根区交替控制灌溉条件下玉米根系吸水规律
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局部灌水方式对玉米不同根区氮素吸收与利用的影响 胡田田;康绍忠;张富仓 【期刊名称】《中国农业科学》 【年(卷),期】2005(038)011 【摘 要】采用分根装置,在均匀灌水、固定部分根区灌水和根系分区交替灌水3种方式下,将15N标记的(15NH4)2SO4施入盆栽玉米的1/2根区,另1/2根区施入等量的(14NH4)2SO4,分期测定两个1/2根系及地上部吸收的15N和总N量,研究不同根区氮素的吸收利用特征.结果表明,交替灌水条件下,交替后恢复供水5 d内,供水区根系的氮素吸收速率较之均匀灌水及其它所有根区显著增大,表现出明显的补偿效应.总体来看,两个根区的氮素吸收基本相同,其氮肥的利用率、损失率和残留率相近.固定灌水条件下,玉米吸收的氮素主要来自灌水区域;与非灌水区相比,灌水区15N肥料的利用率和损失率明显增大,残留率降低.与固定灌水相比,交替灌水的氮肥利用率比非灌水区明显增大,但比灌水区减小.与均匀灌水相比,交替灌水和固定灌水均可提高作物的氮素生产效率.
【总页数】6页(P2290-2295) 【作 者】胡田田;康绍忠;张富仓 【作者单位】西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,杨凌,712100;西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,杨凌,712100;中国农业大学中国农业水问题研究中心,北京,100083;西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,杨凌,712100
【正文语种】中 文 【中图分类】S5 【相关文献】 1.根区局部灌溉水肥一体化对糯玉米产量和水分利用效率的影响 [J], 梁海玲;吴祥颖;农梦玲;李伏生 2.局部根区水氮耦合对玉米幼苗养分吸收利用的影响 [J], 王旭明;张铮;王海红;祝鹏飞;王馨;束良佐 3.局部灌水方式对玉米不同根区土-根系统水分传导的影响 [J], 胡田田;康绍忠 4.不同控水时段根区局部灌溉对玉米生理和水分利用效率的影响 [J], 傅丰贝;陆文娟;李伏生 5.不同基因型糯玉米氮素吸收利用效率的研究Ⅰ.氮素吸收利用的基因型差异 [J], 卢艳丽;陆卫平;王继丰;刘萍;刘小兵;陆大雷;苏辉
基于制种玉米茎流与根系分形特征的土壤水分动态模拟甘肃河西地区光热资源丰富、天然隔离条件良好,凭借独有的地理资源优势,已发展成全国最大的杂交玉米制种基地。
近年来,灌区地下水位下降,河流供水量减少,水资源短缺已然成为玉米制种产业发展的瓶颈。
隔沟交替灌溉条件下制种玉米水分传输机制与模拟研究,对实现制种玉米节水高效栽培,发展该区农业节水事业具有重要的理论价值和现实意义。
本文以制种玉米为研究对象,采用土壤水分廓线仪、土壤含水量监测系统、包裹式植物茎流计和自动气象站等仪器,于2012-2014年在中国农业大学石羊河试验站,对不同灌水技术下制种玉米蒸腾耗水规律及控制因子、茎流时滞效应及影响因素、茎流估算模型、根系分形特征及根系吸水模型等方面进行了系统的试验研究和定量模拟,取得了以下成果:(1)各灌水方式的日茎流量关系为:常规沟灌>隔沟交替灌>畦灌。
茎流观测期内,常规沟灌日茎流量变化范围80.8-884.0mLd-1,茎流日均值为498.1 mLd-1;隔沟交替灌日茎流量变化范围47.1-786.5 mL d-1,均值为455.7 mL d-1;畦灌日茎流量变化范围38.5-629.1 mL d-1,均值为337.7 mL d-1。
