基于微根管观测的盐渍农田向日葵根系三维结构模拟

根系作为作物汲取水分、养分的重要器官,其形态结构量化对于田间水肥管理具有重要意义。然而相比于地上部分,当前关于根系形态结构的研究十分有限,特别是在盐渍土壤。以内蒙古河套灌区开展的盐渍农田向日葵田间实验为背景,利用微根管法对不同盐分田块(低盐S1,高盐S2)的向日葵根长密度(RLD)动态变化进行了观测,并结合RootBox根系结构模型(RSA)对各田块作物根系三维结构进行模拟。结果显示,RootBox模型能够较好地模拟不同盐分下大田向日葵的根系形态,其微根管观测点的RLD模拟值与实测值接近,R2超过0.73,RRMSE小于0.28,但S2田块RLD模拟精度相对较低,RMSE比S1田块的高0.31 cm/cm^(3)。并且,S1田块平均RLD模拟分布与微根管RLD观测值分布接近,而在S2田块,二者差异较为显著,特别是在60~90 cm土层。上述结果表明,微根管观测法和根系结构模型可为盐渍农田作物根系形态结构量化提供工具支持,并且高盐田块作物根系量化效果受土壤盐分影响更为显著。

香根草根系形态分布模型研究

采用直接开挖法,对4株2年生的香根草进行了根系分形特征调查,测量了其根系数量、长度、直径和分枝角度等信息,计算比例参数α和分配参数q。基于Frac Root模型,建立了香根草根系形态分布模型,其可对根长、连结直径和根系生物量等进行预测。通过对预测结果和实际调查统计结果的对比,并应用"微根区管成像系统"进行监测,验证了模型的可靠性。该模型为进行根系固土护坡分析奠定了理论基础。

油松根系形态分布的分形分析研究

基于分形理论和管状模型理论建立了油松根系的三维静态模型。根系模型主要建立在根系拓扑、分枝规律、连结长度、连结直径和根系分枝角度基础上。检测模型主要考虑参数α和q。参数α为根系分枝前后的横截面积之比,q定义分枝后新连结的生物量。虽然参数α和q相对于根系直径独立,但是它们的变化可能影响预测的正确性。在植物水平上,模型提供适当的根系干重,根系全长和根系直径的预测。这一静态模型较适合研究成熟根系,与其它模型相比,该模型的主要优点是它的可塑性和易于应用。