C/N配施对旱作谷子根系形态分布及土壤养分的影响

为明确不同C/N配比对谷子的根系形态分布及土壤养分的影响,研究以晋谷21号为研究对象,设置5个处理分别为C115 g/m^(2)生物炭、C220 g/m^(2)生物炭、C325 g/m^(2)生物炭,N13 g/m^(2)氮肥、N29 g/m^(2)氮肥交互的处理。结果表明:拔节期C2N2谷子根系长度、根系总表面积、根系体积增幅分别为134.06%、293.40%、500.00%;成熟期C2N2土壤铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、有机碳增幅分别为149.64%、139.00%、10.53%、20.83%和136.00%,综上所述,C2N2配比能显著促进晋谷21根系的生长发育,调控土壤养分,存在最佳的配比。

香根草根系的分布形态及抗拉强度试验研究

通过对贫瘠土壤环境下生长1年的香根草根系在土中分布的统计分析,得到了香根草根系数量和根系横截面积沿土层深度变化的规律,并基于香根草根系抗拉强度的一系列试验,研究了根系抗拉强度随其直径和长度而变化的特性。结果表明:香根草根系的数量和横截面积沿深度呈递减趋势,但大部分根系分布在较深的土层内;随着根径和长度的增长,抗拉强度逐渐下降,根径的影响更加明显。在此基础上,改进了现有的根系抗拉强度计算模型,并给出了针对香根草的模型参数。计算结果和实测数据非常吻合,证明了该理论模型的可靠性,为根土复合体抗剪强度研究和植物边坡稳定分析提供了理论基础。

不同坡度条件下香根草根系的分布形态研究

通过对不同坡度条件下生长一年的香根草根系在土体中分布的统计分析,研究了香根草的根系生物量在不同土层深度和不同坡度下的分布,探明了坡度对香根草根系分布的影响规律。结果表明:香根草的根系生物量沿深度呈递减趋势;当土层深度一定时,在上坡向方向,坡度越大,则根系生物量就越少。在下坡向方向,位于土体40 cm深度以内时,坡度越大,则根系生物量就越多;以上对根系形态分布规律的研究能反映边坡土体中香根草根系形态分布的客观规律,为进一步分析植物根系与土体间的相互作用机理提供理论基础。

根系形态和层次结构对根土复合体力学特性影响研究

植物根系的结构特征包括形态和层次结构,对根土复合体力学特性影响显著。通过开展黑麦草生长参数测试及直剪试验,获得了不同时期根土复合体的力学特征;采用自主研发的MechRoot程序建立了符合黑麦草根系结构特征的根土复合体模型,研究黑麦草不同形态和层次结构根系在直剪过程中的轴力水平以及占比情况,阐明了根系形态与层次结构对根土复合体力学特性影响及固土作用机理。研究表明:植物根系能明显提高土体的强度,根土复合体的抗剪强度增加主要是由黏聚力增加引起,增幅最大达4.99 kPa;随根系形态复杂程度增加,剪切过程中根系能够调动更大范围土体抵抗剪切变形,根系周围的剪切带和塑性区分布范围不断增加,并向根系周围集中,根土复合体的抗剪强度提高;根土复合体剪切过程中,各层次根系发挥作用逐渐变化,一级根、二级根、三级根的轴力水平分别为3.87,1.50,0.15 N,随根系生长发展,二级根、三级根参与到根系固土作用的比例不断增大,最大贡献分别为43.69%,13.80%。

陕北黄土区护坡植物根系分布和抗剪增强分析

林草一体生态护坡是广泛应用的边坡防护模式,科学选择护坡植物并且合理有效的空间配置对提高坡体稳定性具有重要意义。试验选取黄土区自然坡体常见护坡植物小叶杨和白羊草为研究对象,利用三维坐标采样法,通过洗根-扫描-图像分析-根-土复合体抗剪增强试验,研究二者根系形态分布以及相应的根土复合体的抗剪增强作用,以期为护坡植物选择和栽植模式提供依据。结果表明:(1)根长、根表面积以及根系直径与距离小叶杨主根距离的关系均表现为指数函数显著下降(p<0.05);其与土层深度的关系同样表现为指数函数显著下降(p<0.05)。植物根系主要分布在0-60 cm的土层深度中,根长和根表面积二者分别占其总量的75.49%,73.92%。(2)根-土复合体的根长和根表面积与残余抗剪强度均表现为线性函数显著上升(p<0.05)。在0-30 cm的土层深度中,根-土复合体的最大抗剪强度较素土提升了约11倍,在40-60 cm的土层深度,最大抗剪强度较素土提升了8~9倍,在70-100 cm的土层深度中,其最大抗剪强度约为素土的3倍。因此说明小叶杨和白羊草作为护坡植物具有较好的固土能力和抗剪能力,是较合理的护坡植物选择以及合适的植物配置方式,这对于边坡的生态防护也具有一定的指导意义。

根锚地力在小麦根系研究中的应用

为明确根锚地力在小麦生产和新品种选育中的应用价值,以黄淮麦区24个品种(系)为研究对象,测定和分析了小麦根锚地力并观察根-土复合体状态。结果表明,小麦锚地力相关性状存在较大变异,根锚地力参数受基因型和环境分别单独影响。小麦单茎锚地力、单茎根数、单根锚地力、单茎根干重的均值分别为19.77 N、12.51个、0.17 N和0.13 g,变化范围分别为16.07~24.30 N、9.50~14.8个、1.13~1.97 N和0.10~0.18 g,广义遗传力分别为46.3%、65.6%、11.5%和34.9%。单根锚地力与单茎锚地力呈极显著正相关,与单茎根数呈极显著负相关,相关系数分别为0.65和-0.55。单茎锚地力和单根锚地力与产量等农艺性状多呈显著正相关,而单茎根数和单茎根干重与产量等农艺性状多呈显著负相关。通过聚类分析将24个品种(系)分为4个亚类,其中第IV亚类综合性状优良,周麦22和周麦36为优秀代表品种。根据小麦根-土复合体状态的3种类型和锚地力参数反映的4个水平共划分出12种根系分布形态,L类型水平与垂直根系兼有,且根系发达、抗拉力强、根系活力强是最理想根分布形态。以上结果说明,可以将根锚地力作为小麦栽培及新品种选育的一个重要参数。