(2)小时尺度:抽穗期南侧母本(SFP)茎流主要影响因素为太阳辐射(咫)、相对湿度(尼H)、和饱和水汽压差(VPD),灌浆期和成熟期主要影响因素为Rs;抽穗期北侧母本(NFP)主要影响因素为Rs和VPD,灌浆期为Rs,成熟期为Rs、RH和VPD;抽穗期父本(MP)茎流的主要影响因素为Rs、RH和VPD,灌浆期为Rs,成熟期为大气温度(Ta)、Rs、RH和VPD对父本茎流均显著影响。
日尺度下:Rs、Ta为SFP茎流的主要影响因子;NFP和MP茎流主要影响因子为Rs。
(3)父本、母本茎流均滞后于Rs,超前于VPD、乃和RHo各生育期茎流相对Rs的滞后程度为:成熟期>灌浆期>抽穗期。
局部灌水条件下不同根区在作物吸水中的作用胡田田;康绍忠【期刊名称】《作物学报》【年(卷),期】2007(33)5【摘要】采用分根装置,在均匀灌水、固定部分根区灌水和根系分区交替灌水3种方式下,分期测定玉米的耗水量、两个1/2根区及整个根区的土-根系统水分传导与土壤含水量,研究各个根区在作物水分吸收中的作用.结果表明,3种灌水方式下,玉米耗水量与全部根区和灌水区土-根系统水分传导间均存在密切的正相关关系.均匀灌水条件下,1/2根区水分传导约占全部根区水分传导的一半;固定灌水条件下,灌水区占全部根区水分传导的比例远大于非灌水区,与全部根区接近.交替灌水条件下,两个根区对全部根区水分传导的贡献呈交替变化,其非灌水区占全部根区水分传导的比例较之固定灌水明显增大.全部根区土-根系统水分传导与灌水区土壤含水量明显相关,灌水区土壤含水量决定了整株作物的水分吸收情况.交替灌水的非灌水区从土壤到根系仍有一定的水分传输作用,而固定灌水的非灌水区使全部根区的土-根系统水分传导降低.【总页数】6页(P776-781)【作者】胡田田;康绍忠【作者单位】西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌712100;中国农业大学中国农业水问题研究中心,北京100083【正文语种】中文【中图分类】S5【相关文献】1.苗期玉米对根区局部供水不同灌水下限的响应 [J], 马锦良;胡笑涛;王文娥2.局部灌水施肥条件下玉米根区土壤水分动态变化特征 [J], 胡田田;张美玲;康绍忠3.局部灌水方式对玉米不同根区氮素吸收与利用的影响 [J], 胡田田;康绍忠;张富仓4.局部灌水方式对玉米不同根区土-根系统水分传导的影响 [J], 胡田田;康绍忠5.局部供应水氮条件下玉米不同根区的耗水特点 [J], 胡田田;康绍忠;李志军;张富仓因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
玉米需水规律玉米需水规律:玉米在不同的生长阶段,需水量是不同的。
一般来说,在苗期需水较少,在拔节孕穗期需水量大幅增加,到抽雄开花期达到高峰,灌浆成熟期需水量又逐渐减少。
说起玉米的需水规律,就好像是玉米在不同的成长阶段参加不同的“水之派对”。
在苗期,玉米就像个害羞的小朋友,不怎么爱“喝水”,对水分的需求比较少。
这时候的它,正在努力适应环境,扎根生长,不需要太多水分来“捣乱”。
等到了拔节孕穗期,玉米就如同进入了青春发育期,迅速成长,对水分的渴望那是与日俱增。
就好像一个正在长身体的青少年,胃口大开,急需大量的水分来支持它的生长发育。
这个时候的玉米,简直就是个“水老虎”,疯狂地“喝”着水。
而到了抽雄开花期,玉米对水的需求达到了巅峰。
这时候的它就像是要举办一场盛大婚礼的主角,为了在这个重要时刻展现出最完美的姿态,对水的需求达到了前所未有的高度。
它要足够的水分来保证花朵的绽放和花粉的传播,就像新娘需要最华美的婚纱一样。
再到灌浆成熟期,玉米对水的需求又逐渐减少。
此时的它就像是一位即将完成使命的勇士,已经历经了最激烈的战斗,不需要那么多水分来助力了,只需要稳定的条件来完成最后的成熟和收获。
