牧草根系分布研究

种植牧草细根分布特征研究一、研究目的与意义二、试验方案设计三、研究内容四、研究方法五、结果分析主要内容：2苹果园种植牧草具有改善果园小气候，保持水土，改善果园土壤的理化性质，减轻果园病虫危害等优点。然而，在果园牧草复合生态系统中，牧草又与果树组分之间存在竞争，其对土壤中养分和水分的竞争可能抑制果树生长。一、研究目的与意义3研究表明：细根是植物的吸收器官和代谢器官，牧草细根，尤其是提供给牧草生长所需水分和养分的细根分布特征会对整个复合系统产生重要影响。本研究旨在通过对果园种植几种牧草细根分布对土壤养分影响的研究，为苹果园生草栽培体系中草种的选择与配置，以及进一步探讨果园生草水肥竞争机制等提供依据。4二、田间试验设计•采用单因素随机区组试验设计，设置鸡脚草、白三叶、百脉根、小冠花、红三叶5个处理，每小区面积为30m2，2006年3月行间生草播种，播前深翻整地，开沟条播，播种量：鸡脚草7.5kg/hm2、白三叶7.5kg/hm2、百脉根10kg/hm2、小冠花7.5kg/hm2、红三叶9kg/hm2，各处理的生态条件及牧草、苹果的田间管理措施一致。56鸡脚草•白三叶7三、研究内容相互关系细根参数：根长——根长密度生物量——生物量密度表面积——表面积密度生物量消减系数比根长土壤养分：有机质全氮速效氮速效磷速效钾8（一）、采样方法采用土钻采集根样。2009年5月上旬在鸡脚草、百脉根、小冠花和红三叶四种生草区,按“V”型布设3个样点,各样点用土钻(Φ=9cm)对0-70cm土层分层取样(0-10cm、10-30cm、30-50cm、50-70cm)。将每层土体放入土壤筛，然后用清水冲洗。冲洗时按层筛序冲洗,第1层筛孔为1mm，可阻挡粗根、硬土粒、石块等；第2层为0.5mm孔径，用水将每层的细根洗出，按编号将各层细根带回实验室分析。（二）、土样采集同时在附近对应土层采集土样四、研究方法9将细根样品经扫描仪扫描并以图形文件格式存储,再采用细根分析软件（细根扫描仪及细根形态学和结构分析应用系统scanpro5）对之进行分析,从而获得各处理不同土层的根长、表面积。然后将根烘干后用千分之一天平称量,得到根干重。其他细根特征参数经计算即得（三）、细根特征参数的测定和计算1011土壤有机质采用重铬酸钾外加热氧化法；全氮采用半微量凯氏法，并用K-9860型全自动凯氏定氮仪测定；速效氮（包括铵态氮和硝态氮）采用KCl浸提-流动分析仪测定速效磷采用NaHCO3浸提钼锑抗比色法;速效钾采用1mol/LNH4Ac浸提火焰光度法测定。（四）、土壤养分测定12用全自动定氮仪测定土壤全氮13滴定土壤有机质（一）、细根特征参数的结果分析（二）、土壤养分的结果分析（三）、细根分布对土壤养分的影响五、结果分析141、细根基本特征参数结果15（一）、细根特征参数2、细根随土层分布特征分析1617各牧草细根生物量、根长密度及表面积均表现出随着土壤深度增加而减少的趋势，0－10cm土层为集中分布区。鸡脚草0-10cm土层分布最多各牧草细根特征参数0-10cm占总量的百分数18生物量根长表面积鸡脚草75.38%71.61%67.72%百脉根46.58%53.96%51.03%小冠花70.56%55.00%61.48%红三叶53.87%63.81%56.95%为进一步说明各牧草细根的垂直分布与深度的关系，本文运用Gale等人提出的细根垂直分布模型：，进行了细根生物量消减系数分析[式中：Y为从地表到一定土层深度d（cm）的细根生物量累积百分比；d为土层深度（cm）；β为细根消减系数。β值越大，细根在深层土壤中分布的比例越大；β值的大小与细根体积或者细根密度无关，只是说明细根的垂直分布特征与深度的关系]。苹果的根系主要分布在20cm土层以下192.2生物量消减系数的计算消减系数20百脉根、小冠花细根生物量消减系数较大，依据β值的意义，百脉根、小冠花细根向较深土层延伸较强，扩大了小冠花、百脉根营养利用空间，利用较深土壤营养、水分的能力增强。另一方面也说明，百脉根、小冠花与果树细根生态位重叠较多，加强了与果树对养分和水分的竞争。而红三叶，鸡脚草细根生物量消减系数相对较小，红三叶，鸡脚草细根生态位这一分异特征为其与果树充分利用不同层次土壤中的水分和养分奠定了基础。标准地Yd(cm)β标准地Yd(cm)β鸡脚草0.85026100.8271鸡脚草0.9673300.8922百脉根0.6253100.9065百脉根0.8746300.9331小冠花0.82736100.8389小冠花0.8781300.9323红三叶0.8492100.8276红三叶0.9986300.8026依据分层测定资料，4种草种的细根特征参数随土层深度均遵从Y=aebz指数函数的变化规律[式中a、b为常数；Y为根长密度（mm/cm3）；Z为土层深度（cm）]，即各生草草种细根生物量垂直变化呈指数函数递减。