玉米秸秆及其生物炭复配基质对玉米根系构型的影响

作     者：张立芸 黎力 张海东 杨文彩 ZHANG Liyun;LI Li;ZHANG Haidong;YANG Wencai

作者机构：云南农业大学机电工程学院云南昆明650201 

出 版 物：《华南农业大学学报》 (Journal of South China Agricultural University)

年 卷 期：2024年第45卷第2期

页      面：207-217页

核心收录：

学科分类：090101[农学-作物栽培学与耕作学] 09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：云南省教育厅科学研究基金(2019J0178,2022J0343) 云南绿色食品国际合作研究中心项目(2019ZG00902-03) 

主　　题：玉米 玉米秸秆 生物炭 根系构型 分形维数 拓扑指数 

摘      要：【目的】研究玉米Zea mays L.秸秆及其生物炭对设施栽培中基质改良的价值,探明玉米根系构型及其对不同复配基质的响应。【方法】采用盆栽试验,测定并分析了不同配比基质的理化性质和玉米地上部、根系生物量,采用WinRHIZO(Pro.2020a)根系分析系统分析计算玉米根系的形态以及分形、拓扑结构特征参数,采用SPSS软件分析地上部/根系生物量、根系形态特征与构型特征参数的相关性。【结果】添加秸秆及其生物炭的各处理中,T3处理(蛭石、珍珠岩、玉米秸秆和玉米秸秆生物炭的添加量分别为22.4、22.4、22.4和44.8 dm^(3))的理化性质相较CK最为优化,总孔隙度和持水孔隙度分别达到81.02%和55.38%,可利用的速效氮、磷、钾含量均处在最优水平。T3处理根系的生物量和根长、根表面积、根体积3个主要形态特征参数均与其他处理差异显著,分别高于CK处理112.82%、79.89%、101.21%和102.53%。随着秸秆及其生物炭添加比例的增加,各处理根系分形维数逐渐增大,从CK的1.425增大至T3的1.514;拓扑指数逐渐减小,从CK的0.699减小至T3的0.627,T3处理的拓扑指数更接近0.5。玉米根系生物量和主要形态特征参数与分形维数、分形丰度呈极显著正相关,与拓扑指数呈极显著负相关。【结论】添加秸秆及其生物炭可改善基质理化性质,为根系提供优质生长环境;环境对根系构型的可塑性较高,可以使玉米根系构型向更利于养分和水分利用的方向改变;根系构型性状可在一定程度上表征根系形态特征,也可作为指标来验证复合基质的栽培效果。