咱们来举个例子,假如在抽雄开花期,玉米没有得到充足的水分,那就好比一位要上台表演的歌手突然嗓子干哑,这可就糟糕啦!会导致花粉活力下降,授粉不良,直接影响玉米的产量和质量。
有数据表明,如果在这个关键时期缺水,玉米的产量可能会降低 20%以上。
了解玉米的需水规律对于农业生产可是至关重要的。
农民伯伯们根据这个规律,合理地进行灌溉,既能保证玉米的茁壮成长,又能避免水资源的浪费。
就像一位精明的管家,把每一滴水都用在最恰当的地方。
总之,掌握玉米需水规律,就如同掌握了玉米生长的密码。
这不仅有助于提高玉米的产量和质量,还能促进农业的可持续发展。
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分根区垂向交替供水的节水机理及效应史文娟; 康绍忠; 王全九【期刊名称】《《农业工程学报》》【年(卷),期】2000(016)005【摘要】为了探索一种新的节水灌溉技术——分根区垂向交替供水的节水增产效应 ,以盆栽玉米为试验材料 ,选用3种不同的灌水方式 (表面灌、下部灌、交替灌 )和不同的灌水周期 (3 d、5 d、7d)以及不同灌水方式下的相同灌水量组合进行了对比试验研究。
结果表明 ,垂向交替供水是可行的。
在相同的水势条件下 ,交替灌可提高作物的渗透调节能力 ,降低气孔关闭的临界水势 ,使光合同化产物从营养器官向生殖器官的分配增加 ,整株作物的长势呈现出苗壮、根旺的特点。
此外 ,5 d的交替灌与 3 d的表面灌相比 ,不仅作物的长势明显改善 ,且节水 2 6 %以上 ;7d的交替灌与 5 d的表面灌相比 ,作物长势无明显差异 ,但节水 2 0 %以上。
试验的最终结果认为 :5 d的灌水周期是试验范围内交替灌应用时较为成功的方式。
当以土壤含水率控制时 ,拔节期下层土壤含水率应不低于 5 4%的田持 ,上层土壤含水率应不低于 40【总页数】5页(P11-15)【作者】史文娟; 康绍忠; 王全九【作者单位】西安理工大学; 西北农林科技大学【正文语种】中文【中图分类】S2【相关文献】1.分根区垂向交替供水对玉米生长影响的研究 [J], 史文娟;康绍忠2.烤烟不同生育时期分根区交替灌溉的节水调质效应 [J], 刘永贤;李伏生;农梦玲3.番茄垂向分根区交替控制滴灌室内试验及节水机理 [J], 胡笑涛;康绍忠;张建华;张富仓;李志军;周良臣4.分根区垂向交替供水的节水机理及效应 [J], 史文娟; 唐绍忠5.分根区交替灌溉对辣椒生长及产量的影响 [J], 吉胜鹏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
根吸水的条件
多少人深知:根吸水是蔬菜、花卉和其他植物长势良好的关键。
它也是作物抗旱、抗病的重要原理之一。
所以,育苗,种植有机物时,调整根吸水的条件必不可少。
根吸水的条件主要有三个方面:
一是土壤的吸水性。
土壤的吸水性与其中悬浮物含量、土壤结构状况、土壤质
地等有关,其中,悬浮物含量最为重要,一般悬浮物含量在15%以下,土壤的吸水
性就很佳。
其次,植物根系的形态与活力也会影响根吸水,茸茸的根系及繁殖的根系有着
较强的水吸力,而白色的、枯萎的根系则无法充分地吸收水分。
最后,外界条件对根吸水也有一定的影响,如大气有机挥发物的存在,有利于
植物的根吸水;相反,一定的噪声或高温也会抑制植物根系的吸水能力。
因此,种植有机物时,做好外界条件的调节也很重要。
此外,若想要根吸水充沛,还要注意以下几点:
(1)根际易腐层施入应遵循“薄厚均衡”原则,以使得植物受到充足的养分,提高根系的活力;
(2)在执行施肥以及施水等工作时,要根据地土的特点来加以选择,一定要
防止土壤被过量的肥料水分淹没;
(3)为了保持土壤的透气性,可采取胶泥施肥的方式,即用悬浮液状的有机
肥在胶状的石膏中边用肥料边施肥,这能够避免根系的过度生长。
