胡枝子和荆条不同植物配置的根系垂直空间分布特征

本研究通过选取北京市海淀区鹫峰林场内同一岩石边坡(35°)条件下“荆条(Vitex negundo)+荆条”、“胡枝子(Lespedeza bicolor)+胡枝子”、“荆条+胡枝子”3种植物配置,采用完全分层(0–5 cm、5–10 cm、10–15 cm、15–20 cm、20–25 cm、25–30 cm)挖掘法和根系分析系统分径级(D≤2 mm、2 mm < D ≤5 mm)根系扫描法,研究其根长百分比、根干重百分比和根系密度等根系垂直空间分布特征和抗拔力特征,为探讨不同植物配置模式下的根系垂直空间分布特征及其对护坡性能的影响提供理论依据。结果表明,3种植物配置根系垂直空间分布均随着土层深度的增加呈现递减的趋势。在0–5 cm土层深度中,根长百分比和根干重百分比中最大的植物配置分别是“荆条+荆条”和“胡枝子+胡枝子”,占比均超过了整个土层的一半;根长密度最大的是“荆条+荆条”;比根长最大和根系削弱系数最优的是“荆条+胡枝子”。5–20 cm土层中,根长百分比、根干重百分比、根系密度和比根长最大及根系削弱系数最优的均是“荆条+胡枝子”,且与其他2种植物配置差异显著(P <0.05)。20–25 cm土层中,根长百分比最大的是“胡枝子+胡枝子”,根干重百分比和根系密度最大的是“荆条+胡枝子”。“荆条+胡枝子”的抗拔力最大,体现的边坡稳定性最强。

抗旱小麦品种根系垂直分布和根尖特征分析研究

为明确抗旱小麦品种根系的垂直分布和根尖特征,以抗旱品种新麦39、洛旱22和干旱敏感周麦36、郑麦369为材料,采用柱栽法,在雨养和高产灌溉两种水分条件下比较分析了两类品种产量、根系形态特征的差异。结果表明,雨养条件下,抗旱品种籽粒产量高于干旱敏感品种,而高产灌溉条件下产量表现则相反。两类品种根长度、根干重和根体积具有显著差异,抗旱品种在表层(0~20 cm)、中层(20~40 cm)和深层(40~60 cm)土壤中的根长度、根干重和根体积均高于干旱敏感品种;雨养条件下表层和中层土壤中的根长度、根干重和根体积均显著低于高产灌溉条件,而在深层土壤中高于高产灌溉条件。不同土层中抗旱品种的根尖数和根尖长度均高于干旱敏感品种,而根尖直径则小于干旱敏感品种,其中高产灌溉条件下,抗旱品种在表层土壤中的根尖长度和根尖数分别较干旱敏感品种分别高17.2%和24.11%,根尖直径低14.2%,差异均达显著水平。与高产灌溉条件相比,雨养条件下不同土层中的根尖长度和根尖直径均降低,表层土壤中的根尖数减少,而中层和深层的根尖数则增多。这说明抗旱品种的根系生长发育状况优于干旱敏感品种,有助于适应干旱胁迫和增加产量。

