南疆枣麦复合系统中冬小麦根长密度、根表面积密度分布特征研究

在冬小麦成熟期采用根钻法采集单作冬小麦及与3、5年生枣树问作的冬小麦根样，利用Win—SURFERV．8．0软件进行根系根长密度、根表面积密度的分析，同时进行冬小麦经济产量和地上部生物量的测定。结果表明，相比单作冬小麦，间作冬小麦的产量（P=0．0003）和地上部生物量（P=0．001）均显著下降。间作和单作冬小麦根长密度、根表面积密度随土层深度的增加而逐渐减少。与3、5年生红枣问作的冬小麦20—60enl土层的根长密度值比单作冬小麦20～60cm土层的根长密度值分别减少了30．1％、46．2％：与3、5年生红枣间作的冬小麦20～40cm土层的根表面积密度值比单作冬小麦20～40cm土层的根表面积密度值分别减少了18．7％、31.3％。间作冬小麦根系与枣树的根系在20～60cm土层中生态位重叠，导致物种间根系竞争。5年生枣树较3年生枣树对间作冬小麦根长密度值、根表面积密度值的变化和分布影响较大。

南疆枣麦间作系统中根长密度、根表面积密度分布特征

在和田地区的冬小麦成熟期和枣树扬花期采用根钻法采集单作小麦、单作5a生枣树、枣麦间作系统根样，利用Win-SURFERv．8．0软件进行根系根长密度、根表面积密度分析，并在小麦和枣树成熟阶段进行经济产量和地上部生物量测定，通过土地当量比进行间作系统评估。结果表明，枣麦间作系统枣树和小麦的产量和地上部生物量均显著下降。枣麦间作系统产量和地上部生物量土地当量比（1．383和1．322）均大于1，相比相应单作模式，有较高的总产量和土地利用效率。间作条件下的小麦和枣树根长密度、根表面积密度比单作相应土层根长密度、根表面积密度小。间作小麦20～60cm土层根长密度值比单作小麦相应土层根长密度值减少46．2％；间作红枣20～60cm土层根长密度值、根表面积密度值比单作红枣相应土层根长密度值、根表面积密度值减少34．5％和31．2％。5a生枣树与小麦根系在20～60cm土层生态位重叠，促使间作小麦和间作枣树根长密度、根表面积密度分布不均匀。

柠条锦鸡儿细根表面积密度对土壤水分空间分布的响应

为研究柠条锦鸡儿(Caragana microphylla)细根与土壤水分的空间关系,以内蒙古农牧交错带10 a生柠条锦鸡儿细根为研究对象,对细根表面积密度与土壤含水率之间的关系进行了初步探讨。分别对柠条锦鸡儿细根和土壤水分的空间分布情况进行研究发现,垂直和水平土层方向各标准地柠条锦鸡儿细根表面积密度与土壤含水率均呈极显著相关,相关系数均大于0.65(P<0.01)。经回归分析建立柠条锦鸡儿细根表面积密度与土壤含水率之间的关系模型并对模型进行验证,验证结果发现该模型可以很好地描述两者之间的关系(R^2=0.84,P<0.01)。撂荒地土壤含水率比柠条地高71%,研究区柠条地出现至少200 cm的土壤干层,部分土层接近凋萎湿度,柠条生长受阻。研究结果对于干旱区人工柠条林的栽植管理具有重要意义,可为北方农牧交错带生态环境建设及植被恢复提供理论依据。

不同草本植物根系对土壤渗透性的影响

[目的]揭示当地排土场不同草本植物根系对土壤渗透性的影响,阐明预测草本植物根系提升土壤渗透性的最优指标,并得出草本植物根系提升土壤渗透性的最佳径级,为排土场生态修复植物选择提供重要依据。[方法]以海州露天矿排土场为研究地点,以轴根型紫花地丁、根蘖型苦荬菜和根茎型水麦冬为研究对象,采用图片像素换算法量化3种根系在不同土层深度范围内的根系分布特征;并结合渗透试验获取3种草本植物原状根土复合体的渗透参数,进而探究了根土复合体根系分布参数与渗透参数的关系。[结果]3种草本植物均能提升土壤的渗透性能,轴根型、根茎型和根蘖型根土复合体的初始入渗率、稳渗率、平均渗透速率、渗透总量相较于素土分别提升82.23%~254.99%,85.59%~307.63%,72.02%~325.91%,62.93%~246.98%。3种草本植物根系的根长密度和根表面积密度与根土复合体的渗透参数均呈现线性相关,根表面积密度的相关性强于根长密度。3种根系对土壤渗透性的增强作用主要归功于0.5 mm<D≤1.5 mm径级,它们均存在提升土壤渗透性的最佳径级。[结论]草本植物根系能够提升土壤渗透性,根表面积密度是最佳预测指标,且不同根系均存在最佳径级。

