农林复合系统论文渭北几种农林复合模式对林木和作物根系的影响.docx

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农林复合系统论文渭北几种农林复合模式对林木和作物根系的影响

农林复合系统论文：

渭北几种农林复合模式对林木和作物根系的影响

【中文摘要】研究核桃（Juglansregia）与小麦（Triticumaestivum）、油菜（Brassicacampestris）和大豆（Glycinemax）三种复合系统中细根的空间分布及形态变异,为种间关系研究及农林复合系统的合理设计提供依据。

采用根钻法取样,用WinRHIZO根系分析系统对根系形态进行分析,比较复合系统与单作细根的空间分布和形态差异。

主要研究结果如下:

1.核桃-小麦复合系统中核桃细根根长密度为83.6cm/dm3,小于核桃单作的135.6cm/dm3,降低了38%;复合系统中小麦根长密度为1736.7cm/dm3,比小麦单作的1223.3cm/dm3增加了42%。

核桃-油菜复合系统中核桃细根根长密度为95.67cm/dm3,小于核桃单作的113.43cm/dm3,降低了15.7%;复合系统中油菜根长密度为321.33cm/dm3,大于油菜单作的316.39cm/dm3。

核桃-大豆复合系统中核桃细根根长密度为120.67cm/dm3,略大于核桃单作的118.57cm/dm3;复合系统中大豆根长密度为275.09cm/dm3,小于大豆单作的378.66cm/dm3,减少了27.3%。

2.核桃-小麦复合系统中核桃细根根长的垂直分布重心深度为35.49cm,比核桃单作的29.97cm,向下移动了5.52cm;复合系统中核桃细根的水平径向分布重心距树干基部0.91m,比核桃单作0.99m,向树靠近了0.08m;复合系统中小麦根长的分布重心深度为18.46cm,比小麦单作的26.04cm,向上移动了7.58cm。

核桃-油菜复合系统中核桃细根根长的垂直分布重心深度为36.50cm,大于核桃单作的31.90cm,向下移动了4.60cm。

复合系统中核桃细根的水平径向分布重心为距树0.86m,小于核桃单作的0.97m,向树靠近了0.11m;复合系统中油菜根长的分布重心深度为19.90cm,比油菜单作的25.10cm,向上移动了5.2cm。

核桃-大豆复合系统中核桃细根根长的垂直分布重心深度为31.7cm,大于核桃单作的25.55cm,向下移动了6.2cm;复合系统中核桃细根的水平径向分布重心为距树0.96m大于核桃单作的0.93m,离树距离增加了0.03m;复合系统中大豆根长的平均分布重心深度为19.50cm,大于大豆单作的15.00cm,向下移动了5.5cm。

3.核桃-小麦复合系统中核桃细根平均直径在0～30cm土层内为0.3145mm,小于核桃单作的0.3567mm。

复合系统中核桃细根比根长在0～30cm土层为51.49m/g,大于核桃单作的36.23m/g;而在30～100cm土层为26.27m/g,小于核桃单作的39.07m/g。

在0～50cm土层内核桃-小麦复合系统小麦细根平均直径为0.2955mm,大于小麦单作的0.2720mm。

复合系统中小麦比根长在0～50cm土层为100.20m/g,小于小麦单作的11812m/g;在50～100cm土层为143.29m/g,大于小麦单作的133.90m/g。

核桃-油菜复合系统中复合系统核桃细根平均直径0.3559mm,小于核桃单作的0.3722mm。

复合系统比根长为40.90m/g,略大于核桃单作的37.67m/g。

复合系统油菜细根平均直径为0.2059mm,大于油菜单作的0.1833mm。

复合系统油菜比根长为156.98m/g,小于油菜单作的211.95m/g。

核桃-大豆复合系统中核桃细根平均直径0.3168mm,略大于核桃单作的0.2658mm;复合系统核桃细根比根长为48.98m/g,小于核桃单作的68.97m/g。

复合系统大豆细根平均直径为0.2549mm,大于大豆单作的0.2220mm。

复合系统大豆细根比根长为102.98m/g,小于大豆单作的135.06m/g。

4.核桃-小麦、核桃-油菜、核桃-大豆三种复合系统均降低了土壤含水率,总体上三者水分状况相比较:

核桃-大豆>核桃-油菜>核桃-小麦。

综上所述,在复合系统根系竞争中,强势竞争者在剧烈竞争区域以增加细根直径减小比根长,弱势竞争者则以减小细根直径增大比根长的趋势来适应竞争的。

复合系统中0～30cm土层及水平径向距树干基部0.5～1.5m是根系竞争最剧烈的区域。

为了适应复合系统的地下竞争和最大限度的获取土壤中的资源,核桃及间作物在生长过程中对细根的空间分布及形态产生了可塑性反应。

【英文摘要】Distributionpatternsandmorphologicalvariationsoffinerootsinwalnut（Juglansregia）-wheat（Triticumaestivum）,walnut-rape（Brassicacampestris）andwalnut-soybean（Glycinemax）agroforestrysystemswerestudied,whichprovidedtheoreticalbasisfortheinterspecificrelationshipresearchandmanagementofagroforestryecosystem.Sampleswerecollectedbysoilcoringmethod.WinRHIZOrootanalysissystemwasconductedtomeasurerootmorphologyparameters.Moreover,differencesofthefinerootsspatialdistributionandmorphologicalvariationsbetweentheagroforestryecosystemandmonocroppingecosystemwereanalyzed.Themainresultswerebelow:

