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植物根系固土力学机制模型 总被引：8，自引：3，他引：5
由于在边坡加固、生态环境保护等方面具有很多优越性,植物固土护坡技术近年来广泛应用于固土护坡工程中。植物固土护坡的力学效应主要体现在植物的根系上,包括植物浅根将岩土体变成加筋复合材料的加筋作用,以及深根将浅层岩土体风化带锚固到深层稳定岩土上的锚固作用。为了揭示并评价植物固土护坡的力学效应,需要具有实际应用价值的根系固土力学机制模型。本研究在分析植物根系固土力学机理的基础上,探讨了3个植物根系固土力学机制模型：Wu氏模型、能量法模型和纤维束模型的应用条件、模型的优缺点、适用范围及其环境适应性等,并展望了植物根系固土力学模型发展的趋势和方向,从模型角度深化植物根系固土力学机制理论研究,为全面揭示植物护坡的力学机理提供理论基础,为水土保持工程植物措施提供科学依据和理论指导。 相似文献
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土壤含水量是作物生长发育的关键影响因子之一,确定土壤含水量变化及预测土壤含水量变化趋势,对于雨养农业更加有效地保墒、提高作物水分利用效率和增强抗旱防灾能力有着重要的现实意义。利用2008-2011年锦州玉米生长季逢三逢八土壤湿度观测数据,日气温降水数据和2008年玉米生长发育期数据资料,结合CERES-MAIZE土壤水分模块,分析了雨养玉米农田土壤水分时空变化特征和模拟了土壤水分时空变化特征。结果表明：生长季降水并不能反映土壤水分条件的好坏,生长季中雨以下的降水量和降水频次与土壤水分条件的好坏较好的一致性;土壤水分随土层深度而增加,0-40cm土壤含水量平均值和最低值分别是田间持水量的69%-82%和49%-64%;玉米根系生物量与生长时间呈二次曲线关系,所建根系生物量模型解释率达89.7%;耦合根系生物量模型和叶面积指数模型的CERES-MAIZE中的土壤水分模块能够较好的模拟雨养玉米生态系统土壤水分的时空变化特征。 相似文献
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植物根系固土作用模型研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
植物根系固土作用模型研究已历经近40年,从简单的极限平衡模型到复杂的有限元和离散元数值模型,已发展到10余种。总结这些根系固土作用模型不仅对揭示根系加固土壤作用的力学机制和分析林地边坡的稳定性具有重要意义,对根系固土作用模型未来的研究方向也具有积极指导意义。笔者对根系固土作用模型分2部分进行综述,第一部分主要介绍根系固土作用的理论模型,包括：Wu模型、倾斜根系模型、位移模型、纤维束模型、根束增强模型和能量模型,以及这些模型的应用条件、模型优缺点、适用范围等。第二部分主要综述根系固土作用的数值模型,包括：有限元数值模型、离散元数值模型和造林边坡稳定性分析数值模型,并详细比较了有限元与离散元数值模型的优缺点和在造林边坡稳定性分析上的应用。最后探讨了目前根系固土作用模型研究中存在的不足以及未来的发展方向。 相似文献
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土壤干旱条件下外源锌、锰对夏玉米光合特性的影响 总被引：13，自引：0，他引：13
干旱条件下光合性能的降低是限制植株生长的主要生理因素之一.邵嘉鸣等[1]的研究表明,随供水量的减少,玉米生长、蒸腾速率、光合速率均降低.微量元素锌和锰在作物的生长发育,特别是光合作用过程中起着重要作用[2～6].植物对锌、锰的吸收以及土壤对植物锌、锰的供应,在很大程度上取决于土壤环境,特别是土壤水分状况.在不同的水分状况下,土壤中锌、锰的存在状态受到很大的影响,其生物有效性也随之发生改变.高柳青等[7]研究发现,对于高pH,固锌、固锰能力较强,释放养分能力较弱的土壤,适当施用锌、锰肥(2～8 mg ZnSO4/kg土,5～30 mg MnSO4/kg土)可显著提高作物根系活力,促进了养分吸收,增强根系对养分的活化作用. 相似文献
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为了阐明石灰土中植物缺铁失绿的生理生化机理,综述了石灰土或重碳酸盐胁迫下植物对铁吸收和转运的研究进展。在石灰土壤中,由于存在CaCO3或MgCO3,它们与CO2和H2O反应形成过量的碳酸氢根离子（也叫重碳酸盐）,从而导致了石灰土中富含重碳酸盐。总结了重碳酸盐改变土壤pH,降低了土壤中铁的可利用性,从而限制了植物对土壤中铁的吸收;另一方面,植物在重碳酸盐胁迫下,诱导植物根系产生一系列的生理生化反应响应低铁生境,包括植物根系分泌相关的物质或质子到根际土壤酸化土壤,诱导根系铁还原酶基因表达从而增强铁还原酶活性,以及诱导铁转运体基因的表达等。石灰土壤中的存在大量的重碳酸盐,针对该土壤环境的特殊性,未来应加强以下几个方面的研究,（1）重点研究重碳酸盐对铁在植物组织之间的长距离运输的影响,挖掘重碳盐影响铁转运的分子机制;（2）植物细胞内的铁蛋白是否受到重碳酸盐的影响,仍然需要开展相关的研究;（3）进一步研究土壤中的微生物与重碳酸盐在植物胁迫中的作用。 相似文献
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植物篱模式下土壤水分特征变化研究 总被引：7，自引：0，他引：7
通过对不同土地利用类型下土壤水分空间变化进行研究,结果表明:土壤含水量与土壤容重呈负相关,相关系数为-0.095;不同土层土壤水分变化呈中等变异性,40-60 cm土壤水分变异性达0.989;不同土地利用类型下,土壤含水量差异显著(P>0.05),植物篱不种植农作物(T3)土壤含水量最高(21.25),其次为草地(T4)(20.62),而受人类活动严重干扰下的植物篱+农作物(T1)、农作物(T2)土壤含水量最低;T2田间持水量随深度增加呈递减趋势,其余利用类型土地田间持水量在0～40 cm土层呈下降规律,至40 cm附近为最低值,然后随深度进一步增加呈缓慢升高趋势. 相似文献
