全 文 ：书根钻不同取样法对估算根系分布特征的影响
刘凤山１，２，４，周智彬１，３，胡顺军１，３，杜海燕１，４，陈秀龙１，２
（１．中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆 乌鲁木齐８３００１１；２．中国科学院地理科学与资源研究所，北京１００１０１；
３．荒漠与绿洲生态国家重点实验室，新疆 乌鲁木齐８３００１１；４．中国科学院研究生院，北京１０００４９）
摘要：利用根钻法得到的代表性值估算根系整体值的问题尚未得到解决。针对文献中普遍采用的３孔取样法，本
研究采用根钻加密采集棉花根系，利用根系干重分析了水平方向取３孔、５孔和７孔条件下计算单株根系干重的精
确性。结果表明在水平方向上取５孔能较准确的估算单株棉花的总干重；取３孔仅在表层具有较好的代表性，对
裸行３０ｃｍ土层以下根系干重不能准确描述，其决定系数低，且未达到显著水平，对于根系的估算有较大的偏差；
在裸行、窄行和宽行分别取２孔，１孔和１孔是保证准确度前提下最为省力的取样方法。根系干重在垂直方向上呈
单峰曲线，４０ｃｍ土层以上，根系干重急剧下降，４０ｃｍ土层以下变化区域缓和，在裸行７０～９０ｃｍ处有小幅度的增
加；在水平方向上宽行根重大于裸行根重。
关键词：根钻法；根系；分布特征；膜下滴灌
中图分类号：Ｓ５６２．０７１　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１２）０２０２９４０６
　 根系取样技术［１］有挖掘法、整段标本法、根钻法、剖面法、玻璃壁法、网袋法等。在这些取样技术中，根钻法是
节省劳力和精确制取一定容积土壤－根系样品的最适宜方法，在根系研究中具有重要意义［１］。现有文献中用根
钻法制取根系样品，水平方向上多为不连续取样，即根据植物生长的环境，选择有代表性的位置进行取样；而在垂
直方向上则为分层完全取样，即将根系按土壤层次进行取样，层与层间并无间隔。因此该法制取的根系样品可以
详细的描述根系的垂直分布特征，但对根系水平分布特征的描述并不一定精确，导致在估算根系总量的时候出现
偏差。根钻法中根系水平分布特征准确性的研究对于准确描述根系的水平分布特征有重要意义，同时对于准确
研究根系的分布状况及根系总量及模型中根系模块的精确度有重要的意义。
在农田生态系统中，土壤中的水分和养分分布具有较大的不均一性，作物根系受其影响在土壤中的分布存在
较大差别［２］。用根钻法取样时，不同立地条件和不同取样范围的取样数有较大的差别［３］。膜下滴灌棉花（犌狅狊
狊狔狆犻狌犿犺犻狉狊狌狋狌犿）在不同的植物配置方式及灌溉系统条件下，土壤中水、肥、盐的分布与迁移模式具有很大的区
别，进而影响到土壤中根系的分布特征有很大的区别［４］。采用根钻法研究棉花根系的分布及生长试验，多在裸
行、窄行和宽行的中间进行取样。但是这些点的代表性并没有进行过研究，因此值得怀疑。首先这些点的水、肥、
温度［５７］及土壤条件有很大差别［８１２］，距滴灌带越远而减小（肥料随水入土）；其次根系响应环境条件在不同的位
置有不同的分布特征，并存在不同的交叉现象，采样时不能有效的区分根系。为验证在该３孔取样能否代表根系
的分布特征及何种取样方式更加合理，以膜下滴灌宽窄行配置的棉花为例，分析了取３孔、５孔和７孔条件下计
算根系总干重的精确性，并分析了根系干重的分布特征，为根系研究中的合理取样提供理论支持。
１　材料与方法
１．１　试验设计与方法
试验在中国科学院新疆生态与地理研究所阿克苏绿洲农田生态系统野外研究站（８０°４５′Ｅ，４０°２７′Ｎ）进行。
采用大田试验，以“拓农１号”为供试棉花品种，种植密度２４万株／ｈｍ２，实测密度２０万株／ｈｍ２。棉花栽培模式为
宽窄行（５０ｃｍ＋２０ｃｍ），塑料膜宽度为１２０ｃｍ。滴灌系统滴头间距３０ｃｍ，滴头流量３．２Ｌ／ｈ，一条塑料膜下有
２９４－２９９
２０１２年４月
　　　草　业　学　报　　　
　　　ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ　　　
第２１卷　第２期
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
 收稿日期：２０１１０２２５；改回日期：２０１１０５０４
基金项目：中国科学院战略性先导科技专项（ＸＤＡ０５０５０５０４），国家重点基础研究发展计划 （２００９ＣＢ４２１３０２）和中国科学院“西部之光”人才计
划“联合学者”（ＨＸＺ２００８０１）资助。