棉花根系生长和空间分布特征

结合田间根钻取样和图像扫描分析方法 ,研究了不同棉花品种根系的长度、直径和表面积动态及 0～ 10 0cm深和 0～ 4 0cm宽土壤范围内的空间分布特征。该方法与常规直尺测量结果相比相关系数R2 达到 0 .899(n =1318) ,显示了较好的可靠性。研究结果表明 ,棉花平均根长密度 (RLD)在花铃期为 1.2 1～ 1.2 7mm·cm-3 ,吐絮后降至 1.0 4～ 1.12mm·cm-3 ,收花时为 0 .76mm·cm-3 。棉花根平均直径在不同基因型间存在显著差异 ,抗虫杂交棉的根直径最粗 ,平均为 0 .5 2mm ;早熟类型品种根直径较细 ,平均为 0 .36mm。在土壤深度上根直径的差异不显著 ,但距棉行距离越远 ,根的平均直径越小。在明确根系长度和直径动态规律的基础上 ,提出了根表面积指数(RAI)的概念 ,与地上部叶面积指数具有相似的含义和生物学意义 ,且呈较好的指数相关关系 (R2 =0 .779)。RAI在生理发育时间 (PDT)小于等于 4 0前 ,其增长动态符合LOGISTIC生长规律 (R2 =0 .84 9) ,在PDT大于 4 0后 ,呈线性递减趋势 (R2 =0 .5 70～ 0 .895 ) ,且杂交抗虫棉的RAI在全生育期内均明显高于其它类型品种 ,而早熟类型品种相对略低。RAI空间分布特征表现为 ,开花前在浅根层内 (0～ 30cm)分布最多 ,花铃期以中层根系 (40～ 6 0cm)为主 ,吐絮后主要以深层

黄淮海地区典型农业土壤中六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)的残留量研究 Ⅱ.空间分布及垂直分布特征

主要研究了黄淮海地区7个县的典型农业土壤中六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)在每个县的空间分布特征,及其在4个土壤剖面的垂直分布模式.空间分布图表明,HCHS(HCHS=α-HCH+β-HCH+γ-HCH+δ-HCH)和DDXS(DDXS=4, 4′-DDE +4, 4′-DDD+2, 4′-DDT+4, 4′-DDT)各浓度在每个县的分布基本上是随机的,DDT的变异性大于HCH.DDXS浓度超过国家规定的土壤环境质量一级标准(50 μg kg-1)的区域集中在禹城县的东部.该研究同时表明在制定具体的土壤有机氯农药管理措施前研究它们的空间变异性的必要性.HCHS在剖面30 cm以下的含量水平与表层相似,其异构体中以β-HCH的含量最高;而DDXS则主要集中在土表0～30 cm,大于30 cm深度其值显著降低或低于检测限.结果表明在官方禁用20多年后,HCH和DDT在黄淮海地区0～100 cm土壤剖面的含量在绝大部分地点已经降至安全水平.

晋西黄土区核桃花生复合系统核桃根系空间分布特征

采用分层挖掘法对晋西黄土区核桃花生复合系统核桃根系的空间分布特征进行研究。结果表明:在垂直方向上,核桃根系生物量较为集中地分布在0～60cm的土层中,占整个根系生物量的90.52%;在水平方向上,核桃根系生物量主要集中在距核桃1.5m的区域内,占整个根系生物量的70.37%。不同径级根系生物量的分布规律基本一致,其中,细根主要集中分布在垂直方向0～40cm土层、水平方向1.5m的带距内,并且随土层深度的增加以及距树体距离(水平方向)的增加,根系生物量均呈指数型减少。建立了根质量密度与距树体水平距离和土层深度的关系。根系消弱系数(β)反映出的根系分布特点与根系的实际分布情况相符,可以作为描述核桃根系垂直变化的参数。

果农复合系统中果树根系空间分布特征

本文对太行山低山丘陵区苹果 小麦复合系统果树吸水根根系空间分布特征进行研究 ,以期为苹麦复合系统苹果根系吸水运移模型的建立及水分生态特征的分析提供基础资料。结果表明 :垂直方向上 ,苹果吸水根根量主要集中 0～ 80cm土层内 ,约占总量 94 33% ,且 0～ 4 0cm所占比例较大 ,达 6 3 76 % ,80cm土层以下仅约为总量的 5 6 7%左右 ;在水平方向上 ,分布在林带区和作物区内各占 39 71%和 6 0 2 9% ,其中作物区内的根量主要集中在 4 0～ 12 0cm带距范围内 ,约占作物区内的 74 7% ;吸水根根长密度 (RD :cm·cm- 3)与距果树带距离 (X :cm)、土壤深度 (Z :cm)的关系方程式可表达为 :RD =- 6 6 17× 10 - 9Z4 +1 814 9× 10 - 6 Z3-1 75 2 6× 10 - 4Z2 +4 94 18× 10 - 3Z - 5 83× 10 - 7X2 +- 2 16× 10 - 5X +1 12 99ZX +0 0 6 35 9,复相关系数r =0 86 4 7。