总的来说,育苗种植有机物时,要调整好根吸水的条件,尽可能保证植物较高
的根部活力,以节省大量的水分,把水分集中到植物有限的根系系统中,进而提高种植有机物的效果,也会节约作物本身的优良基因物质,实现物质有机的经营。
根吸水的原理一、引言根吸水是植物通过根系吸收水分的过程,它是植物生长与发育的基础和必要条件。
了解根吸水的原理对于农业、园艺和生态学等领域具有重要意义。
本文将深入探讨根吸水的原理及其相关机制。
二、根吸水的基本原理根吸水是植物通过根系吸收土壤中水分的过程,它是一种被动的物理运输过程。
根吸水的基本原理可以归结为三方面:2.1 渗透压差驱动植物体内细胞具有较高的渗透浓度,而土壤中水分的渗透浓度较低。
由于渗透压差的存在,水分将自愿由渗透浓度低的土壤向渗透浓度高的植物细胞移动,从而实现根吸水。
2.2 水分在土壤和植物根系间的传导根系统的结构对于根吸水起着重要作用。
植物根系由根毛、根冠和细根等组成,其中根毛是吸收土壤中水分的主要器官。
根毛的存在增加了吸水表面积,并且通过细胞质的渗透调节和细胞壁的透水性控制,实现了水分在根系内的传导。
2.3 植物体内水分的运输根吸水后,水分将通过植物体内的导管系统向上传输。
植物的导管系统主要由木质部和韧皮部组成,其中木质部主要负责水分的上升传导。
导管内存在有氢键、毛细现象等,促进水分在导管内的运输,并形成水分的连续通道。
三、根吸水的机制根吸水的过程是一个复杂的物理、化学和生物学过程,涉及到多种机制。
以下将从不同方面介绍根吸水的机制。
3.1 渗透调节植物根系内的细胞通过调节渗透物质的浓度,实现对水分的吸收和排泄。
渗透调节主要包括积累有机溶质和矿质离子,降低细胞内水势,从而增加水分进入细胞的能力。
3.2 水分的涌动和质子泵作用水分在根系内的运动主要依靠细胞外液中的质子泵作用和细胞间涌动。
质子泵作用通过改变细胞外液的渗透压,促使水分向细胞内移动。
细胞间涌动则通过根毛的管腔压力差驱动,促进水分在根系内的传导。
3.3 吸附和渗透土壤中的水分通过根毛表面的吸附作用进入根系内,然后利用渗透作用进入细胞。
根毛表面的微细孔隙和根发生的根毛发达,增大了根系的吸收表面积,提高了根吸水的效率。
3.4 水分的上升传导根吸水后,水分通过导管系统向上传输,其中水分上升的主要方式是由毛细现象驱动的蒸腾。
Vol.39 No.3May 2021第 39 卷第 3 期2021年05月干旱地区农业研究Agricultural Research in the Arid Areas 文章编号:1000-7601(2021)03-0023-10 doi :10.7606/j.issn.l000-7601.2021.03.04利用HYDRUS-2D 模拟膜下滴灌玉米农田深层土壤水分动态与根系吸水丁运韬・2,3,程 煜・2,3,张体彬⑺,4,姬祥祥・2,3,乔若楠・2,3,冯 浩⑺,4(1.西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,陕西杨凌712100;2. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌712100;3. 西北农林科技大学中国旱区节水研究院,陕西杨凌712100;4.中国科学院水利部水土保持研究所,陕西杨凌712100)摘要:河套灌区农田地下水埋深普遍较浅且年内波动较大,明确不同膜下滴灌条件下深层土壤水分对根区的补给作用及作物根系吸水的响应差异有利于膜下滴灌技术的完善和推广。
本研究开展了连续2 a (2017-2018年) 的春玉米田间试验,设置3个膜下滴灌灌溉水平,分别控制土壤基质势下限为-10 kPa ( Sl )、-30 kPa ( S3)和-50 kPa(S5)。
