玉米秸秆及其生物炭复配基质对玉米根系构型的影响

摘要

【目的】研究玉米Zea mays L.秸秆及其生物炭对设施栽培中基质改良的价值，探明玉米根系构型及其对不同复配基质的响应。【方法】采用盆栽试验，测定并分析了不同配比基质的理化性质和玉米地上部、根系生物量，采用WinRHIZO（Pro.2020a）根系分析系统分析计算玉米根系的形态以及分形、拓扑结构特征参数，采用SPSS软件分析地上部/根系生物量、根系形态特征与构型特征参数的相关性。【结果】添加秸秆及其生物炭的各处理中，T3处理（蛭石、珍珠岩、玉米秸秆和玉米秸秆生物炭的添加量分别为22.4、22.4、22.4和44.8 dm³）的理化性质相较CK最为优化，总孔隙度和持水孔隙度分别达到81.02%和55.38%，可利用的速效氮、磷、钾含量均处在最优水平。T3处理根系的生物量和根长、根表面积、根体积3个主要形态特征参数均与其他处理差异显著，分别高于CK处理112.82%、79.89%、101.21%和102.53%。随着秸秆及其生物炭添加比例的增加，各处理根系分形维数逐渐增大，从CK的1.425增大至T3的1.514；拓扑指数逐渐减小，从CK的0.699减小至T3的0.627,T3处理的拓扑指数更接近0.5。玉米根系生物量和主要形态特征参数与分形维数、分形丰度呈极显著正相关，与拓扑指数呈极显著负相关。【结论】添加秸秆及其生物炭可改善基质理化性质，为根系提供优质生长环境；环境对根系构型的可塑性较高，可以使玉米根系构型向更利于养分和水分利用的方向改变；根系构型性状可在一定程度上表征根系形态特征，也可作为指标来验证复合基质的栽培效果。

关键词

玉米 / 玉米秸秆 / 生物炭 / 根系构型 / 分形维数 / 拓扑指数