对玉米和常见豆类土壤取芯法测定根深的分析


发布时间:

2020-12-03

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

随着农学家对根系位置与土壤资源获取及碳固存间关系研究的不断深入,根系在土壤中的分布愈发受到关注。在限制资源流失和增加碳固存的同时优化植物对土壤中资源的获取,将提高植物在气候变化和土壤退化背景下的适应能力。最近的一些研究表明,仅增加总根长并不是适应于所有环境的最佳策略,因此有效表征一年生大田作物跨深度的根长分布很重要。给定土壤层中的根长通常用根长密度表示,单位为厘米/立方厘米。

 

Fig.1: Top view of coring locations with four maize plants.

 

田间取样规则的选择取决于研究目标以及特定站点的资源可用性、基因型和环境变化,还要考虑采样不足(导致潜在错误)和过度采样(最终收益递减)之间的权衡。关于取样规则的选择,尤其是对于如何平衡密集采样和广泛采样目前仍存在着一定的争议。此外,田间试验是取样工作的关键组成部分,所采用的原位方法主要包括整块开挖、沟槽开挖、螺旋钻孔或土壤取芯以及微型根管等。

 

Fig.6: Manhattan distances between Voronoi-adjusted RLD (cm cm-3) and estimated RLD (cm cm-3) from individual and combined soil coring locations for 2015 and 2016 field trials.

 

由于能够在广阔的区域中采集到大量样本,因此土壤取芯通常用于量化根系分布。目前已提出的土壤取芯方法取出的芯的大小、数量和取样位置有所不同,且通常基于通量或便利性而不是基于经验研究来决定以上参数。

 

Fig.8: Root length density (cm cm-3) by depth profiles of the three simulated bean and maize root architectures obtained from 6 different soil coring locations and whole-plot average.

 

近日,Plant Phenomics在线发表了宾夕法尼亚州立大学James D. Burridge等人的题为《An Analysis of Soil Coring Strategies to Estimate Root Depth in Maize (Zea mays) and Common Bean (Phaseolus vulgaris)》的研究论文。

 

该论文设计了一种土壤取芯规则,通过根深和检测玉米和豆类根系结构(RSA)中重要的功能性变异来共同优化对根长分布(RLD)的估计。作者使用功能结构模型OpenSimRoot进行了计算机仿真(Fig.1),在三个不同的玉米和豆类根系结构表型试验中对六个位置模拟了土壤取芯过程,并比较了仿真结果(Fig.8)与田间土壤取芯试验的结果(Fig.6)。比较的结果表明,尽管生长季间及生长季内多次重复间的差异很大,在位置3(Fig.1)进行取样仍具有较高的鲁棒性。此外,作者还提出将根长分布(RLD)的外形定性表示为动态的根系冠层,可有效说明根长分布的外形是如何由单个植物和其邻近作物以及土壤层之间的互作产生的。

 

来源:

James D. Burridge, Christopher K. Black, Eric A. Nord, et al. An Analysis of Soil Coring Strategies to Estimate Root Depth in Maize (Zea mays) and Common Bean (Phaseolus vulgaris). Plant Phenomics. https://doi.org/10.34133/2020/3252703.

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