枣粮(棉)间作系统枣树根系空间分布特征

采用分层挖掘法对新疆阿克苏市枣粮(棉)间作系统枣树根系的空间分布特征进行研究,为该地区枣粮(棉)间作系统中枣树根系吸水模型的建立、水分生态特征的分析、施肥区域的确定等提供基础资料。研究结果表明:在垂直方向上,枣麦间作系统中枣树根系集中分布在0～80 cm土层中,占根系生物量的82.55%,占总根长密度的74.87%,而枣棉间作系统中枣树根系集中分布在0～90 cm土层中,占根系生物量的82.66%,占总根长密度的66.75%;在水平方向上,枣麦间作系统中枣树根系生物量均主要集中在距枣树0～100 cm的区域内,占根系生物量的82.10%,占总根长密度的56.99%,而枣棉间作系统中枣树根系生物量均主要集中在距枣树0～150cm的区域内,占根系生物量的81.46%,占总根长密度的83.80%;不同径级根系根长密度的分布规律与总根长密度基本一致,其中,0<根径(D)≤1 mm根系主要集中分布在垂直方向0～80 cm土层、水平方向0～150 cm的区域内,并且随土层深度的增加以及距树体距离(水平方向)的增加而减少;并建立了总根长密度、总根系生物量与距树体水平距离和土层深度的相互关系。

沙地樟子松根系垂直分布特征及对土壤的影响

根系的生长及分布状况对沙地植物的生长发育具有重要意义。对章古台地区主要造林树种樟子松的根系在土壤中的垂直分布状况及其对不同深度土壤的改良效果进行了研究,结果表明:从根系状况看樟子松适合于沙地造林,但是纯林中的樟子松到一定年龄后,土壤养分状况有所下降,因此单一的造林方式并不适合于沙地造林。

三峡水库消落带几种草本植物根系的垂直分布特征

[目的]明确三峡水库消落带典型草本植物根系分布特征,为三峡消落带的植被恢复提供依据。[方法]在三峡腹地石宝镇消落带选取牛鞭草(Hemarthria altissima)、扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)、双穗雀稗(Paspalum paspaeoides)三种人工恢复草本和自然恢复草本,利用WinRhizo Pro.2009c根系分析系统研究其根系的土壤剖面分布特征。[结果]4种草本类型的的根系主要分布在0—10cm土层,根长密度、根直径(除自然杂草外)、根表面积密度、根体积密度和根尖密度均随土壤深度的增加而呈指数函数减小;除根径外,在整个土层剖面中(0—25cm),3种人工草本的根系指标都要显著高于自然恢复杂草。[结论]4种草本根系发达,对消落带水淹胁迫的适应性强。

30年生江南油杉根系生物量空间分布特征

在不同坡位下,以30年生江南油杉人工林为研究对象,对其根系生物量的空间分布特征进行了研究,结果显示:江南油杉根系各组分生物量的排列顺序一致,均为粗根>主根>大根>小根,但所占比例差异范围比地上部分有所增加;江南油杉根系生物量空间分布规律性明显,坡位对根系各组分生物量的空间分布特征影响显著。在垂直方向上,江南油杉的小根、大根和粗根生物量均随着土层的增加呈减小趋势,但随着根径的增大其主要分布土层生物量所占比例明显减小,在0~20 cm土层,小根、中根、粗根的生物量分别占其总生物量的71.7%、53.4%和48.1%。在不同土层中,坡位因子对不同根系的生物量存在不同程度差异性影响,其中小根总生物量大小排序为上坡>中坡>下坡,大根总生物量为下坡>中坡>上坡,粗根总生物量为下坡>中坡>上坡。在水平方向上,江南油杉大根、粗根生物量从树兜向外呈逐渐减小的变化趋势,而小根在下坡位表现为近区>中区>远区,在上坡位和中坡位则表现为中区>近区>远区。在不同区位,坡位因子对不同根系生物量存在不同程度差异性影响。