作者简介：刘凤山（１９８６），男，山东潍坊人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｆｅｎｇｓｈａｎ０２２５＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。
一根滴灌带为４行棉花供水，即“一膜一管四行”。肥料随水施入土壤，生育期共施入尿素５１０ｋｇ／ｈｍ２、多微二氢
钾铵９０ｋｇ／ｈｍ２。滴灌从６月２６日（蕾期）开始每隔７ｄ灌溉１次，全生育期共灌溉１２次，至９月１１日结束。
采用根钻法调查膜下滴灌棉花根系的分布特征。每个处理小区水平方向取７孔（图１），其中前３孔位于裸
行，第４孔位于窄行，后３孔位于覆膜地，垂直方向以０～１０、１０～２０、２０～３０、３０～４０、４０～５０、５０～７０、７０～９０、９０
～１１０、１１０～１３０、１３０～１５０ｃｍ确定土样。冲洗法获取每土层的根系后，烘干用万分之一天平称重获得干重。
图１　试验区示意图
犉犻犵．１　犜犺犲狊犽犲狋犮犺狅犳犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋犪犾狊犻狋犲
　　根钻孔指用根钻取根样时在地表留下的孔；图中数字１，２，３，……，７为根钻孔；试验中选择的５孔为１，３，４，５，７孔，３孔为１，４，７孔。Ｈｏｌｅｒｅ
ｆｅｒｒｅｄｔｏｔｈｅｂｏｒｉｎｇｌｅｆｔｂｙｓｏｉｌｃｏｒｉｎｇ；１，２，３，……，７ａｒｅｈｏｌｅｓ；ｔｈｅｆｉｖｅｈｏｌｅｓｃｈｏｓｅｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗｅｒｅ１，３，４，５，７，ｔｈｅｔｈｒｅｅｈｏｌｅｓｗｅｒｅ１，４，７．
１．２　数据处理
数据分析采用Ｅｘｃｅｌ２００３，Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ和ＳＰＳＳ１３．０软件；作图采用Ｅｘｃｅｌ２００３和Ｏｒｉｇｉｎ７．５。
２　结果与分析
７孔指１，２，３，４，５，６，７所有的取样点，５孔指１，３，４，５，７取样点，３孔为１，４，７取样点（图１）。取样时７孔的
根钻孔紧密相连，将其视为完全采样，其值与相邻面积的乘积可以代表棉花根系的实际分布，选取的５孔和３孔
的根系值与相应面积的乘积是对根系实际分布的估计，试验重点在于通过与７孔计算值的比较，分析其估计的精
确性，为根系水平方向的取样合理数提供依据。
２．１　棉花根系干重水平合理取样数的确定
为分析根系干重合理取样数，利用７孔、５孔和３孔的根系值，分别计算了根系在裸行、窄行和宽行的分层干
重。因为试验在窄行仅有一个取样点，即４号根钻孔，３种计算方式的根系值相等，因此表１中列出了裸行、宽行
和总体的分层干重，并没有窄行处干重。与７孔计算值相比，总体分层干重５孔计算值比３孔计算值更加接近，
尤其在５０ｃｍ深度以下，３孔计算值明显偏离了实际值，例如９０～１１０ｃｍ土层，３孔值仅为５７．００ｍｇ／株，而实际
值为１３２．５７ｍｇ／株，是３孔值的２．３倍之多。相比于５孔计算值，３孔计算值偏离的更为严重，而且在不同的生
境条件下，各计算方式有不同的差异。在宽行不同的土层，３孔计算值在５０ｃｍ以下有较大差异，但差异性低于
总体，而在裸行，差异性从４０ｃｍ即开始显现，而且偏离更大。７０～９０ｃｍ土层３孔值是２９．８９ｍｇ／株，实际值是
１０４．５６ｍｇ／株，是３孔值的３．５倍，而宽行差距最大的层次在１１０～１３０ｃｍ，相差２．４倍。方差分析结果表明（表
２），在整个土层，３种计算方式对裸行根系干重的估计达到显著水平，而对宽行和总体干重的估计没有达到显著
水平；在３０ｃｍ土层以下，３种计算方式表现出更加明显的差异，但仅在裸行处３孔计算值与７孔计算值达到显
著水平；在４０ｃｍ土层以下，３孔计算值的裸行干重与７孔计算值有显著差异。对于５孔计算值，在所有土层与７
孔计算值没有达到显著水平。
根钻法获取根系样品中，水平方向选择不同的取样方式，对根系的估算会产生巨大的影响，尤其对于深层根
系，其３孔计算值与７孔计算值达到显著水平。基于对表１数据的分析，发现３孔计算值不仅在总量上与７孔计
算值达到显著水平，同时对于根系在土层中的分布特征也有较大的误差，为此采用回归分析进一步验证该３种计
算方式的准确性。
回归分析表明（表３，４），从整个土层来看，３孔和５孔２种计算方式无论在裸行、宽行和总体都有较高的决定
５９２第２１卷第２期 草业学报２０１２年
系数，而且差异显著。但在３０和４０ｃｍ以下土层，不同计算方式有不同的差异性水平。其中５孔值在裸行、宽行
和分层干重都有较高的决定系数，而且都达到了显著水平。３孔在各位置的决定系数较低，但仅在裸行处达到显
