專利名稱：一種適用于根系研究的立體取樣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及取樣方法，實現(xiàn)了對棉花根系的全方位研究；該立體取樣方法與計算 機模擬相結(jié)合，以指導(dǎo)生產(chǎn)實踐更具有重要的實用價值。
背景技術(shù)：
棉花是新疆經(jīng)濟(jì)的重要的支柱產(chǎn)業(yè)，開展棉花的研究也是對該產(chǎn)業(yè)高效、優(yōu)質(zhì)、可 持續(xù)發(fā)展的有力科技支撐。棉花根系是棉花吸收水分和養(yǎng)分的主要器官，根系形態(tài)和分布對土壤中養(yǎng)分的吸 收有重要影響，因此，研究根系構(gòu)型的差異，對選育棉花氮高效的品種，提高作物對土壤氮 素的利用十分重要，但由于根系生長在土壤中，無法直接觀察，給研究者造成了很大困難。 同時由于干旱區(qū)水分條件所限，棉花大多采用滴灌種植，由于滴灌帶的設(shè)置和地膜的使用， 使得棉花生長特性都有別于常規(guī)大水漫灌，例如地上部莖干變細(xì)，根系集中分布在0-40厘 米淺層，須根增多，根的生長方向也具有向滴灌帶方向伸展的趨勢；養(yǎng)分的分布也由于滴灌 水在土壤的擴散濕潤的面積呈現(xiàn)出不同的養(yǎng)分梯度；這些特性就決定了滴灌棉花的根分布 不僅與普通灌溉的植物根分布有差異，滴灌內(nèi)外兩側(cè)的棉花生長也存在差異。這就要求內(nèi) 外兩側(cè)的棉花樣品的取樣都必須有代表性，而常規(guī)研究根系的方法，即整根取樣和土鉆打 洞點取樣都不能真實的反應(yīng)出滴灌棉田根的分布規(guī)律。檢索信息披露有彭云峰等在《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)》2009年42期(3) :843_853發(fā)表的 《不同氮吸收效率與玉米品種的根系構(gòu)型差異比較模擬與應(yīng)用》論文，以長度為參數(shù)，可以 利用根系功能_結(jié)構(gòu)模型實現(xiàn)不同生長發(fā)育階段的玉米根系構(gòu)型的差異開展可視化研究 等。本發(fā)明的方法以模型研究為需求，針對棉花栽培方式和根系的特點，通過田間試驗，對 棉花在不同生長階段根系的形態(tài)差異，采用新的取樣方法獲取實驗數(shù)據(jù)，達(dá)到對棉花根部 研究的科學(xué)準(zhǔn)確度，實現(xiàn)評價棉花根系對土壤氮素吸收的影響等，并利用實測根長數(shù)據(jù)，建 立可靠的根系功能_結(jié)構(gòu)模型并實施有效的計算機模擬研究等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于采用棉植株的立體取樣方法，為計算機功能_結(jié)構(gòu)模型的建 立所適宜，既科學(xué)又合理，必將對研究指導(dǎo)棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種適用于根系研究的立體取樣方法，在布設(shè)有滴 灌或微灌或噴灌設(shè)施的立地條件下，以棉株+滴灌帶+棉株的種植方式，在保持水分的條件 下，分期對生長的苗期、蕾期、花鈴期、鈴期、吐絮期的植株實施立體取樣；其整株取樣選擇灌溉帶一側(cè)內(nèi)外行的相鄰植株，挖取長55-65cm、寬45-50cm、深 度為65-75cm的整株土體，其最佳挖取土體尺寸長60cm、寬48cm、深度為70cm ；經(jīng)土體分 離，植株沖洗，即可獲取整株的樣本；其根系取樣選擇灌溉帶一側(cè)內(nèi)外行的相鄰植株，選挖長55-65cm、高65-75cm、深 度為16-22cm的根系土體剖面，其最佳剖面長60cm、高70cm、深度為20cm ；在上述范圍內(nèi)，