渭北旱塬花椒-小麦复合系统中林木及作物根系空间分布特征研究

根据样地调查,研究了花椒-小麦复合系统根系的空间分布特征.结果表明,从根系密集区来看,花椒林带根系和小麦根系在垂直分布上基本处于同一分布层;在水平方向上,花椒吸水根系绝大部分分布在林缘附近到0.5倍树高范围内,而小麦愈靠近林缘根系愈少.花椒与小麦的根系分布均集中在0～20 cm的表层,在农林复合的配置选择上,应当考虑这一因素,冬小麦的种植区域应当在花椒1倍树高范围以外,以避免两者之间的水肥竞争问题.

南方典型红壤丘陵区泡桐幼苗根系的空间分布特征

【目的】分析南方红壤丘陵区白花泡桐[Paulownia fortunei(Seem.)Hemsl.]幼苗根系的空间分布及变异特征,为泡桐栽培及红壤丘陵区植被恢复提供参考依据。【方法】野外调查典型红壤丘陵区对重金属元素具有较强富集作用及可防治水土流失的白花泡桐幼苗不同直径(d<0.5 mm、0.5 mm≤d<2.0 mm、2.0 mm≤d<3.0 mm、3.0 mm≤d<5.0 mm和d≥5.0 mm)根系的空间分布规律,分析泡桐幼苗对土壤的适应能力。【结果】在垂直方向上,随着土层深度的增加,泡桐幼苗的根长、根表面积和比根表面积呈先增加后减少的变化趋势,根体积、根干重和根组织密度逐渐减少,比根长逐渐增加;<3.0 mm各径级根系的根体积、根表面积和<5.0 mm各径级根系的根长随着土层深度的增加均呈先增加后减少的变化趋势,其他径级根系的根体积、根表面积和根长逐渐减少。0≤土层深度(h)<10.0 cm土层根表面积和根体积的变异性均显著强于其他土层(P<0.05,下同),根干重的变异性显著强于20.0 cm≤h<50.0 cm各土层;40.0 cm≤h<50.0 cm土层中2.0 mm≤d<5.0 mm各径级根系的根长、根体积和根表面积变异性均显著强于其他土层。在不同水平位置上,<2.0 mm各径级根系的根长、根体积和根表面积在距树干最远的剖面均最大,≥2.0 mm各径级根系的根长、根体积和根表面积在树干所在的剖面均最大。各剖面间根长、根体积、根表面积、根干重、比根长、根组织密度和比根表面积的变异性均无显著差异(P>0.05);各径级根系根长、根体积和根表面积变异性均在距树干最远的剖面最强。【结论】白花泡桐幼苗根系主要集中分布在0~20.0 cm土层,具有明显的表聚现象,在栽培泡桐时,应重点关注0~20.0 cm土层土壤的理化性质,以保证泡桐根系对土壤水肥的高效吸收利用。

枣麦间作系统枣树与冬小麦根系空间分布特征

采用分层挖掘法对新疆阿克苏市枣-冬小麦间作系统中果树和作物根系空间分布特征进行分析。结果表明,枣树吸收根根量在垂直方向主要集中在0～80cm土层,占总量73.11%,水平方向主要集中在距枣树0～100cm,占总量的56.31%;小麦吸收根根量在垂直方向主要集中在0～60cm土层,占总量的83.05%,水平方向分布比较均匀,距枣树50～150cm根量占总量52.30%;综合来看,距枣树50～100cm、土层0～60cm是枣树和冬小麦根系交错最严重的区域。

