根系长度甚至低至对照处理的1/3,说明小麦根系受盐分胁迫影响较大,且以孕穗期受胁迫程度最严重,尤其当土壤盐含量超过3 g·kg^(-1)时影响最明显。由此可见,与传统破坏性取样方法相比,微根管技术结合图像处理技术可更好地快速、无损获取小麦根系生长的相关参数,为盐渍化区域作物根系的原位观测研究提供了新的方法。

基于CI-600的绿萝根系生长状态监测

【目的】探究绿萝生长与水分胁迫之间的关系,为绿萝种养提供合适的灌溉参考依据,减少农业生产水资源浪费问题。【方法】选取绿萝为试验材料,对其进行4组不同梯度的水分处理,通过CI-600植物根系生长监测设备采集并分析根数量、根长度、根面积、根体积与水分胁迫之间的关系,并利用Excel软件进行数据处理,绘制相关参数与土壤水分胁迫之间的关系曲线,采用最小二乘法,运用二次项拟合的方法进行模型拟合,最终得出植物根系生长与水分胁迫之间的关系。【结果】利用二次项进行拟合的模型,决定系数R2绝大多数大于0.9,拟合程度高。在35%湿度条件下绿萝根数量、根面积、根体积增长速率最快,在25%~35%湿度区间内有利于根长度的增加。从拟合曲线看,25%、35%湿度条件下根数量及根长度两个指标较为一致。水分胁迫通过影响根长度及根数量,进而作用于根系面积和体积的变化;根系伸长也依赖于其直径的拓展以获取有效的吸收面积;根系体积的变化与根数量、根系直径等均有联系。【结论】绿萝最适宜的生长湿度为35%,干旱胁迫(15%)和淹水胁迫(45%)对根系生长均具有不利的影响;根系的各项生理指标在不同的水分胁迫中有不同的趋势和表现,且各项指标又相互关联,相辅相成,构成和谐的生长系统;在培养植物时,应控制在适宜的水分范围内,从而获得该植物的优质生物特征值,进而保证其经济效益。