小麥根系參數變化的動態研究

　　1 小麥根長的動態變化

　　作物根系的長短、粗細對作物吸收養分和水分至關重要，目前國內普通使用根系分析儀進行根系多種參數的測定。已有研究表明，作物對養分的吸收不完全取決于根系重量，而主要取決于根長和根表面積，單作小麥的根長受土壤中水肥條件及其它環境條件的影響很大，尤其對土壤水分的反應較為敏感，土壤嚴重干旱（土壤相對含水量40%）時根的伸長生長嚴重受阻，土壤水分趨于良好則根長顯著增加，土壤相對含水量達55%左右時根系最長。

　　很多試驗表明，施肥可以促進作物根系生長，從而促進作物對深層土壤水分的吸收利用。P營養對根長的作用因土壤水分狀況而異，在土壤嚴重缺水條件下，施P對促進根系生長具有極其顯著的作用，隨后隨土壤含水量的提高肥效逐漸下降；此外，增施P肥不僅能增加根系的上層數量，而且能促進根系下扎，增加根長和根層數量，增強作物吸水力，提高抗旱力，且P肥對根長的影響大于N肥。研究認為，小麥根長對N肥的反應不太敏感，隨土壤含水量的提高，N肥對根長的作用逐漸削弱。

　　栽培措施對小麥根系的生長與活力也有較明顯的影響。深耕打破犁底層，有利于改善土壤的通透性，增加蓄水保墑能力，促進根系下扎；苗期適度旱，也可促進根系下扎；單株次生根數隨密度增加而減少，群體次生根數隨密度增加而增加。地膜覆蓋栽培有利于促進根系早期生長，增加根長、根數和根重，改善根系在土壤中的分布，有利于延長作物生長后期部分根系的吸收功能。地膜覆蓋改善了麥田土壤環境，顯著促進了根系生長。據報道，覆膜小麥種子根為（5.08±0.64）條，露地小麥為（3.79±0.43）條；地膜小麥次生根條數為10.6條，露地小麥為7.2條，差異達到極顯著水平。

　　2 小麥根重的動態變化

　　一般認為小麥根系的數量和重量隨分蘗的發生而不斷增加，在最高分蘗期小麥根的數量最大，而在抽穗前后根的總重量達最大，抽穗以后根逐漸死亡，根量減少，但根系的活動一直維持到最后。根系在土壤中的分布與有效磷在土壤中的分布集中區是一致的，根系的80%分布在土壤耕層中。土壤水分對小麥根干重的影響是明顯的。土壤相對含水量為40%時小麥根系嚴重受阻、根干重明顯降低，土壤相對含水量在55%~61%時根干重最大，以后土壤相對含水量越大，則根干重明顯降低。說明根重與水分利用效率的關系極為密切。

　　N、P肥對根干重的影響與土壤水分有極大關系。研究結果表明，適量施N（276kg/hm2）可增加總根重和深層土壤中的根重，有助于提高小麥的抗旱性；過量施N（690kg/hm2）可增加上層根重。而在土壤水分嚴重虧缺時，施用N肥對提高小麥根干重不利。增施P肥可顯著提高根干重，但在不同水分條件下，P促進根重增長所需的適宜用量不同。P肥對根干重的效應還與其施用的位置有一定的關系，且土壤嚴重干旱（土壤相對含水量為40%）時，P的效果最顯著。N、P交互作用對根干重有顯著影響，當土壤中N和P其中一個元素維持在較高水平時，降低另一元素將增加根冠比，也就是說當土壤中N、P不平衡時根冠比將受到影響，根的生長相對增加。有機、無機肥料配合施用，可提高冬小麥的根干重，特別是40~100cm土層的根系干重。冬小麥覆膜有利于根重增加和根系下扎，吸收下層水分，達到以根調水。相同水分處理lm土層內地膜小麥的根重量比對照增加30.3%~48.6%,而且分布向深層發展。

　　3 小麥根表面積及根系活力

　　在大田條件下，根系吸收活力的強弱，不僅取決于根系吸收活力的空間分布，更重要的是取決于其單位土體內根系活力的高低，大田冬小麥根系吸收活力的增加與減少，在水平方向上是按由近及遠、垂直方向上是從上到下、整個土體空間內是從里到外的順序進行變化的，最后表現為整個根系活力的全面衰亡。根系吸收活力的空間擴展與根系的形態建成范圍相一致。每年開花后冬小麥深層根增加時，上層土壤中都有一些衰老的根。其次，揚花期水分虧缺，造成根系活力下降早衰，直接影響籽粒產量，而前期缺水則影響營養體的大小，對產量影響很小，灌漿期缺水會導致干物質貯藏于莖稈，降低粒莖比和收獲指數。當土壤相對含水量在70%以上時，隨P素水平的提高，根系呼吸作用增強；當土壤相對含水量在55%以下時，隨P素水平的提高，根系呼吸作用減弱。N素對根系呼吸作用的影響，在土壤相對含水量為40%~70%時，高N水平根系的呼吸強度始終高于低N水平，且不論供N水平高低，土壤缺水條件下呼吸強度一直高于豐水條件下的呼吸強度。

　　小麥根系的活力受栽培措施的影響很大，稀植可提高根系活力，促進深層分布；秋季麥前實行1~2a的耙茬少耕，具有促根生長和提高深層土壤根系活力的作用，可使小麥增產。土壤水分條件對根系表面積產生劇烈影響且成拋物線分布。在不同P素營養水平下，土壤水分對根系表面積的作用不同：在不施P條件下，根系表面積在土壤相對含水量為57%時達到峰值；當P素水平為90kg/hm2,土壤相對含水量為54%時根系表面積最大；當P素水平達180kg/hm2時，根系表面積在土壤相對含水量為51%時達最大值。說明P肥可以明顯提高根系的活性吸收面積。因此根據土壤水分調節N、P肥的施用量，可以促進小麥根表面積的擴大。有機肥可以刺激小麥根系活力，從而改變了根系對磷的吸收動力特征，提高磷的吸收，但單純使用有機肥其效應較短，而有機與無機肥配施能較長時間地維持這一效應，可有效地降低根系的膜脂過氧化作用，增強根系活力；不同時期追施肥水對根系活性具有近期效應，拔節期肥水和孕穗期肥水可提高后期的根系活力，延緩葉片衰老，促進粒重增加。

　　4 小麥根系的空間動態分布變化

　　關于小麥根系空間動態變化的研究報道，因研究對象的不同而有所差異。旱地冬小麥抽穗期最大根系生物量的垂直分布為0~20cm表土層的約占85%,20~100cm土層中根重減少到7.7%,100~200cm為2.9%,200cm以下至邊緣層根系總量約占4.4%.水地冬小麥無論是根長還是根重，80%都分布在0~50cm土層中，100cm以下土層的根系不到總根系數量的6%.對不同抗旱性冬小麥品種抽穗期根系垂直分布的研究結果表明，根干重隨地下層的增加而減少，即0~15cm>15~30cm>30cm以下；抗旱品種下層根干重所占比重增加。小麥根系不論數量還是生物量（根重、根長度、根表面積、根體積）的垂直分布均呈指數函數遞減模式（y=A·e-BX,其中-B為遞減率，是決定根系分布的重要參數；A為最大值）；各層土壤中累計根重、根長的百分比隨相對深度的變化符合雙曲線函數形式；根系總長度和總干重隨時間的變化呈Logsitic曲線變化而最適小麥根數生長曲線為三次多項式。