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石灰性土因较高的Ca+浓度和较低的土壤含水量,导致土壤中有效态P含量较低,植物生长发育常受到P营养胁迫。笔者从元素营养角度综述了石灰性土中植物生长发育过程的控制因子及其适应性调控机制。重点对植物在P营养胁迫状态下的根系变异、根分泌物、菌根真菌侵染等方面进行了讨论。同时,对研究中存在的问题进行了简评,并对其研究前景作了展望。 相似文献
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作物根际环境及其研究方法 总被引：2，自引：0，他引：2
根际是指受植物根系的影响,在物理、化学和生物学特性上不同于周围土体的根表面的微域土区。它是土壤—根系—微生物三者相互作用的场所,也是各种养分、水分和有益或有害微生物进入根系的门户。培育作物对贫瘠和含酸、碱、盐等有害物质的不良土壤的适应性,提高肥料和水的利用 相似文献
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根际是指受植物根系的影响,在物理、化学和生物学特性上不同于周围土体的根表面的微域土区。它是土壤—根系—微生物三者相互作用的场所,也是各种养分、水分和有益或有害微生物进入根系的门户。培育作物对贫瘠和含酸、碱、盐等有害物质的不良土壤的适应性,提高肥料和水的利用 相似文献
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[Objective] This study aimed to explore the effects of spatial soil moisture stress on cotton root growth, and to analyze the corresponding changes in cotton root architecture. [Method] To produce soil moisture spatial stress, cotton spacing was set at 30 cm. The cotton was all irrigated on one side of the pole (the side sampling point). By excavating the cotton root, analysis of the main root bifurcation, which was cultivated away from the irrigation point, could be undertaken. [Result] The analyses of the cotton A (the nearest plant to the irrigation location) root system showed that soil moisture near the irrigation point was distributed uniformly. The root system architecture of the cotton cultivated near the irrigation point mostly presented a symmetrical "umbrella" pattern; the difference in root diameter between the main and lateral roots was 5–6 mm, and the average angle between them was 70°–80°, which decreased with the increase in cotton growth stage. Soil moisture spatial stress influenced the cotton plant C, which was cultivated away from the irrigation point, such that the root system architecture was asymmetrical. The roots of cotton plant C grew towards the high soil moisture zone; 48.15% of the lateral roots became thicker, which acted as a bifurcated main root. The difference in diameter between the bifurcated roots was 1–4 mm, and the average angle of the bifurcated roots along the vertical direction was between 20°–37°, which increased with the increase in cotton growth stage. [Conclusion] The results provide important information on the physiological responses of the cotton root system to the soil moisture environment. 相似文献
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根系分泌物对根际土壤关键氮转化过程的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