1.Inwalnut-wheatagroforestryecosystem,themeanfinerootlengthdensityofwalnutsinagroforestryecosystemis83.6cm/dm3,lessthaninwalnutmonocroppingecosystem（135.6cm/dm3）,reducedby38%.Themeanfinerootlengthdensityofwheatinagroforestryecosystemis1736.7cm/dm3,morethaninwheatmonocroppingecosystem（1223.3cm/dm3）,increasedby42%.Inwalnut-rapeagroforestryecosystem,themeanfinerootlengthdensityofwalnutsinagroforestryecosystemis95.67cm/dm3,lessthaninwalnutmonocroppingecosystem（113.43cm/dm3）,reducedby15.7%.Themeanfinerootlengthdensityofrapeinagroforestryecosystemis321.33cm/dm3,morethaninrapemonocroppingecosystem（316.39cm/dm3）,increasedby1.6%.Inwalnut-soybeanagroforestryecosystem,themeanfinerootlengthdensityofwalnutsinagroforestryecosystemis120.67cm/dm3,morethaninwalnutmonocroppingecosystem（118.57cm/dm3）.Themeanfinerootlengthdensityofsoybeaninagroforestryecosystemis275.09cm/dm3,lessthaninsoybeanmonocroppingecosystem（378.66cm/dm3）,reducedby27.3%.2.Inwalnut-wheatagroforestryecosystem,theverticalgravitycenterofwalnutfinerootlengthinagroforestryecosystemis35.49cm,comparedwiththatinwalnutmonocroppingecosystem（29.97cm）,movedown5.52cm.Thedistancebetweentheradialgravitycentersofwalnutfinerootlengthandthetreeinagroforestryecosystemis0.91m,whichiscloser0.08mtothetreethanthatwalnutmonocroppingecosystem（0.99m）.Theveridicalgravitycenterofwheatrootlengthinagroforestryecosystemis18.46cm,comparedwiththatinwheatmonocroppingecosystem（26.04cm）,moveup7.58cm.Inwalnut-rapeagroforestryecosystem,theverticalgravitycenterofwalnutfinerootlengthinagroforestryecosystemis36.50cm,comparedwiththatinwalnutmonocroppingecosystem（31.90cm）,movedown4.60cm.Thedistancebetweentheradialgravitycentersofwalnutfinerootlengthandthetreeinagroforestryecosystemis0.86m,whichiscloser0.11mtothetreethanthatwalnutmonocroppingecosystem（0.97m）.Theveridicalgravitycenterofraperootlengthinagroforestryecosystemis19.90cm,comparedwiththatinrapemonocroppingecosystem（25.10cm）,moveup5.2cm.Inwalnut-soybeanagroforestryecosystem,theverticalgravitycenterofwalnutfinerootlengthinagroforestryecosystemis31.7cm,comparedwiththatinwalnutmonocroppingecosystem（25.55cm）,movedown6.2cm.Thedistancebetweentheradialgravitycentersofwalnutfinerootlengthandthetreeinagroforestryecosystemis0.96m,whichisaway0.03mfromthetreethanthatwalnutmonocroppingecosystem（0.93m）.Theveridicalgravitycenterofsoybeanrootlengthinagroforestryecosystemis19.50cm,comparedwiththatinsoybeanmonocroppingecosystem（15.00cm）,movedown5.5cm.3.Inwalnut-wheatagroforestryecosystem,themeanfinerootdiameterofwalnutinthe0~30cmsoillayerwas0.3145mminagroforestryecosystem,issmallerthan0.3567mminwalnutmonocroppingecosystem.In0～30cmsoillayer,thespecificrootlengthofwalnutis51.49m/ginagroforestryecosystem,isgreatterthanthe36.23m/ginwalnutmonocroppingecosystem,butin30～100cmsoillayer,thespecificrootlengthofwalnutis26.27m/ginagroforestryecosystem,issmallerthanthe39.07m/ginwalnutmonocroppingecosystem.Themeanfinerootdiameterofwheatinthe0~50cmsoillayerwas0.2955mminagroforestryecosystem,isgreaterthan0.2720mm.inwheatmonocroppingecosystem.In0～50cmsoillayer,thespecificrootlengthofwheatis100.20m/ginagroforestryecosystem,issmallerthanthe11812m/ginwheatmonocroppingecosystem.In50～100cmsoillayer,thespecificrootlengthofwheatis143.29m/ginagroforestryecosystem,isgreatterthanthe133.90m/ginwheatmonocroppingecosystem.Inwalnut-rapeagroforestryecosystem,themeanfinerootdiameterofwalnutinagroforestryecosystemis0.3559mm,smallerthan0.3722mminwalnutmonocroppingecosystem.Thespecificrootlengthofwalnutinagroforestryecosystemis40.90m/g,isgreatterthanthe37.67m/ginwalnutmonocroppingecosystem.Themeanfinerootdiameterofrapeinagroforestryecosystemis0.2059mm,greaterthan0.1833mminrapemonocroppingecosystem.Thespecificrootlengthofrapeinagroforestryecosystemis156.98m/g,issmallerthanthe211.95m/ginrapemonocroppingecosystem.Inwalnut-soybeanagroforestryecosystem,themeanfinerootdiameterofwalnutinagroforestryecosystemis0.3168mm,greatterthan0.2658mminwalnutmonocroppingecosystem.Thespecificrootlengthofwalnutinagroforestryecosystemis48.98m/g,issmallerthanthe68.97m/ginwalnutmonocroppingecosystem.Themeanfinerootdiameterofsoybeaninagroforestryecosystemis0.2549mm,greaterthan0.2220mminsoybeanmonocroppingecosystem.Thespecificrootlengthofsoybeaninagroforestryecosystemis102.98m/g,issmallerthanthe135.06m/ginsoybeanmonocroppingecosystem.4.Walnut-wheat,walnut-rape,walnut-soybeanthreeagroforestryecosystem,arealldecreasedsoilwatercontent,comparingthethreeagroforestryecosystemwaterconditions:

walnut-soybean>walnut-rape>walnut-wheat.Insummary,rootcompetitioninagroforestryecosystem,thestrongcompetitorsdependonincreasethefinerootdiameteranddecreasedspecificrootlengthtoadapttocompetitioninthehighlycompetitivearea.Onthecontrary,theweakcompetitorstendencytodecreasedfinerootdiameterandincreasedspecificrootlengthtoadapttocompetition.Inagroforestryecosystem,mostoftherootcompetitionsappearedin0～30cmsoillayerandradialdistance1.5～2.0mfromthetree.Asresponsestoadapttothecompetitionandmaximizetoaccesstoresourcesinsoilsinagroforestrysystems,thespatialdistributionandmorphologyinfinerootsmighthaveahighplasticityduringthegrowthofwalnutandwheat.

【关键词】农林复合系统细根种间关系根系分布根系形态

【英文关键词】agroforestryfinerootinterspecificrelationshiprootspatialdistributionrootmorphology

【目录】渭北几种农林复合模式对林木和作物根系的影响摘要5-7ABSTRACT7-9第一章文献综述12-211.1引言121.2研究的目的和意义12-141.3农林复合生态系统的发展概况14-191.3.1概念14-151.3.2结构与功能15-161.3.3局限性16-171.3.4发展概况17-191.4农林复合系统种间根系相互作用研究进展19-21第二章材料与方法21-252.1试验区概况212.2材料与方法21-252.2.1试验材料及设计21-222.2.2根系取样22-232.2.3细根形态测定232.2.4土壤含水量的测定232.2.5数据处理23-242.2.6数据统计与分析242.2.7技术路线24-25第三章核桃-小麦复合系统中细根的分布及形态变异25-343.1复合系统中核桃细根的空间分布25-293.1.1非零发生率25-263.1.2根长密度26-283.1.3平均直径283.1.4比根长28-293.2小麦根系的空间分布29-323.2.1根长密度29-313.2.2平均直径313.2.3比根长31-323.3复合系统土壤水分特征32-333.4小结33-34第四章核桃-油菜复合系统中细根的分布及形态变异34-424.1复合系统中核桃细根的空间分布34-384.1.1非零发生率34-354.1.2根长密度35-364.1.3平均直径36-374.1.4比根长37-384.2油菜根系的空间分布38-404.2.1根长密度38-394.2.2平均直径394.2.3比根长39-404.3复合系统土壤水分特征40-414.4小结41-42第五章核桃-大豆复合系统中细根的分布及形态变异42-515.1复合系统中核桃细根的空间分布42-455.1.1非零发生率425.1.2根长密度42-445.1.3平均直径44-455.1.4比根长455.2大豆根系的空间分布45-495.2.1根长密度45-475.2.2平均直径475.2.3比根长47-495.3复合系统土壤水分特征495.4小结49-51第六章结论与讨论51-576.1不同复合模式间比较与分析51-546.1.1细根垂直分布51-526.1.2细根水平分布526.1.3细根根长密度52-536.1.4细根直径及比根长53-546.1.5土壤水分546.2讨论54-566.3结论566.4根系管理建议56-57参考文献57-62致谢62-63作者简介63