著水平，如３０～１５０ｃｍ土层的决定系数为０．５４６３，犘＝０．０５８；４０～１５０ｃｍ的决定系数仅为０．１４３３，犘＝０．４５９。
因此采用３孔计算单株根系干重，对其在裸行，尤其深层根系分布的估算将出现严重偏差。由于窄行计算值一
致，且宽行偏离也较小，导致分层干重在３０ｃｍ以下土层的相关性较高，未达到极显著水平。从３种计算方式对
单株根系干重分布特征的方差分析和回归分析结果看，采用３孔估算单株根系干重，可以较好的估计表层的根系
干重，但对３０ｃｍ土层以下根系总量和分布的估算有较严重的偏离；而采用５孔估算各个土层的根系干重，都能
达到较高的准确性。
表１　不同取样方法棉花单株干重分布特征
犜犪犫犾犲１　犇犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳狉狅狅狋犱狉狔狑犲犻犵犺狋狆犲狉犮狅狋狋狅狀狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊犪犿狆犾犻狀犵犿犲狋犺狅犱 ｍｇ／株Ｐｌａｎｔ
土层
Ｌａｙｅｒ
（ｃｍ）
裸行干重Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｂａｒｅｄｒｏｗ
３孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
３ｈｏｌｅ
５孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
５ｈｏｌｅ
７孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
７ｈｏｌｅ
宽行干重Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｗｉｄｅｒｏｗ
３孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
３ｈｏｌｅ
５孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
５ｈｏｌｅ
７孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
７ｈｏｌｅ
分层总干重Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｓｏｉｌｌａｙｅｒ
３孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
３ｈｏｌｅ
５孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
５ｈｏｌｅ
７孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
７ｈｏｌｅ
０～１０ ３２５．４３ ３４９．４８ ３６８．７０ ５６０．１４ ６０３．１９ ６０８．５２ １２７８．２７ １３４５．３７ １３６９．９２
１０～２０ ３８５．２６ ４１７．４３ ４０３．２７ ５７２．２９ ６９０．７０ ７０２．２３ １３１９．８９ １４７０．４７ １４６７．８３
２０～３０ ３３７．２９ ３７４．１５ ３２９．５３ ４９２．７７ ５８４．２５ ６０７．１２ １１５５．５４ １２８３．８８ １２６２．１４
３０～４０ １４７．３０ １６４．８４ １４０．９２ ２６４．７７ ２６０．４３ ２８７．６１ ６３３．３２ ６４６．５２ ６４９．７８
４０～５０ ３５．７６ ４４．０５ ３８．８２ １３２．３５ １４０．５７ １４２．０６ ２５７．６３ ２７４．１４ ２７０．３９
５０～７０ ３３．２１ ４４．０２ ４１．０３ ３４６．３０ ２７０．８８ ２０５．１３ ４６８．３２ ４０３．７１ ３３４．９７
７０～９０ ２９．８９ １４１．１８ １０４．５６ ２２９．７２ １４８．２５ １０９．４２ ３００．６０ ３３０．４１ ２５４．９６
９０～１１０ １０．０８ １２２．５８ ８３．４７ ３６．２９ ３９．３５ ３８．４７ ５７．００ １７２．５６ １３２．５７
１１０～１３０ １０．４４ ６．８８ ５．０８ ２２．７７ １４．８０ ９．３９ ３７．６７ ２６．１４ １８．９３
１３０～１５０ ４．７４ ５．５３ ３．９４ ７．１２ ４．６３ ３．３７ １３．８５ １２．１４ ９．３０
　注：在窄行只有１个取样点，几种方法的计算值完全一致；分层干重＝裸行干重＋窄行干重＋宽行干重。