草本植物根系类型和分布对根土复合体无侧限抗压强度的影响

为了探究草本植物根系类型和分布对根土复合体无侧限抗压强度的影响,采用图片像素转换法确定轴根型紫花地丁、根蘖型苦荬菜和根茎型水麦冬在不同土壤深度的根系分布特征;并利用无侧限抗压试验获取3种草本植物根土复合体的应力-应变曲线,量化根土复合体的抗压强度,探究根土复合体破坏面根系参数与黏聚力增量的关系。研究结果表明,在0~8 cm土壤深度范围内,随土壤深度的增加,轴根型紫花地丁和根茎型水麦冬的根长密度RLD、根表面积密度RASD、根面积比RAR逐渐减小,而根蘖型苦荬菜的RLD、RASD、RAR出现了先增大后减小的趋势。3种草本植物根系分布特征参数的量化结果均表现为紫花地丁>水麦冬>苦荬菜。根茎型水麦冬提升土体抗压强度的能力最优,其根土复合体黏聚力增量分别是紫花地丁和苦荬菜黏聚力增量的1.42、2.6倍。3种草本植物破坏面的RLD、RASD和RAR均表现为水麦冬最大,苦荬菜最小,紫花地丁居中。苦荬菜破坏面根系参数与黏聚力增量无相关性。对于轴根型和根茎型草本植物,根土复合体破坏面的3个根系分布参数中,RAR与黏聚力增量的相关性明显高于RLD和RASD。因此,RAR可以作为预测根茎型和轴根型草本植物提高土体抗压强度能力的重要参数。

宁南黄土区典型林分林下草本植被根系分布特征

以宁南黄土区彭阳中庄小流域4种典型林分(山杏林、山桃林、山杏柠条林、山杏沙棘林)林下草本植被为研究对象,通过采用样方-根钻法和Win RHIZO根系分析系统对不同林地0~30 cm土层的草本根系生物量和分布特征进行了定量分析,以期揭示宁南黄土区不同人工林下草本根系分布特征,为研究区生态恢复和林分配置提供参考依据。结果表明:各林地草本总生物量、总根长密度和总根系表面积密度均表现出山杏柠条和山杏沙棘混交林较大,山杏林和山桃林较小且相差不大。根系参数主要分布于0~10 cm,随着土壤深度的增加各指标均呈现递减的趋势。0~30 cm土层不同径级的根长密度和根表面积密度基本以0~0.5 mm径级的根系分布最广,0~2 mm径级的细根所占比例较大,且随着根系直径的增加二者基本呈现下降趋势。不同土层不同径级的根长密度基本表现为0~0.5 mm>0.5~1 mm>1~2 mm>2~3.5 mm>3.5 mm。总体反映出混交林林下草本植被各根系参数相较于纯林在土壤表层占比均较高,能够有效改善表层土壤结构,提高土壤抗侵蚀性能。