根系分泌物是影响土壤氮素转化、N2O排放和植株氮肥利用率的重要因素之一,也是土壤学、植物营养学、作物生理生态与耕作栽培学、环境科学等学科的重要关注点。为全面认识根系分泌物在土壤氮循环中的作用,综述了根系分泌物的种类和测定方法,介绍了根系分泌物影响土壤关键氮转化过程及N2O排放的机理,根系分泌物对土壤硝化和反硝化过程及N2O排放的抑制作用,并对该领域未来的研究方向进行了展望。为土壤氮素转化的土壤–植物–微生物互作机制研究提供一定参考,以进一步提高氮肥利用率,减少氮肥引起的环境污染。 相似文献
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衡阳紫色土丘陵坡地植物群落根系与土壤理化特征 总被引：1，自引：1，他引：0
为了对衡阳紫色土丘陵坡地自然恢复演替进程中主要植物群落植被根系与土壤理化特征的变化进行研究。先用“空间代替时间”的方法,选择3类典型样地,分别代表群落演替进程中3个不同的阶段。再用野外样地调查和室内分析法研究了衡阳紫色土丘陵坡地自然恢复演替进程中,主要植物群落不同演替阶段的植被根系空间变化格局和土壤环境因子间的关系。结果表明：（1）随着植物群落演替进行,不同阶段植物群落的生态特征,土壤的理化性质等产生相应的变化,演替初期、演替中期与演替后期0~15 cm土层的根系量与土量的比例分别为0.18、0.15、0.12;（2）随着植物群落演替进行,植物根系的空间分布格局会发生相应的变化,不同的演替阶段土壤根系的基质量的大小顺序为：演替初期＜演替中期＜演替后期,0~15 cm土层的根土比的变化规律为：演替初期＞演替中期＞演替后期;（3）随着植物群落演替进行,植物根系(0~60 cm)的空间分布格局、根土比、土壤容重与土壤含水量会发生相应的变化,且它们与土壤中氮的含量存在一定的相关性。 相似文献
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不同作物对土壤碳汇及土壤理化性质的影响不同,不同轮作模式对土壤碳汇能力的影响也不同。笔者设计连续5年6种轮作模式试验,探究轮作模式影响土壤理化性质、土壤呼吸、微生物量碳的机理。结果表明,在越冬后,由于该地区多风、干旱和少雨等气候环境,土壤蒸发导致20cm以上土层水分丧失严重,含水量呈随土层深度加深而增加的趋势。S2和S3能显著提高土壤越冬保水能力,在秋收后大部分处理的土壤含水量能达到14%,在越冬后还能保持在8%~10%的水平上,而其他处理均降到5%以下;同时,S2和S3能保持土层的不同深度的含水量都在较高水平,均匀稳定,其他处理随土层加深水分流失严重。土壤地表温度最高峰出现在8月上旬,S7,S3的地表温度（约25℃）显著低于其他处理（30~35℃）,而在50cm深层土壤又高于其他处理,该处理温度的稳定性不仅表现在土层深度之间,同时表现在全生育期,不随夏季气候变化而发生剧烈的起伏。土壤呼吸值（土壤微生物,植物根呼吸）在全年总体水平上S9＜S2＜S3＜S4＜S8＜S10＜S1＜S5＜S6＜S7,轮作处理能明显降低表层土有机碳矿化的散失,保持土壤碳汇能力。研究还发现土壤呼吸和土壤地表温度呈显著相关。燕麦苜蓿混作（1年）、苜蓿（1年）、燕麦（1年）、马铃薯（2年）和燕麦苜蓿混作（1年）、苜蓿（1年）、马铃薯（3年）这2个轮作模式可以有效提高土壤碳汇能力,改良土壤理化性质。 相似文献
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在生产中农业机械替代人畜力从事农业生产劳动是必然的趋势。随着农业机械化水平的快速提高,土壤机械压实问题越来越突出。通过分析土壤机械压应力传递模型,以及土壤压实后土壤容重、坚实度增加,孔隙度、含水量降低,土壤的渗透性变差等土壤质量恶化现象,发现土壤压实可导致土壤质量下降,抑制作物的根系生长发育,对作物吸收土壤中的水分、养分产生不利影响。可造成玉米减产9.5%～14.4%,小麦减产4.0%～20.0%,大豆减产3.8%～13.4%,甜菜根产量降低5.81%～24.13%,含糖率降低0.49～0.81oZ。因此,在农业生产中必须要重视土壤压实问题,采取切实可行的技术措施,减轻农业机械化作业对土壤造成的负面影响,促进作物生长,提高农艺综合效益。 相似文献
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U. R. Sangakkara U. A. Hartwig J. Nösberger 《Journal of Agronomy and Crop Science》1996,177(3):165-173
Extensive branching patterns of roots and the maintenance of adequate water within shoots enables plants to overcome water stress. However, information on the relationship between fertilizer potassium, root branching patterns and shoot water potentials of food legumes grown under different soil moisture regimes is scarce. Thus, an experiment was conducted in a phytotron to ascertain the effect of fertilizer potassium on root branching patterns and shoot water potentials of a popular tropical food legumes (Frenchbeans Phaseolus vulgaris L). The plants were grown in a sand medium with 0.1, 0.8 or 3.0 mM of potassium under a suboptimal and optima) soil moisture regime.