　Ｎｏｔｅ：Ｉｔ’ｓｔｈｅｓａｍｅｖａｌｕｅｓｉｎｎａｒｒｏｗｒｏｗｆｏｒａｎｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ；Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｓｏｉｌｌａｙｅｒ＝Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｂａｒｅｄｒｏｗ＋ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｎａｒｒｏｗ
ｒｏｗ＋ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｗｉｄｅｒｏｗ．
表２　单株棉花根系干重３孔与７孔的方差分析
犜犪犫犾犲２　犞犪狉犻犪狀犮犲犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狉狅狅狋犱狉狔狑犲犻犵犺狋狆犲狉狆犾犪狀狋犫犲狋狑犲犲狀３犺狅犾犲狊犪狀犱７犺狅犾犲狊 ｍｇ／株Ｐｌａｎｔ
土层
Ｌａｙｅｒ
（ｃｍ）
裸行干重Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｂａｒｅｄｒｏｗ
３孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
３ｈｏｌｅ
５孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
５ｈｏｌｅ
７孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
７ｈｏｌｅ
宽行干重Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｗｉｄｅｒｏｗ
３孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
３ｈｏｌｅ
５孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
５ｈｏｌｅ
７孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
７ｈｏｌｅ
分层总干重Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｓｏｉｌｌａｙｅｒ
３孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
３ｈｏｌｅ
５孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
５ｈｏｌｅ
７孔计算值
Ｖａｌｕｅｓｂｙ
７ｈｏｌｅ
０～１５０ １３１９．４０±
３４．６７ａ
１６７０．１４±
１０６．５５ｂ
１５１９．３０±
７８．４６ａｂ
２６６４．５３±
４５２．２７ａ
２７５７．０３±
２８５．８１ａ
２７１３．３２±
１１４．６１ａ
５５２２．０９±
４８０．６２ａ
５９６５．３３±
３１１．１３ａ
５７７０．７８±
９９．５７ａ
３０～１５０ ２７１．４１±
１２．６４ａ
５２９．０７±
８１．６０ｂ
４１７．８１±
２２．２０ａｂ
１０３９．３３±
１０１．７６ａ
８７８．９０±
５８．６６ａ
７９５．４４±
６２．４９ａ
１７６８．３８±
１７９．２１ａ
１８６５．６２±
９１．４９ａ
１６７０．９０±
１１０．９９ａ
４０～１５０ １２４．１１±
２５．５７ａ
３６４．２４±
６５．１６ｂ
２７６．８９±
２４．２１ｂ
７７４．５６±
９５．３３ａ
６１８．４７±
８４．０７ａ
５０７．８３±
４８．２５ａ
１１３５．０６±
１５５．３７ａ
１２１９．１０±
１６．２８ａ
１０２１．１１±
６６．５２ａ
　注：不同小写字母表示处理间差异达到显著水平（犘＜０．０５）。
　Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔ０．０５ｌｅｖｅｌ．
６９２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
表３　单株棉花根系干重３孔与７孔的回归分析
犜犪犫犾犲３　犚犲犵狉犲狊狊犻狅狀犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狉狅狅狋犱狉狔狑犲犻犵犺狋狆犲狉狆犾犪狀狋犫犲狋狑犲犲狀３犺狅犾犲狊犪狀犱７犺狅犾犲狊