利用HYDRUS-2D 模型模拟0〜120 cm 深度土壤含水量、根层下边界(100 cm 深度处)水分通量和作物根系 吸水速率。
结果表明,经过率定后的HYDRUS-2D 模型对0~120 cm 深度土壤含水量模拟结果的根均方差(RMSE)和决定系数(R 2)分别为0.039〜0.042 cm 3 • cm -3和0.78~0.73,模拟结果可靠。
膜下滴灌农田100 cm 和120 cm 深度 处土壤含水量较高且处理间差异不大,说明不同滴灌条件对于100 cm 以下深层土壤含水量影响较小;但不同处理显著影响根区下边界的水分通量和根系吸水速率。
根区交替控制灌溉条件下玉米根系吸水规律李彩霞;周新国;孙景生;王和洲【摘要】为了阐明根区交替控制灌溉(CRDAI)条件下玉米根系吸水规律,通过田间试验,在沟灌垄植模式下采用根区交替控制灌溉研究玉米根区不同点位(沟位、坡位和垄位)的根长密度(RLD)及根系吸水动态.研究表明,根区土壤水分的干湿交替引起玉米RLD的空间动态变化,在垄位两侧不对称分布,并存在层间差异;土壤水分和RLD是根区交替控制灌溉下根系吸水速率的主要限制因素.在同一土层,根系吸水贡献率以垄位最大,沟位最低;玉米营养生长阶段,10-30 cm土层的根系吸水速率最大;玉米生殖生长阶段,20-70 cm为根系吸水速率最大的土层,根系吸水贡献率为43.21%-55.48%.研究阐明了交替控制灌溉下根系吸水与土壤水分、RLD间相互作用的动态规律,对控制灌溉下水分调控机理研究具有理论意义.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2015(035)007【总页数】7页(P2170-2176)【关键词】根区交替控制灌溉(CRDAI);玉米;根长密度(RLD);根系吸水;土壤水分【作者】李彩霞;周新国;孙景生;王和洲【作者单位】中国农业科学院农田灌溉研究所,新乡453002;农业部作物需水与调控重点实验室,新乡 453002;中国农业科学院农田灌溉研究所,新乡453002;中国农业科学院农田灌溉研究所,新乡453002;农业部作物需水与调控重点实验室,新乡453002;中国农业科学院农田灌溉研究所,新乡453002;商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站,商丘 476001【正文语种】中文根系吸水是植物水分供应的途径,超过50%的降雨或灌溉水被植物吸收利用[1],是现代农业对水、肥料优化利用的关键因素[2- 3]。
研究表明,根系吸水是植物地下和地上部分生理生态相互作用的结果[4],主要受到根系分布、土壤水力特性和气候条件的影响[5- 7]。
在很多研究中,根密度随土层深度呈指数减少,但土壤密实度和分层结构能够改变这种根系分布[8- 9],特别是受到水分亏缺影响时,植物根系吸水受到土层的根系分布影响[10- 11],已被一些研究[12- 13]和模型[14- 15]所证实,这些研究增进了我们对根系分布与植物吸水关系的理解。
然而,能够预报根系吸水的复杂过程是十分有限的。
一方面,现有的一些模型与根系的实际分布相偏离[16- 17];另一方面,一些研究简化了根系-土壤-水分系统,不能为人们充分理解根系吸水的复杂过程提供一个综合信息平台,很少有对根系分布具有现实意义的满意描述,这承载了一定气候条件下特定的土壤剖面水文状况和土壤水分吸收再分布的反馈效应[18]。
根区交替控制灌溉为作物根系生长及吸水提供了良好的自身调控可能[19],使土壤水分和根系吸水的关系形成作用机制,这方面的科学研究,对于揭示根系吸水、根系分布和田间剖面土壤水分动态之间的响应机制是非常重要的。
根区交替控制灌溉增强了根系生长与代谢能力,水分利用效率也得以提高[20],此环境下根系形态与土壤水分的关系决定了根系吸水的空间动态,其关系研究对理解作物-土壤系统的水分作用机理非常重要,并能揭示根区交替控制灌溉下的根系吸水动态。
