作物根孔动态变化及特征对土壤优势流的影响

Root channels constitute an important part of soil macropores. Knowledge of soil macropores is of great scientific and practical significance for guiding field irrigation, enhancing utilization efficiency of water and fertilizer and controlling ground water pollution. Due to the constraint of techniques, root channels, an important part of soil macropores, have been long ignored and underestimated as soil macropores were usually studied as a whole. The root channels of taproot (soybean) and fibrous (corn) crops in red soils in south China are chosen as research objects in this study. Using methods of X-ray computed tomography with high resolution, dye tracer, tension infiltrometer and breakthrough curve etc., the objectives of this study are to establish methods of analyzing root channel features and investigate the dynamics of root and root channel architecture, the effects of external factors on root channel stability and the relationship between root channel features and preferential flow. This study will enhance the understanding of root channels and their functions, providing scientific proof for agricultural production and environmental management.

作物根孔是土壤大孔隙的重要组成部分。研究根孔对农田灌溉、水肥利用以及地下水污染等方面有重要的科学和实践意义。由于以往的研究技术的限制，经常是将不同来源的土壤大孔隙同时研究，忽略了植物根孔的特点和重要性。本研究以南方红壤区直根系（大豆）和须根系（玉米）作物根孔为研究对象，采用CT扫描、染色示踪、圆盘入渗、穿透曲线等技术手段，建立根孔三维形态特征的图像分析方法，分别研究了根系和根孔动态变化，外界作用力对土壤根孔稳定性的影响，以及根孔三维结构特征对土壤结构和优势流的影响。本项目的研究可以提升根孔及其功能的认识，为农业生产和环境治理提供科学依据。.

作物根孔是土壤大孔隙的重要组成部分，研究作物根系和根孔特征对农田灌溉、水肥利用及地下水污染等方面有重要对科学和实践意义。由于以往研究技术的限制，经常将不同来源的大孔隙同时研究，忽略了根孔的特点和重要性。本项目围绕作物根系和根孔及其对水分运动的影响，主要开展了以下几个方面对研究工作：1）利用医用CT（分辨率0.3 mm）分析了玉米和大豆对根系特征，发现医用CT受分辨率的限制，只能分辨较粗的根系，而不能分辨细小的根系。2）利用工业CT研究了不同含水量对玉米根系和土壤孔隙对影响，结果表明含水量下降时，玉米根系和土壤都会发生收缩，而根系对收缩量大于土壤，导致根土间隙对产生。3）提出了分离生物性孔隙和非生物孔隙对分离方法，该方法根据两种类型孔隙三维特征差异，较好地分离了生物性孔隙和非生物性孔隙。随后分析不同利用方式和施肥方式对生物性孔隙和非生物性孔隙对影响，发现利用方式对两种孔隙特征的影响都很显著，而施肥方式对非生物性孔隙影响较小，但可以通过影响蚯蚓活动进而影响生物性孔隙。4）尝试分析了生物性孔隙（根孔）与土壤导水和溶质迁移的关系。本研究结果表明根孔等生物性孔隙与非生物性孔隙特征存在显著差异，在土壤导水和溶质迁移中起到重要作用。本研究成果将为农田水分管理提供理论支持。