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126 2007中国草业发展论坛论文集 苜蓿根系构型研究展望 李锦华1，陈积山2，田福平1，常根柱1 (1．中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所兰州7300502； 2．甘肃农业大学草业学院兰州730070) 摘要：简要介绍了根系构型的概念、大田作物根系的研究方法和根系构型三维可视化研究体系。总结了 我国苜蓿根系研究中，在形态特征、生长与分布规律，影响因子、根蘖型苜蓿等方面的研究进展。对我国 苜蓿根系构型的研究方向进行了探讨。 关键词：方法；进展；方向 在经历了100多年的探索和发展之后，今天的生态学家们终于认识到陆地生态系统的功能在很大 生态系统的地上部分，人们已经进行了相当深入的研究，而对于它的地下部分，则依然了解甚少(Cop— 功能研究中最不确定的因素(Copley，2000；Chapin，2001)。 在生态系统中，地上与地下过程的关联主要是通过根系实现的。根是固着植物并从土壤中吸收和 地研究了10多种作物的根系生长过程，并指出“要科学地理解作物生产，就必须全面地认识作物根系发 育、根群分布、不同生育期根系吸收水分养分的活力及不同环境下根系的变化”(Weaver，1926)。之所 以这样，是因为对于某种生态系统类型来说，优势植物根系的形态、构型特性及分布、尤其是细根的周 地球化学循环(Pregitzer，2002)。 牧草作为持续农业的基石(张玉发等，2000)，为人类的文明进步和社会的发展作出了很大贡献，同 时在生态系统中担负着至关重要的使命。苜蓿是世界上也是我国种植面积最大、分布最广的人工豆科 牧草，历来受到国内外学者的关注，但有关苜蓿根系的研究远不如地上部深入。例如，苜蓿育种工作中， 由于根系研究信息的缺乏，往往只注重对于地上部的选择，而很少顾及到根系，这在很大程度上影响了 育种工作的成效。深入地研究苜蓿品种的根系特性，可使苜蓿育种工作由只重视对地上部的选择转入 到同时注霞对地上部和地下部的选择，从而更有利于选出综合性状良好的品种。由于关于苜蓿根系研 究的资料较少，本文在借鉴作物根系构型研究的基础上，对我国苜蓿根系构型研究前景进行了探讨。 1根系构型研究 、 1．1根系构型的定义 根系构型是一个重要的农学和生态学指标，是指同一根系中不同级别的根在生长介质中的相互连 接情况和空间分布(Lynch，1995)。具体包括根系形态、根系拓扑结构、总根长、根系分布、根长密度和 根系的延长速率、各级根的发生及在空间的三维分布、根系的生长角度和根系的扭转程度等。． 1．2根系构型研究方法 综述进展 127 随着根系的研究日益受到重视，近年来科研工作者在原有方法的基础上努力探索新的根系研究法，已取得了一些令 人可喜的成果。直接在大田采集根系进行不同内容的研究是基本的途径，取样方法包括钻土心法、方格差值法等。利用 简易措施，限制根系的生长范围，结合大田栽培进行根的研究方法有分根法、网袋法、根代法等。根系生长进程的观测可 采用Ares提出的田问挖掘窗1=I法，根的表面积测定可采用粘性硝酸钙吸附法，根体积测定可采取排水法。以下介绍几 种直接利用实验室设备或通过介体研究根系的方法(苗玉新，2005；管建慧等，2006；杨依军等，2001)。 1．1．1气培法 气培法又叫雾培法，Cater首先采用，80年代经国际水稻研究所修改完善而发展成的一种新型根系 研究法。它具有取样简单、能观察完整根系、通气性好和有利于根系正常生长发育的特点，且观察到的 根系特征与大田一致。 1．1．2三维坐标容器法 三维坐标容器法是在根箱法的基础上，结合计算机应用，根据多年的根系研究而创造的一种新型的 根系研究法。它具有与大田根系特征相一致，能完整保持根系的自然状态，能对根系的不同垂直分布层 进行各项指标分析，能在计算机上绘出完整的三维根系图，并可利用三维根系图求得根长、根重、根密度 等根系参数。 一 1．1．3同位素示踪法 同位素示踪法又称核素示踪法，指用同位素