绿色屋顶景天植物根系分布特征及其对饱和导水率的影响

为丰富我国绿色屋顶中景天属植物根系分布特征的研究及探讨根系特征参数与绿色屋顶基质层饱和导水率间的关系,选用景天属植物垂盆草、佛甲草种植于珍珠岩基质中,基质厚度为6、10、14 cm,结合武汉市降水特点对植物采用统一浇水制度进行培养,选取根长密度、根表面积密度、根体积密度来描述根系形态,并测定基质的饱和导水率;以无植物组为对照组,定量比较不同基质厚度下绿色屋顶景天属植物根系分布特征及其饱和导水率的变化差异。结果表明:1)景天属植物的根长密度、根表面积密度、根体积密度受珍珠岩基质厚度影响显著。6 cm基质中植物的总根长密度最大,这与基质中直径为0.2~0.4 mm根的根长密度占比大有关;14 cm基质中植物的总根表面积密度、根体积密度最大,这与基质中直径为1~2 mm根的根表面积密度、根体积密度占比大有关。2)景天属植物根系对珍珠岩基质饱和导水率的改变显著。相比无植物组,景天属植物根系的加入使得珍珠岩基质的饱和导水率改变了-98.95%~-95.15%,有植物组的饱和导水率远低于无植物组;而有植物组间,珍珠岩基质的饱和导水率与景天属植物直径为0.2~0.4 mm根的根长密度(P=0.050,R2=0.786)、根表面积密度(P=0.047,R2=0.818)、根体积密度(P=0.044,R2=0.824)呈显著正相关。

转Bt基因107杨根系分布特征

以2个转BtCry1Ac基因107杨株系及其未转基因对照为材料,研究转Bt基因107杨的根系分布特征。结果表明:1)垂直方向上,2个转基因株系与CK的总根系及各径级根长密度、表面积密度、体积密度以及生物量密度上均随土层深度的增加而显著降低,在0~30 cm土层中,根长密度、根表面积密度、根体积密度及生物量密度均达到最大值,且显著高于其他土层;2)水平方向0~150 cm, 2个转基因株系与CK的总根表面积密度、总生物量密度随着距树干水平距离的增加呈现出先减小后增大的趋势;不同径级根系表面积密度、根长密度在距树干0~30 cm处达到最大值;3)2个转基因株系总根长密度、根表面积密度、根体积密度和生物量密度均小于对照,对照与转基因株系存在显著性差异,而2个转基因株系间无显著性差异;4)3个株系在根系分布中均以细根为主,且转基因株系细根径级的根长密度、根表面积密度表现为对照大于转基因株系且存在显著性差异,对照和转基因株系中根与粗根根长密度、根表面积密度无显著性差异。

陕北林草混交根土复合体抗剪强度研究

为进一步探讨林草混合根系的护坡力学效应,选取陕北乡土植物小叶杨和白羊草为试验目标,分别进行室内单根拉伸试验以及原状林草混合根土复合体的慢剪试验,较为系统地分析了小叶杨和白羊草根系的抗拉强度特征和根土复合体的抗剪强度特征。结果表明:小叶杨和白羊草的单根抗拉力与根径之间呈近似幂函数的正相关关系,而两者单根抗拉强度与根径之间均表现为近似负相关的对数关系,且在根径小于0.75mm时白羊草的单根抗拉强度远大于相同根径的小叶杨;随着根长密度、根表面积密度的增大,土壤内摩擦角φ随之均呈对数增长,而土壤粘聚力c则均呈直线增长趋势。说明林草混合根系的加入可以有效提高土体的抗剪强度,且有助于增强边坡稳定性,同时为林草一体化的护坡技术提供理论依据。

不同护坡草本植物的根系分布特征及其对土壤抗剪强度的影响

为明确用于三峡库区植被构建的边坡植物物种根系特征与土壤抗剪强度之间的关系,该文以裸地为对照,应用WinRHIZO(Pro.2004c)根系分析系统对香根草(Vetiveria zizanioides(Lin.)Nash)、百喜草(Paspalum notatum Flugge)、狗牙根(Cynodon dactylon(L) Pers.)和紫花苜蓿(Medicago sativaL.)4种护坡草本的根系特征进行定量分析。研究发现:香根草的根长密度和根表面积密度显著大于其他草本;各草本类型的根长密度、根表面积密度及根重密度均随着土壤深度的增加递减,但随深度的增加,不同草本类型的差异逐步缩小;不同草本类型土壤内摩擦角φ和粘聚力c大小均为:香根草>百喜草>紫花苜蓿>狗牙根>裸地,且随土层深度的增加而降低;随着根长密度、根表面积密度的增大,土壤内摩擦角φ呈显著的对数增长,土壤粘聚力c呈显著的线性增长,且与直径D≤5mm不同径级的根系特征之间存在明显的相关性。结果表明:相对于裸地而言,4种草本均能显著增强土壤内摩擦角φ和粘聚力c,且根系对土壤内摩擦角φ的提高程度大于土壤粘聚力c;根长密度和根表面积密度,尤其是直径D≤5mm径级的根长密度和根表面积密度能很好的表征土壤的抗剪强度,可作为评估土壤抗剪强度的重要参数。