212.3细根随土层函数关系的建立3、各牧草细根分布特征的横向比较2223Subset草种N11212红三叶30.57667红三叶31590.512百脉根33515.927鸡脚草30.65533百脉根31819.77633红三叶33676.18067百脉根30.795小冠花32906.3262906.326小冠花37589.2377589.237小冠花30.85133鸡脚草37130.22933鸡脚草310746.38表面积Duncana,b,c草种NSubset生物量Duncana,b,c草种N根长Duncana,b,cSubset比根长是根长和生物量的比值，即比根长（m/g）=根长(m)/细根生物量(g)。比根长大小可以指示根系生理活性。一般认为，比根长较大的根系，其养分与水分吸收效率相对较高，生长较快的植物往往具有较大的比根长。244、各牧草细根比根长计算细根比根长（m/g）250-70cm土层内，鸡脚草、百脉根、小冠花、红三叶比根长变化范围分别为：8.6-10.4m/g、1.4-3.7m/g、2.6-7.6m/g、3.2-29.4m/g；四种植物0-70cm土层平均比根长从大到小依次为：鸡脚草红三叶小冠花百脉根。0-10cm土层比根长依次为鸡脚草红三叶小冠花百脉根：10-70cm土层比根长依次为鸡脚草（30.8957）红三叶（2.7545）小冠花（7.7018）百脉根（6.2984）。说明四种牧草细根比根长在这两个土层及与0-70cm土层中的分布具有一致性。土层深度/cm鸡脚草百脉根小冠花红三叶0－1010.33592.65172.66133.266910-3010.36911.45287.52863.412230-5033.88413.67903.417329.304250-708.60971.92905.8758*平均9.02841.38752.783311.9944各种牧草比根长大小随土层呈现波动性变化。鸡脚草、红三叶及百脉根最大比根长出现在30-50cm土层，说明其在该层土壤以较小的生物量投入却具有较高的吸收水分和养分的效率；而小冠花最大比根长出现在10-30cm土层。26对3种植物细根比根长与其细根性状之间的相关分析有助于探明不同植物细根性状之间的相互关系及种间差异275、比根长与其他细根特征参数的相关分析各种生草草种细根细根特征参数之间的相关分析表明，四种牧草细根生物量、根长密度及细根表面积三者间均呈极显著或显著的正相关关系；百脉根比根长与生物量呈不显著负相关，与根长密度和表面积均呈现不显著的正相关；其他三种牧草的比根长与生物量、根长密度及表面积均呈现不显著负相关。2829（二）、土壤养分的结果分析30种植牧草前的土壤养分状况问题1：土层不一致，无法进行比较问题2：将三次采样点进行混合后测定土壤养分，只能进行直观描述，无法进行方差分析。3132牧草间的差异（不同土层的养分含量平均）12百脉根411.722100鸡脚草412.110400小冠花413.56742513.567425红三叶416.063575Sig..239.108有机质Duncana,b草种NSubset33不同土层的差异（将同土层不同牧草下的土壤养分含量平均）12350-7046.76440030-5049.07160010-30414.7540500-10422.873450Sig..1341.0001.000有机质Duncana,b土层NSubset（三）、细根分布对土壤养分的影响3435标准地有机质全氮速效氮速效磷速效钾鸡脚草0.9460.887-0.9820.9190.997百脉根0.9880.9860.9950.9950.989小冠花0.8460.8010.7950.9640.949红三叶0.9460.9270.9740.9950.951鸡脚草0.9480.877-0.970.9120.995百脉根0.930.9240.9850.9710.988小冠花0.8810.8380.8390.9820.97红三叶0.9480.930.9760.9960.951鸡脚草0.9590.895-0.9750.9280.998百脉根0.9710.9680.9970.9910.994小冠花0.8560.8130.8040.9650.952红三叶0.9520.9340.9780.9970.956鸡脚草-0.26-0.4550.506-0.408-0.35百脉根-0.124-0.149-0.015-0.0830.04小冠花-0.275-0.239-0.157-0.469-0.437红三叶-0.286-0.267-0.278-0.317-0.447生物量根长密度表面积比根长