3以5-lOcm的深度實施剖面分割，可獲取土樣700-350塊，裝袋封口，以空間坐標(biāo)x、y、z的方 式標(biāo)記；其棉株的行間距為20-22厘米，棉行中的空帶行間距為40-50厘米；滴灌帶布設(shè)在 空帶內(nèi)并鋪設(shè)地膜，地膜幅寬為110-120cm。所述的立體取樣方法，取樣需適時的控制土壤水分，苗期的持水量為55-60% ；蕾 期的持水量為60-70% ；花鈴期的持水量為70-80% ；鈴期的持水量為55-70% ；吐絮期的持 水量為55-60%。所述的立體取樣方法，分割取樣的深度控制在5-lOcm，小于5cm使上層土塊松散， 導(dǎo)致范圍不精確；大于10厘米，取樣范圍無代表性。所述的立體取樣方法，對取樣的處置，地上部分剪切后直接測定或烘干或冷凍測 定；地下的根系部分清洗干凈或冷凍或干燥測定；土體需分層保藏，或干燥或冷凍測定。該取樣方法具有極強的代表性，能充分代表各個部位根系的分布規(guī)律，可以反映 出根分布的立體空間分布，取得的樣品無論是土樣還是植物樣品都比較充足；能根據(jù)研究 需求，一次性獲取研究植物和土壤的所需的實驗數(shù)據(jù)，滿足對地下部根的生長特性、土壤養(yǎng) 分和生態(tài)環(huán)境的空間分布科學(xué)研究的需求，同時可 根據(jù)立體采樣的結(jié)果，將生物量的分配 與植物的生長過程聯(lián)系起來，做出分布模型來研究根系在特定環(huán)境下的生長。本發(fā)明構(gòu)思以計算機模擬研究的需求所設(shè)定，將實際操作與模擬的生物量的分配 與植物的生長過程聯(lián)系起來，對指導(dǎo)生產(chǎn)實踐有重大的現(xiàn)實意義。該取樣方法科學(xué)合理，操 作簡單，彰顯技術(shù)進(jìn)步。


附圖為棉花根系取樣方法的實施進(jìn)一步的說明。附圖1為整株取樣方法的示意圖；如圖所示1_管外側(cè)的棉株行；2-管內(nèi)側(cè)的棉株行；3-滴灌管；樣方4-寬度、 5-長度、6-深度。附圖2為根系取樣方法的示意圖；如圖所示1_滴灌管；2-分割小樣方；剖面樣方3-深度、4-高度、5-長度；6-管外 側(cè)的棉株行。
具體實施例方式實施例在布設(shè)有滴灌或微灌或噴灌設(shè)施的立地條件下，以棉株+滴灌帶+棉株的種植方 式，其棉株的行間距為22厘米，棉行的空帶行間距為45厘米；空行帶內(nèi)布設(shè)滴灌帶并鋪設(shè) 地膜，地膜幅寬為115cm ；在保持水分的條件下，分期對生長的苗期、蕾期、花鈴期、鈴期、吐 絮期的植株實施立體取樣。土壤水分控制苗期為60% ；蕾期為60% ；花鈴期為75% ；鈴期 為60% ；吐絮期為55%。整株取樣選擇地膜中位于滴灌帶一側(cè)內(nèi)外兩株(即內(nèi)一株、外一株)相鄰的棉株 體實施取樣，將所選的株體在長60cm、寬45cm、深為70cm的范圍內(nèi)將土體和棉花根一起挖 取，將土、株體分離，即得整根、整株的樣本。
根系取樣選擇地膜中位于滴灌帶一側(cè)連續(xù)的內(nèi)外四株(即內(nèi)兩株、外兩株)相 鄰的棉株實施取樣，在距需要采樣的棉株約20cm處，選挖一高70cm、長60cm、深為20cm 的土壤剖面，在控制取樣深度為8cm范圍內(nèi)對此剖面實施切割，即得根系取樣。以切割為 5CmX5CmX5Cm為例，一個取樣時期的立體剖面可以取到672塊的小樣，分別裝入封口袋， 并以空間坐標(biāo)x、y、z的方式標(biāo)記，五個時期共取樣3360個樣方。取樣需控制深度，土塊小于5厘米，因土塊松散不易精確范圍，大于10cm，取樣范 圍無代表性。對取樣方的處置地上部分剪切后直接測定或烘干或冷凍測定；地下的根系部分 清洗或冷凍或干燥測定；土體需分層保藏，或干燥或冷凍測定。樣品測定整株取樣的測定整株整根取樣，實驗常規(guī)分析可以獲得植物的全氮、全磷、全鉀 數(shù)據(jù)；檢測根際土壤PH值，從而計算出植物各個生長部位的養(yǎng)分含量，生物量積累和PH值。 可分析植物生長過程和土壤養(yǎng)分吸收積累和生態(tài)環(huán)境的關(guān)系。根系取樣的測定將洗凈根系，用掃描儀(Epson 1680，Indonesia)掃描，并經(jīng)分 析程序(WinRhizo Pro Vision 5. 