不同林龄胡杨克隆繁殖根系分布特征及其构型

以中龄林和成熟林胡杨为研究对象,采用挖剖面和根窗的方法,研究胡杨繁殖根系分布、根系构型,以及胡杨根蘖与繁殖根系构型之间的关系。结果表明:(1)细根(d<2 mm)的根长密度、根表面积密度,随深度增加呈现指数函数分布;(2)中龄林细根的根长密度、根表面积密度在0—90 cm各层都是显著大于成熟林的对应指标(P<0.05),成熟林的中等粗根(5 mm<d<20mm)、粗根(20 mm<d)根长密度及根表面积在深层(70—90 cm)和中浅层(40—50 cm)都显著大于中龄林的对应指标(P<0.05);(3)在中龄林中,根表面积、根分枝数、根分形维数及平均分枝角度是分析根系构型的主成分因子,而在成熟林中,根体积、根分枝数及平均分枝角度是分析根系构型的主成分因子;根系各径级的主成分分析显示1—2 mm各个径级对根系表面积和根体积影响显著;(4)两种林龄繁殖根系上的不定芽及分蘖株数均无显著差异(P>0.05),且两种林龄的一级侧根数、分枝角度亦无显著差异(P>0.05);(5)对比两种林龄不同根序上的根蘖芽发现,二级根上不定芽个数均是同组一级根上不定芽个数的3—4倍;基于以上对胡杨根系的功能权衡的分析,得出:细根对胡杨根系构型有重要的影响,在胡杨根系功能权衡中扮演重要角色。

不同护坡草本植物的根系特征及对土壤渗透性的影响

为明确三峡库区植被边坡植物物种根系特征与土壤渗透性之间的关系,以裸地为对照,应用WinRHIZO(Pro.2004c)根系分析系统对香根草(Vetiveria zizanioides(Lin.)Nash)、百喜草(Paspalum notatum Flugge)、狗牙根(Cynodon dactylon(L)Pers.)和紫花苜蓿(Medicago sativa L.)等4种护坡草本的根系特征进行定量分析。结果表明:(1)紫花苜蓿和香根草的根长密度和根表面积密度显著大于狗牙根和百喜草;(2)不同草本类型和同一草本不同土层之间土壤渗透性存在较大差异,且各草本土壤渗透性随土层深度的增加而降低;相对于裸地而言,4种草本均能显著增强土壤渗透性,其土壤渗透性优劣表现为:香根草>紫花苜蓿>百喜草>狗牙根;(3)土壤的初始入渗率、稳渗率、平均渗透率和渗透总量等各参数均随根长密度和根表面积密度增大而增强,且与直径介于0.5—5 mm不同径级的根系特征之间存在明显的相关性,故根系对土壤渗透性的增强作用主要归功于0.5—5 mm径级的根长密度和根表面积密度;(4)根长密度、根表面积密度对考斯加科夫入渗模型参数K和a有较大影响,随着根长密度和根表面积密度的增加,表征土壤初始入渗率的K值逐渐增大,而表征入渗能力衰减的参数a逐渐减小。