玉米根系形态性状和空间分布对水分利用效率的调控

玉米根系形态性状(总根长、根系表面积和根系干物质重)与植物整体水分利用效率间具有显著或极显著的相关性,回归曲线趋势基本相同,均呈二次曲线关系,只是相关系数不同。说明从提高水分利用效率来说,根系需要维持适宜的大小。其中根长对水分利用效率的贡献是第一位的,而根系干物质重的贡献最小,根系表面积介于二者之间。从空间分布来说,玉米每层节根数、节根长度和直径在父母本和杂交种间也具有显著或极显著的差异。与中下层根量相比,母本与不抗旱的父本处于上层干土中的根系数量明显较多,且根系直径大,吸水困难。而杂交种在干旱条件下上层根重和数量维持不变,或略高于不抗旱品种,但中层和下层根系数量和长度明显高于不抗旱品种,且根系直径小于不抗旱品种,这样从多的有效根系数量和低的吸水阻力两方面保证了水分的吸收,从而使其产量和水分利用效率均最高,说明通过根系形态特性和空间分布的优化能够调节作物整体的水分利用效率。

间作冬小麦根系数量与活性的空间分布及变化规律

在冬小麦‖早春玉米/夏玉米种植体系("‖"与"/"分别表示间作和套作)中,研究了小麦根系数量与活性的空间分布特征及变化规律。主要结果:(1)高产田间作冬小麦最大根深200cm左右,160～200cm深层土壤根量持续增长至灌浆蜡熟期。(2)根系含水率自上而下由低向高变化,随生育进程推进,呈下降趋势。(3)根系鲜重自拔节期以后,0～80cm土层随生育进程推进呈减低趋势;80～160cm于开花期达最大值,之后下降;160～200cm土层到灌浆期和蜡熟期值最大。0～200cm土体总根干重于灌浆期值最大,之后下降。(4)拔节、开花、灌浆和蜡熟4次结果平均,0～20cm土体根鲜重和干重分别占到0～200cm总重的46.90%与47.63%,40cm以上占到57.90%与59.89%,80cm以上占77.00%与78.62%,120cm以上占到92.26%与93.07%,120cm以下土体占不足10%。根系重量密度自上而下可划分为0～20cm高密度区、20～120cm中密度区、120～160cm低密度区及160～200cm稀密度区。(5)根系TTC还原强度呈上大下小变化,0～160cm土体平均根活力拔节期较高,开花灌浆期下降,蜡熟期反弹上升。(6)拔节、开花、灌浆和蜡熟期四次结果平均,0～20cm土壤根系TTC还原总量占到0～160cm土体的53.84%,40cm以上占到66.01%,80cm以上占到83.40%,120cm以上占到94.77%,120～160cm深层土壤占5%左右。

水稻根系的空间分布及其与产量的关系

选择9个水稻品种,在水稻生长根系最旺盛的抽穗期进行取样,研究高产水稻群体的根系空间分布特征.结果表明:不同水稻品种的根系体积和质量的总量存在差异.各品种水稻根系的体积和质量均随土层深度增加而下降,但主要分布在土壤耕作层(0～20cm),且表层(0～10cm)占80%以上.其垂直分布可用指数模型、乘幂模型、对数函数、多项式函数表示,相关系数都在0.9以上.上层根(0～10cm)质量与产量之间没有显著的相关关系,而下层根质量(10cm以下)与产量之间呈显著正相关关系,相关系数达0 7258.研究认为,从整株根系和高产的角度来看,适当减少表层根系,培育和增加深层根系的比例有利于促进水稻产量的提高.