1.1 试验区概况及试验设置试验于2010—2011年在中国农业科学院农田灌溉研究所作物需水量试验场(35°19′ N,113°53′ E,海拔73.2 m)进行,区域多年平均气温14.1 ℃,无霜期210 d,日照时数2398.8 h,多年平均降雨量588.8 mm,多年平均蒸发量2000mm。
沟和垄规格及灌溉方法如图1所示。
试验小区面积为100 m2,4次重复。
灌水方式为根区交替控制灌溉(Controlled Root-Divided Alternative Irrigation,CRDAI),当灌水沟处的根区土壤含水量达到田间持水量的70%—75%时,开始灌水,根区土壤水分保持非充分状态。
玉米(浚单18)播种日期分别为:2010年4月22日,2011年4月20日,种植密度为41669株/hm2,株距40 cm,行距60 cm。
收获日期分别为2010年8月26日、2011年8月22日。
播前对试验区土壤进行深翻松土和打垄,基施复合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)用量为675kg/hm2,在玉米拔节期追施尿素300 kg/hm2(含N 46%)。
试验期间灌溉和降雨情况见表1。
1.2 研究方法由根钻取根法测定根长密度(Root Length Density, RLD),根钻钻头直径7 cm,高度10 cm。
共设垄顶、坡1、坡2、沟1和沟2 5个取根点(图1),垄、坡、沟处沿剖面垂直向下分别取至120、110 cm和100 cm。
取出的根样先在清水中浸泡6—8 h,然后用0.1 mm孔径的网筛过滤并冲洗干净,用修正的Newman法量测根长,计算RLD。
在玉米苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期和成熟期各取根一次,根系的水平和垂向伸展距离由垂直于垄向、沿植株根部向下挖取土壤剖面获得。
作物蒸腾速率由LI- 6400光合作用系统(LI- 6400,LI-Cor,USA)测定,与根系取样同步观测,选长势中等的5株玉米,从底叶至顶叶分别测定蒸腾速率,位置为距叶尖1/3处,以1 h为间隔测日变化。
土壤含水量采用土钻取土烘干法测定,每10 cm取1钻,取至120 cm,取土位置与根系取样点一致,每3 d取1次土样,在灌前、灌后及雨后加测。
使用微型蒸渗仪(Mico-lysimeter)测定棵间土壤蒸发量,每天7:30测定,间隔1d 换土。
Mico-lysimeter由镀锌铁皮制成,壁厚2 mm,内径分别为 10 cm和5 cm,高10 cm,5cm内径的安装在垄顶和坡处,10 cm内径的安装在沟底。
比重计法测定土壤粒径组成;土壤为轻砂壤土,田间分层取样,采用Ku-pF非饱和导水仪(Ku-pF,Germany)测定土壤非饱和导水率K(θ)和土壤水分特征曲线pF(表2)。
1.3 根系吸水速率采用Feddes模型计算根系吸水速率[21]其中,式中,Tr为作物蒸腾速率;σ为待定系数;S(x,z,t)为根系吸水速率;γ(h)为水分胁迫函数;h为土壤水势;h1,h2,h3为影响根系吸水的几个土壤水分阈值。
h1为取样限制水势,取值范围-30—40 cm,当含水量高于h1时,土壤湿度高,透气性差,根系吸水速率降低。
h3为凋萎点水势,取值范围为-1500—2000 cm;(h2,h1)为根系吸水最适的土壤含水量区间,h2为田间持水量[21]。
β(x,z,t)为根长密度(cm cm-3)。
z为根系下扎深度(cm),x为水平伸展距离(cm),t为玉米播后天数(d)(28≤t≤120)。
