根系新闻

植物根系水分研究简介

一、研究的最新进展

1. 采用室内盆栽的形式,在玉米三叶期后开始控制灌溉的含水量下限,对其进行不同水分处理。试验对玉米的根长密度、总根长、根系干重、产量构成因子、产量及灌溉水利用系数进行了系统的分析。考虑玉米的产量、产量构成因子及灌溉水利用效率,结合玉米的根系生长、分布特征,确定在玉米生育期内以W2,即以田间持水量的70%作为灌溉下限较为合理(吕棚棚,2016,不同水分处理对玉米根系分布及产量的影响研究)。

2.旱季茵陈蒿、铁杆蒿、白羊草、达乌里胡枝子群落和油松的根长密度(16.321.717.317.36.0mm/cm3)分别是雨季(1.72.13.25.94.2mm/cm3)的9.410.25.32.91.4倍,茵陈蒿、铁杆蒿、白羊草根系对土壤水分季节变化的响应较为敏感。茵陈蒿群落仅可利用010cm土壤水,旱季铁杆蒿、白羊草群落主要利用3040cm土壤深度的水分,雨季吸水深度上移至020cm。旱季达乌里胡枝子和油松主要利用60cm以下的土壤水分,雨季则吸收2040cm土壤水分。表明退耕植被群落根系在不同季节的吸水策略不同,旱季吸收较深的土壤水而雨季则吸收近地表的土壤水,吸水深度范围的季节变化与土壤水和根系分布变化相一致(常恩浩等,2016,旱季雨季对黄土丘陵退耕区植被根系分布及水分利用的影响)。

3.在不同的栽培方式下,玉米作物的根系长度与根干比重都会随着生长期的延长而增加,而且伴随土层的不断加深还会表现出下降的趋势。在众多栽培方式中,半膜双垄沟播等行距种植在作物根系长度方面要远好于其他栽培方式,半膜双垄沟播等行距种植模式表现出更高的产量,在运用这种栽培方式后,水分利用率有明显提升,因此,它是干旱、半干旱地区的最佳玉米栽培方式(张绍勇,2016,栽培方式对玉米根系生长及水分利用效率的影响)。

二、根系研究情况

1. 山西省水利水电科学研究院

供试作物为玉米,试验采用盆栽形式进行,三叶期后,开始进行水分处理,本次试验水分处理共设置四个水平,分别为当土桶内的土壤含水量低至田间持水量的80%W1)、70%W2)、60%W3)、50%W4)进行灌溉,灌溉上限均为田间持水量。为了保证试验的准确性,每个处理设置3个重复。整个玉米生育期结束时,对每个处理的三个重复,均采用挖掘法分层挖掘玉米根系,在土桶050cm范围内,每10cm一层,分层挖取。后将挖取的根系与土壤进行冲洗分离,将分离出的根系去除表面水分后,平铺至扫描仪上进行扫描,扫描后采用根系分析软件对玉米根长进行分析。后将根系放至烘箱中,在80℃恒温条件下烘干至恒重,测定根系干重。

2.昆明学院

以河道护坡植物根系为对象,对植物根系的分布特征与土壤水分的关系进行研究。用网格纸测量出根系长度,测定出植被根长密度;用环刀进行原状土取样,采用烘干法测定土壤含水率。对植物根长密度与土壤含水率数据利用curveexpert软件进行分析,确定草本植物根长密度与土壤水分的关系根系。

3.河北大学

研究采用盆栽土培试验设置4个水分梯度[田间持水量的35%(W1)55%(W2)75%(W3)100%(W4)]2个磷处理[高磷205mg(P)·kg-1低磷11mg(P)·kg-1],探究水分和磷对苗期玉米根系生长和磷吸收的耦合效应。共8个处理,每个处理4个重复,共计32盆。测定生物量、植株磷含量、根系形态参数(总根长、根表面积、平均根直径)和土壤有效磷含量。

三、研究展望

1. 根系为地上部分提供水分和养分,其生长分布特征对植株生长及产量有至关重要的影响。从机理上揭示土壤水分对根系生长及产量的影响规律,研究结果对指定合理的灌溉制度,科学合理地进行灌溉水管理具有重要的理论参考价值。

2. 分析植物根系特征,揭示根系在不同季节的分布规律;应用稳定同位素多元质量守恒的Iso-source模型,定量化植物吸收不同土壤深度水分的贡献率,阐明根系响应土壤水分变化的机理和植物的土壤水资源利用模式,为黄植物用水机制和生态需水等关键性问题的研究提供科学依据。

3. 作物在整个生长过程中会消耗大量水分,在种植的过程中,需要对栽培的方式进行有效的改善和优化,充分运用种植中可以提供的水资源,从而尽可能的提高作物的实际产量。

四、根系研究方法概述

1.传统根系研究方法

传统的根系研究方法,大多采用挖掘法、钻土芯、网袋法、分根移位法等,将根系分离出来,通过洗根、扫描的方式进行根系信息的收集。传统方法虽然简单易行、直观性强、,但是取样后期需要做的工作较多,如洗根等,且在取样过程中,会因为人工、机械等因素导致根系的损失,降低了实际测量的精度和可靠性,使同一生长作物的全程连续观测无法实现,在一定程度上限制了根系研究的进行。

2.根系监测系统的优势

根系原位监测系统,是一种破坏性较小、定点原位野外观察细根生长动态状况的方法。利用微根管方法可以在多个时段对根系进行原位重复观测,克服了仅依靠对根系进行物理取样所带来的诸多缺陷。其最大优点是对根系的观测研究是非破坏性的,在不影响根系生长过程的前提下,长期监测某个根系片断或单个根系生长发育的变化趋势;实时追踪记录同一根系的生长、死亡动态和物候等特征,而且省时、省工、省力。