三峡库区几种耐水淹植物根系特征与土壤抗水蚀增强效应

为明确用于三峡库区消落区植被构建的岸生植物物种根系特征与土壤抗水蚀之间的关系,对狗牙根(Cynodon dactylon(L)Pers.)、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides(Mart)Griseb)、荻(Triarrhena saccharifloraNakai)、牛鞭草(Hemarthria compressa(L.f.)R.Br.)、香附子(Cyperus rotundusL.)、野古草(Arundinella anomala Steud.)等6种耐水淹植物根系进行了研究。利用根钻(Eijkelkamp agrisearch equipmentmodel 15.01)在野外直接取样的方法,获取了含有目标物种根系的土柱试验样品,采用改进的抗崩解装置测量土壤的水蚀速率,计算了这6种植物根系对土壤的抗水蚀增强系数,并使用根系分析系统(WinRHIZO Pro.2004c)对根系特征进行了分析。研究发现,空心莲子草、荻、香附子和狗牙根的根冠比均值较大,野古草、荻具有较大的根长密度和根表面积密度;含有根系的土壤水蚀速率显著低于对照,空心莲子草、荻、野古草的土壤抗水蚀增强系数显著高于其他3个物种;根长密度、根表面积密度均与土壤抗水蚀增强系数之间呈极显著的线性关系;根系径级中D≤2 mm的根系与土壤抗水蚀关系最为密切,土壤抗水蚀增强系数与D≤2 mm根系的根长密度和根表积密度均呈显著的线性关系,相关系数随着径级的增加而减小。结果表明,6物种均能显著增强土壤的抗水蚀能力,空心莲子草、荻、野古草的增强作用最为明显;根长密度、根表面积密度能很好地表征土壤的抗水蚀能力,尤其是D≤2 mm或D≤0.5 mm根系的根长密度和根表积密度,可以作为表征土壤抗水蚀能力的最重要参数。

成龄期枣树根系空间分布规律研究

通过对成龄期枣树根系进行空间分布规律的研究,为枣树田间水肥管理提供理论依据。采用剖面挖掘和分层取样法,利用WinRHIZO Pro2010a根系分析系统对漫灌条件下成龄期枣树吸收根(根径<2mm)的空间分布进行了分析。结果表明:根系在水平方向上(0~475 cm)随着树干水平距离的增加而减少,水平距离0~250 cm以内的区域是根系分布的主要区域;在垂直方向上(0~160 cm)表现出随土层深度增加先增多后减少的趋势,竖直方向0~110 cm以内的土层是根系分布的主要区域。水平距离0~250 cm以内、竖直方向0~110 cm以内土层是枣树田间水肥管理的重要区域,土壤质地条件是影响根系分布的一个重要因素。

第2代杉木林土壤有机碳、全氮对细根分布及形态特征的影响

以20年生杉木人工林为研究对象，分析了杉木细根的生长分布情况及形态学特征．结果表明：第2代杉木人工林的土壤有机碳与全氮主要分布在0～30cm土壤中，随着土壤深度的增加而明显减少；杉木细根生物量在不同土壤层次间差异显著，随土壤深度的增加而显著减少，主要分布在0～15cm的表层土壤中，占总量的50．35％，15～30cm层占30．04％，30～45cm层占19．61％；细根表面积在不同层次土壤间差异不显著，主要分布在0～30cm层中，为2．86m2·m^-3，占总量的79．88％；随着土壤深度的增加，杉木细根比根长增加不明显；土壤有机碳含量与杉木细根生物量、比根长和根表面积密度之间相关性均不显著；土壤全氮含量与杉木细根生物量和根表面积密度之间存在明显的正相关，与细根比根长存在不太明显的负相关．

黄土风沙区根系强化抗冲性土体构型的定量化研究

为了探明黄土风沙区根系网络串连、根土黏结及生物化学作用对于创造抗冲性土体构型的相对重要性,以沙黄土为研究对象,通过含根土壤、无根土壤及模拟根系土壤冲刷试验,分析了根系固土总效应、物理固结效应及生物化学效应等参数。结果表明:物理固结效应在根系总效应中的贡献值平均为70.9%;与苜蓿密度90株/m^2相比,物理固结效应在处理360株/m^2中增加了6.8%;在物理固结效应中,根系串连作用较为关键,平均占比78.2%;根系物理固结效应与根表面积密度在极显著水平(P<0.01)上呈指数递增函数关系。植物根系物理固结效应是强化沙黄土抗冲性土体构型的主要表现形式,且根表面积密度可较好地反映根系固土效应。

枣树根系空间分布规律研究

采用剖面挖掘和分层取样法,利用WinRHIZO Pro2010a根系分析系统对漫灌条件下红枣吸收根(根径<2mm)的空间分布进行研究,以期为枣树田间水肥管理提供理论依据。结果表明:根系在水平方向上(0～450cm)随着距树干水平距离的增加而减少,水平距离0～200cm以内的区域是根系分布的主要区域;根系在垂直方向上(0～160cm)表现出随土层深度增加先增多后减少的趋势,竖直方向0～70cm以内的土层是根系分布的主要区域。水平距离0～200cm、竖直方向0～70cm以内土层是枣树田间水肥管理的重要区域,土壤质地条件是影响根系分布的一个重要因素。