Root lengths and dry weights were enhanced by potassium, especially under a suboptimal soil moisture regime. The branching patterns changed due to potassium, where the numbers of second and third order roots increased under both soil moisture regimes, although the impact was greater in plants grown with low soil moisture. Plant water contents measured in terms of shoot water potential, relative water contents, rurgid weight: dry weight ratio and water uptake capacity were also increased by potassium. A positive relationship was observed between root branching patterns and water potentials with increasing potassium levels especially in plants grown under suboptimal soil moisture conditions. Shoot growth and nodulation was also promoted by potassium. The ability of plants to develop a more extensive branching pattern of roots by inducing a greater number of second and third order roots and changing the root branching habit from a herringbone to a dichotomous type to maintain a greater shoot water potential especially under low soil moisture regimes is presented. 相似文献
Root lengths and dry weights were enhanced by potassium, especially under a suboptimal soil moisture regime. The branching patterns changed due to potassium, where the numbers of second and third order roots increased under both soil moisture regimes, although the impact was greater in plants grown with low soil moisture. Plant water contents measured in terms of shoot water potential, relative water contents, rurgid weight: dry weight ratio and water uptake capacity were also increased by potassium. A positive relationship was observed between root branching patterns and water potentials with increasing potassium levels especially in plants grown under suboptimal soil moisture conditions. Shoot growth and nodulation was also promoted by potassium. The ability of plants to develop a more extensive branching pattern of roots by inducing a greater number of second and third order roots and changing the root branching habit from a herringbone to a dichotomous type to maintain a greater shoot water potential especially under low soil moisture regimes is presented. 相似文献
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不同种植年限对枸杞根系及土壤环境的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
宁夏枸杞是西北干旱地区重要的经济作物, 为了进一步明确不同种植年限枸杞根系及土壤环境的动态变化, 以不同种植年限‘宁杞1号’苗木及其根际土壤为试验材料, 研究枸杞根系生理特性以及土壤酶活性、有机碳、微生物数量和多样性等根际土壤理化特性的变化规律。结果表明, 随着种植年限的增加, 根系比导率先逐渐增大, 种植5年开始逐年减小; 根系活力逐渐减小, 根系相对电导率逐渐增大, 虽然7年生植株根系相对电导率减小, 但减小程度不显著; 根围0~150 cm深处土壤平均含水量在前5年内逐渐增大, 种植7年地块60 cm以上浅层土壤水分显著降低; 根围0~100 cm深处土壤孔隙度不断减小; 土壤微生物总量趋于上升, 其中, 土壤细菌和真菌数量趋于上升, 放线菌数量变化不显著; 土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)逐年降低, Shannon指数(H)和丰富度指数(S)变化趋势相对一致, 为先下降后上升; 土壤有机碳活性逐渐下降, 虽然种植5年地块的LFOC活性和种植7年地块的DOC活性有小幅上升, 但总体趋势一致; 土壤脱氢酶活性相对稳定, 没有出现显著的增大或降低; 土壤磷酸酶活性一直处于增大趋势; 土壤脲酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶以及土壤蔗糖酶活性变化趋势相对一致, 均先减小后增大。综合分析表明, 随着种植年限的增加, 土壤活性、肥力和土壤微生物多样性降低, 土壤微环境对根系生物活性的毒害作用增大; 根系生存环境的变化使根系活性降低, 影响枸杞根系导水率和植株对土壤的水分利用。 相似文献
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Since there are the root systems of herbaceous plant in the shallow layer of soil masses of slope, the shallow layer of slope becomes a compound materials made of soil masses and root system.Owing to friction action and tensile resistance action of roots, the shear strength of soil layer with root system is increased.And a comprehensive mechanical analysis of how herbaceous plants strengthen slope was carried out.Not only a mechanical model of interaction between root and soil, but also a quantitative calculation of increase of shear strength and stability coefficient of slope was put forward.As a result, the theoretical basis of herbaceous plant ecological slope protection was provided. 相似文献