2.1 根长密度RLD分布规律图2给出了玉米5个生长阶段(44 d—苗期、64 d—拔节期、73 d—抽雄期、90 d—灌浆期和105 d—乳熟期)的RLD情况,由于连续两年的RLD分布规律非常一致,只给出2011年的RLD分布。
图2中,沟、坡、垄处的根系深度以各自点位所处的位置为坐标0点,向下为正。
由图2可知,在垂向分布上,最大RLD在10—20 cm深度,自20 cm向下的RLD大体上呈递减规律。
在玉米苗期,根系最大下扎深度为70 cm(垄位),此时已经实施了交替隔沟灌溉,沟位和坡位的RLD明显地受到土壤湿润方式的影响,其在垄位两侧呈不对称分布。
在玉米拔节期,垄位根系已达到90 cm,两个相邻沟位的RLD不对称分布,较大密度根系集中在0—30 cm。
玉米抽雄期,各点位处RLD明显增大,其根系密集区域为0—50 cm,两个对称坡位的RLD差别明显。
玉米灌浆期,根系进入衰老阶段,沟位的RLD小于抽雄阶段,但垄位的RLD高于其他阶段,达到全生育期最大值5.06 cm/cm3。
在玉米成熟期,根区的活根逐渐衰败,0—70 cm土层根系最先出现衰败,RLD小于前期,而70 cm以下土层的根系仍有较强的生长力,相应RLD无减小趋势。
在水平分布上,平均RLD基本上为垄、坡和沟位递减分布,且RLD的水平分布随时间变化存在层间差异,其中20—50 cm土层的RLD分布较为不规律,说明较为活跃的大密度根系层受土壤水分的影响较大。
播种90d之后的RLD在垄位两侧逐渐呈对称分布,说明在玉米生长中后期(每年7月份之后)的大量降雨能够改变RLD的空间不均匀分布状况。
2.2 根系吸水速率分布图3和表3中,沟、坡、垄处的土层根系吸水速率分析是在同一坐标系下进行,以垄顶处地表为水平面的坐标0点。
图3给出了4个日期的根系吸水速率,其中7月5日为灌水结束第6天,土壤较为干燥,剖面平均根系吸水速率较小,土壤水分成为土层间根系吸水的限制因素。
7月16日为灌水结束第2天,根区土壤水分整体较高,其土壤剖面分布情况主要与RLD有关。
玉米营养生长期,根系吸水速率最大值发生在10—30 cm土层,此土层区间的根系吸水速率点位差异明显,根系吸水速率由大到小的顺序是垄位-坡位-沟位;玉米生殖生长阶段,根系吸水速率最大值的分布深度逐渐下移,主要在15—70 cm土层,垄位根系吸水速率最大,沟位最小。
在沟位,根系吸水速率达到最大值之后,随深度的增加而逐渐减小,其点位差异逐渐缩小。
玉米苗期(6月5日)的上层(0—20)根系占总吸水量的44.88%,下层根系占总吸水量的比例逐渐减小;在6月19日、7月5日和7月16日,20—70 cm深度的根系吸水贡献率逐渐增大,为主要根区吸水层。
从RLD分布情况看,垄位0—20 cm土层的RLD较大,玉米营养生长阶段其吸水速率也较大,这一土层的充分湿润对玉米营养生长期的根系吸水非常重要;从整体根区看,20—70 cm土层为根量最大的区域,其较大的根系吸水速率与根系的大密度分布和根区水分的调控有关,这一层的根系吸水比例从营养生长期的33.34%增至生殖生长阶段的55.48%(表3);在同一土层,垄位的根系吸水比例最大,沟位最小。
通过水分调控措施,局部改变根系形态,对节水增产是有利的[22- 23]。
植物根系的吸水特性对植物的生长状况起决定作用,根系吸水使水分在植物体内得以传输[24],土壤水分状况又直接影响根系吸水速率[25],分根区干湿交替的土壤水分条件,很好地反应了根系吸水与土壤水分的动态关系。
研究表明,在湿土中,处于密集根区的土层水饱和度下降速度高于其他土层,显现了高密度根区吸水的显著效果。
玉米根系在干、湿交替的土壤环境中形成了自身的适应机制,根系形态产生“补偿效应”,非灌水区域复水后根系的生长活性和代谢明显增强[20],是引起交替灌溉期间RLD不对称分布的主要原因,另一方面也反应了土壤水分与RLD的牵制关系。