0，Canada)分析，可以獲得不同土壤空間中根長和根重結(jié) 果或植株烘干樣品測干重，測定樣品氮濃度。氮濃度和根長的散點圖用Microsoft Excel 2003軟件制作，用Surfer 7. 0 (Golden Software Inc. 2000)繪制根系在土壤剖面分布的等 高線圖，從而可以構(gòu)建模擬棉花根系功能-結(jié)構(gòu)模型。結(jié)合整株、整根的養(yǎng)分實驗數(shù)據(jù)、土 壤根際PH值、土壤含水量、土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮的值，對試驗影響因子的分析提供依據(jù)。
權(quán)利要求
一種適用于根系研究的立體取樣方法，其特征在于在布設(shè)有滴灌或微灌或噴灌設(shè)施的立地條件下，以棉株+滴灌帶+棉株的種植方式，在保持水分的條件下，分期對生長的苗期、蕾期、花鈴期、鈴期、吐絮期的植株實施立體取樣；其整株取樣選擇灌溉帶一側(cè)內(nèi)外行的相鄰植株，挖取長55 65cm、寬45 50cm、深度為65 75cm的整株土體，其最佳挖取土體尺寸長60cm、寬48cm、深度為70cm；經(jīng)土體分離，植株沖洗，即可獲取整株的樣本；其根系取樣選擇灌溉帶一側(cè)內(nèi)外行的相鄰植株，選挖長55 65cm、高65 75cm、深度為16 22cm的根系土體剖面，其最佳剖面長60cm、高70cm、深度為20cm；在上述范圍內(nèi)，以5 10cm的深度實施剖面分割，可獲取土樣700 350塊，裝袋封口，以空間坐標(biāo)x、y、z的方式標(biāo)記；其棉株的行間距為20 22厘米，棉行中的空帶行間距為40 50厘米；滴灌帶布設(shè)在空帶內(nèi)并鋪設(shè)地膜，地膜幅寬為110 120cm。
2.按照權(quán)利要求1所述的立體取樣方法，其特征在于取樣需適時的控制土壤水分，苗 期的持水量為55-60% ；蕾期的持水量為60-70% ；花鈴期的持水量為70-80% ；鈴期的持水 量為55-70% ；吐絮期的持水量為55-60%。
3.按照權(quán)利要求1所述的立體取樣方法，其特征在于分割取樣的深度控制在5-lOcm， 小于5cm使上層土塊松散，導(dǎo)致范圍不精確；大于10厘米，取樣范圍無代表性。
4.按照權(quán)利要求1所述的立體取樣方法，其特征在于對取樣的處置，地上部分剪切后 直接測定或烘干或冷凍測定；地下的根系部分清洗干凈或冷凍或干燥測定；土體需分層保 藏，或干燥或冷凍測定。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種適用于根系研究的立體取樣方法，在布設(shè)有灌溉設(shè)施的立地條件下，確定棉株的行間距為20-22cm，滴灌帶行間距為40-50cm，并鋪設(shè)有110-120cm地膜。整株取樣，選灌溉帶一側(cè)內(nèi)外行的相鄰植株，挖取長55-65cm、寬45-50cm、深度為65-75cm的整株土體，經(jīng)植株沖洗得整株樣本。根系取樣，選灌溉帶一側(cè)內(nèi)外行的相鄰植株，選挖高65-75cm、長55-65cm、深度為16-22cm的根系土體剖面，以5-10cm的深度實施剖面分割取樣，裝袋，以空間坐標(biāo)x、y、z的方式標(biāo)記。分割取樣的深度控制在5-10cm，小于5cm使上層土塊松散，導(dǎo)致范圍不精確；大于10cm，取樣范圍無代表性。取樣時務(wù)必保持土壤的持水量苗期為55-60％、蕾期60-70％、花鈴期70-80％、鈴期55-70％、吐絮期55-60％。
文檔編號G01N1/04GK101923011SQ20101021173
公開日2010年12月22日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者李莉, 田長彥 申請人:中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所