植物营养研究法 第六章根和根际的植物营养研究

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1、第六章根和根际的植物营养研究方法第一节　根系的研究方法水分和养分的吸收是自然和农业生态系统中的一个关键生态过程，根系在植物获取水分和养分等资源方面起着至关重要的作用，然而由于研究方法的限制，人们对自然土壤条件下植物根系的生长特点、根系与土壤环境之间的相互作用机制以及根系功能的理解还相当肤浅。根的研究方法很不成熟，对科学而言，自然田间条件下根的研究还只是一个学步的孩子，根的研究方法通常繁琐、费时，测定结果的准确度不高。可见，植物根的研究十分复杂，不仅需要制定详细的计划、选择合适的操作方法，还必须明确需要测定哪些根系属性才能完成预定

2、的目标。因此，根的研究需要传统方法与现代技术和经验的有机结合。第二节研究概况根的研究是件难度很大的工作，因为根系和根参数的测定是相当复杂的。对植物根系的系统研究始于18世纪。Hales是最早研究根系的人。他在1727年进行的实验中用一种简单的挖掘技术把栽培植物的根系挖掘出来，观察根系的形态，确定其重量和长度。以后有人挖掘出了树的根系进行研究。在相当长的一段时期内，根系研究没有重大进展。19世纪50年代后，化学肥料的施用日益增长，人们逐渐对根系的研究产生兴趣，在不同农作物上挖掘了许多根系进行研究。自1870年起德国的一些科学家进行

3、了许多根系研究实践。Schubart从一个以花园浇水管控制水势的剖面上清洗出各类作物的根系。在同一时期，还有许多科学家用特定的容器来研究根的生长，如在玻璃板后面观察根系的实地研究方法。到了20世纪初，德国建立了两个小型根系研究室。美国科学家在根系研究方法的发展上做了大量的工作。1892年，有人在一个金属笼里装进了一个大土块，用水平和垂直的金属丝穿过笼子，用水洗去土壤，就能观察到接近自然生长位置的根系。在这种方法的基础上发展了经典的订板法。20世纪初，Cannon在沙漠植物上进行了大量的根系研究，采用的仅仅是挖掘技术。美国植物生态

4、学家J.E.Weaver发明的使用园艺工具的简单挖掘方法成为一种公认的科学方法。在他所撰写的《田间作物的根系发展》一书中，对该项技术做了详细的描述。在全世界，Weaver的这种方法到20纪中期成了根系研究的一种流行方法。他本人在美国中西部草原上进行了许多根系研究。除了挖掘方法以外，还用了许多其他方法。其研究成果对世界范围内该领域的发展具有很大影响，许多科学家后来把这些方法用于草原植物之外的许多其他植物上，如森林、果园植物等等。1932年，Oskamp和Batjer通过对光滑剖面上根系的展磷和计数，简便易行地确定了剖面上根系的分布

5、。这种剖面法最早是用于研究树根，但是30年后，也被成功地应用在一年生植物根系的研究上。运用得越来越普遍的方法包括用土钻和其他工具采集土壤和根系的样本，然后洗出根系、称出根重。根系的研究在德国还常常和腐殖质的研究相结合。20世纪50年代以来，有人把放射性同位素法引进根系生态的研究中，作为直接方法的补充，有利于研究的进展。为了研究作物的根系发育，有人将86Rb注射于植物茎基部，用装有X光胶片的特别探头，插入不同部位的土中，通过放射性自显影，测定根系深度及侧向分布。Baldwin和Tinker在70年代提出了类似双标记自显影的测定方法

6、，研究互相交错的根系间相互作用的机制。近年来，随着计算机技术的发展，人们开始将计算机技术引入根系研究之中。传统的常规方法与计算机技术相结合，拓展了传统技术的应用范围。另外，一些专门的软件也被设计出来，如根系分析软件WINRHIZO和根系模拟软件SimRoot。计算机技术已成为根系研究的一个重要手段，它的应用使根系的研究方法向前迈了一大步。第三节几种常用的根系研究方法对植物根系的研究比对植物地上部分的研究要困难得多。因为植物根系生长在土壤和其他介质之中，使得对根系的观察和取样的难度大大高于植物地上部，往往是相当费时而且费力。但是，

7、费力。但是，研究根系在不同土壤、不同生态条件下发育和分布的规律对根系生理、生态研究至关重要，尤其是在应用生物学领域内，如农业、园艺以及森林等研究中。在现有基础上对根系研究进行唯一的分类（不包括根系生理学的研究方法）是不可能的，因为许多方法虽具有相似的特征，但原理不同。所以对其进行的分类常常因人而异。最简单的分类法可以是旧或新，直接的或间接的，田间法或容器法等等。也有按照具体方法进行分类的，如原状土法、玻璃管法等。对适宜方法的选择将取决于研究目的，因为没有任何一种方法能够回答所有的问题，常常是需要明智地选择多种方法同时应用。人们在

8、采用一种方法时也经常对原有方法加以改进或创造出更好的方法来。通常是方法越精确，越费时费力。因此，实验者也必须根据自己的实际情况加以选择。下面介绍的是几种具体的方法，有关根的一些参数，如根长、根密度、根重等的测定也将进行分别介绍。一）钉板法　　钉板法被许多根系研究