紫色土区3种草本植物根系特征及改土培肥效应

为探讨紫色土区草本植物根系的改土培肥效应,选取已种植3年（2011-2013年）的水土保持常用草类紫花苜蓿、狗牙根和香根草为目标物种,分0～10cm,10～20cm,20～30cm 土层采集根系和土壤样品,WinRHIZO（Pro.2004c）根系分析系统测定根系指标,常规方法测定土壤理化性质.结果表明：所有土层,香根草的各项根系指标均较优,尤其是根长密度和根表面积密度（最大均值分别为13.46cm/cm^3 和5.75cm^2/cm^3）,紫花苜蓿则总体上的根重密度最好（最小均值为18.10mg/cm^3）;定植3年,这3种草本植物并未对试验区紫色土的机械组成产生显著影响,但在数值上草本区有粗颗粒减少、细颗粒增多的趋势;多数草本植物对多个土层的土壤有机质和速效钾产生显著影响（有机质增加,速效钾亏损）,而对土壤全氮、碱解氮、总磷、有效磷和全钾的影响却很微弱;所有草本区的全钾含量较高3.93～4.83g/kg,却在几乎所有土层出现速效钾的亏损,尤其是紫花苜蓿区最大亏损量达20.24mg/kg;相关分析中,所有土壤养分与全部或部分根系指标呈现显著或极显著相关（最大相关系数为0.833）.

宁夏南部黄土丘陵区典型草本根系分布特征

为揭示宁夏南部黄土丘陵区几种典型草本根系分布特征,采用根钻法和Win RHIZO根系分析系统对草本(百里香、星毛委陵菜、猪毛蒿、长芒草)整根特点、0-30 cm土层分布特征以及表层根-土结合体状况进行了定量分析。结果表明:(1)各草本根系除长芒草外,大部分具有发达的侧根,细根绝大部分位于土壤浅层。(2)4种草本0-30 cm土层根长密度为2.38~23.56 mm/cm^3,各径级根以≤0.5 mm根最大,占总根长密度的73.4%~86.4%。根表面积密度为2.65~28.83 mm^2/cm^3,百里香以≤0.5 mm根,猪毛蒿以2~3.5 mm根最大,其余草本各级根分布相对均匀。根体积密度为0.61~49.36 mm^3/cm^3,各径级根百里香以2~3.5 mm根,猪毛蒿以0.5~1 mm根最大,其他草本数值很小。随根径增加各草本的根长密度降低,根体积密度先增后降。(3)草本根长密度主要集中在0-20 cm土层(88.3%~100%),根表面积密度百里香、星毛委陵菜集中在0-10 cm(81.3%~99.3%),长芒草、猪毛蒿集中在0-20 cm(90.9%~100%),两个参数值均随土层深度的增加而减小。(4)根土结合体定量分析认为,百里香、星毛委陵菜、长芒草3种草本固结表层土壤效果较好。

盛果期枣树根系空间分布规律研究

【目的】研究盛果期枣树根系的空间分布规律，为枣树的田间水肥管理提供理论依据。【方法】采用剖面挖掘和分层取样的方法，利用WinRHIZO Pro2010a根系分析系统对漫灌条件下盛果期红枣吸收根（根径＜2 mm）的空间分布进行分析。【结果】根系在水平方向上（0~425 cm）随着树干水平距离的增加而减少；在垂直方向上（0~160 cm）表现出随土层深度增加呈先增多后减少的趋势。根系根长密度最密集的区域在水平距离0~125 cm和垂直深度0~80 cm的区域，根系表面积密度最密集的区域在水平距离0~175 cm和垂直深度0~90 cm区域。【结论】水平距离0~200 cm和垂直深度0~70 cm以内土层是红枣田间水肥管理的重要区域，根长密度、表面积密度占全根的百分比均在80.00%以上，土壤质地条件是影响根系分布的一个重要因素。