套作夏玉米根系数量与活性的空间分布及变化规律

本文在小麦‖早春玉米/夏玉米超高产种植体系下,研究了套作夏玉米根系数量与活性的空间分布及变化规律,主要结果:(1)套作夏玉米于开花期达到最大根深160cm左右,且120～160cm深层根量持续增长至蜡熟末期。(2)根系数量呈上多下少的"T"型分布,0～20、20～80、80～120及120～160cm土层分别为根系高密度区、中密度区、低密度区和稀密度区。0～20、20～40及40～80cm土层根量密度大致于开花灌浆期达到最大值,之后呈下降趋势;80～120cm及120～160cm土层分别于灌浆期和蜡熟末期达最大;0～160cm整体根量密度以灌浆期为最大。(3)根系活性在土体中与数量相反呈倒"T"型分布。随生育进程推进,不同土层根系活性呈小→大→小变化,并且根系最高活性位点呈下移趋势,拔节期以20～40cm土层最高、大口期和开花期以80～120cm最高、灌浆期和蜡熟末期以120～160cm最高。0～160cm整体根系平均以大口期活性最高。(4)根系TTC还原总量在土体中呈上高下低的"T"型分布,根据TTC还原总量和总量密度高低,0～20、20～120和120～160cm土层分别为高量高密度区、中量中密度区和低量低密度区。从动态看,120cm以上各土层根系TTC还原总量及总量密度于花期达最大值,120～160cm深层土壤于灌浆期达最大值。0～160cm整体根系的TTC还原总量及总量密度?

晋西黄土高原虎榛子根系分布特征

采用分层分段挖掘法,对晋西黄土高原虎榛子根系的分布特征进行了研究。结果表明,不同立地的虎榛子根系分布特征具有明显差异性;在半阴坡立地上,无论是疏导性根还是吸收性根,垂直分布深度均明显较半阳坡大;半阳坡虎榛子根系较半阴坡的生物量明显减少。土壤水分状况与不同立地灌木根系分布状况相似,这表明虎榛子对不同生境中土壤含水量变化的适应上表现出差异,这种差异更有利于植物根系对坡地土壤水分的吸收。不同坡向上各剖面的根系分布与根系生物量、根长的分布相似,随着距地面垂直距离的增大,根量减少。根桩上坡方向的根系较下坡方向分布较深,各层分布均匀,根量较多,表明不同坡向上大部分根系以水平根或斜生根的形式向根桩上坡方向发展,这种特点反映了根系在特殊立地条件下的生态可塑性。

铧式犁和液压调幅翻转犁还田秸秆空间分布特征

分析了秸秆切碎机对秸秆长度、抛撒不均匀度的影响,比较了4种机械组合处理还田秸秆在不同土壤深度的垂直分布特征。结果表明,秸秆切碎机处理秸秆水平分布较均匀;采用液压调幅翻转犁配合秸秆切碎机进行翻埋,秸秆集中分布在10~30 cm土层,以20~30 cm土层最多,混土效果较好。

黄土丘陵区深层土壤水分空间分布特征研究

为了解生态恢复后深层土壤水分空间分布特征,以黄土高原丘陵区纸坊沟小流域为研究对象,对土壤水分在土壤垂直方向、水平方向以及不同土层的分布特征进行了研究。结果表明:在垂直方向上,土壤水分的变化可以分为活跃层、规律变化层和稳定层,且随着坡度的增加土壤含水量减小;阴坡土壤含水量大于阳坡;土壤含水量乔木<灌木<草地<农地;随着退耕年限的增加,土壤含水量减小。小流域土壤水分在水平方向上从南到北有减小的趋势,从东到西也逐渐减小,土壤水分在水平方向上在6.22%~13.8%之间变化。土壤水分在水平方向上南高北低,东高西低的分布格局是气候、植被以及土壤特性共同作用的结果。黄土高原土壤水分水平分布格局整体比较稳定,而且这种稳定的分布格局可能会持续更长时间。小流域在各层土壤水分分布基本一致。整体上都表现为南高北低的分布特征;在中间土层深度范围内,土壤含水量的分布特征很相似,说明在此范围内存在土壤含水量的稳定变化层。深层土壤水分受坡度、坡向、土地利用类型和退耕年限的影响明显,研究结果可为后期生态修复提供参考。