土层
Ｌａｙｅｒ（ｃｍ）
分析内容
Ａｎａｌｙｓｉｓｃｏｎｔｅｎｔ
裸行干重
Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｂａｒｅｄｒｏｗ
宽行干重
Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｗｉｄｅｒｏｗ
分层总干重
Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｓｏｉｌｌａｙｅｒ
０～１５０ 相关性方程Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎ 狔＝０．９７４３狓＋２３．３８２ 狔＝１．１７２７狓－４１．１４４ 狔＝１．０９７９狓－２９．２０８
犚２ 犚２＝０．９５７６ 犚２＝０．９１７１ 犚２＝０．９８７１
犘 犘＜０．００１ 犘＜０．００１ 犘＜０．００１
３０～１５０ 相关性方程Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎ 狔＝０．７７２８狓＋２９．７２２ 狔＝０．６９１９狓＋１０．８９９ 狔＝０．８９７７狓＋１１．９１
犚２ 犚２＝０．５４６３ 犚２＝０．７５８１ 犚２＝０．９２６２
犘 犘＝０．０５８ 犘＝０．０１１ 犘＝０．００１
４０～１５０ 相关性方程Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎ 狔＝１．１２８４狓＋２２．８０７ 狔＝０．５５４２狓＋１３．０９４ 狔＝０．７１２５狓＋３５．４０６
犚２ 犚２＝０．１４３３ 犚２＝０．８６１９ 犚２＝０．８９２１
犘 犘＝０．４５９ 犘＝０．００８ 犘＝０．００５
表４　单株棉花根系干重５孔与７孔的回归分析
犜犪犫犾犲４　犚犲犵狉犲狊狊犻狅狀犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狉狅狅狋犱狉狔狑犲犻犵犺狋狆犲狉狆犾犪狀狋犫犲狋狑犲犲狀５犺狅犾犲狊犪狀犱７犺狅犾犲狊
土层
Ｌａｙｅｒ（ｃｍ）
分析内容
Ａｎａｌｙｓｉｓｃｏｎｔｅｎｔ
裸行干重
Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｂａｒｅｄｒｏｗ
宽行干重
Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｗｉｄｅｒｏｗ
分层总干重
Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｓｏｉｌｌａｙｅｒ
０～１５０ 相关性方程Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎ 狔＝０．９７７７狓－１１．３５５ 狔＝１．０３３３狓－１３．５４９ 狔＝１．０２０５狓－３１．６８１
犚２ 犚２＝０．９８３２ 犚２＝０．９９０２ 犚２＝０．９９７３
犘 犘＜０．００１ 犘＜０．００１ 犘＜０．００１
３０～１５０ 相关性方程Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎ 狔＝０．７７４６狓＋１．１３８１ 狔＝０．９２０４狓－１．９２６７ 狔＝０．９７７１狓－２１．７２７
犚２ 犚２＝０．９７５６ 犚２＝０．９２４６ 犚２＝０．９７７６
犘 犘＜０．００１ 犘＝０．００１ 犘＜０．００１
４０～１５０ 相关性方程Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎ 狔＝０．６９９７狓＋３．６７１６ 狔＝０．７７２８狓＋４．９７６４ 狔＝０．８４１８狓－０．８４６２
犚２ 犚２＝０．９８４９ 犚２＝０．９６７１ 犚２＝０．９７５７
犘 犘＜０．００１ 犘＜０．００１ 犘＜０．００１
２．２　棉花根系分布特征
７孔计算值对根干重的垂直分布特征和水平分布特征进行分析（表１）。在水平方向上，１０～２０ｃｍ土层宽行
根系干重大于裸行根系干重；在垂直方向，根系干重呈单峰曲线，且峰值偏向表层。在４０ｃｍ土层以上，根系干重
急剧下降，但在４０ｃｍ以下变化趋于缓和，而且在裸行７０～９０ｃｍ处有小幅度的增加。
３　讨论与结论
根系是土壤和植物的动态界面，对植物和土壤均具有重要意义。但由于根系深处地下，受不透明介质土壤的
阻隔，观测研究十分不便，导致根系研究在广度、深度上均落后于地上部分。随着对根系在生态系统以及全球碳
平衡中重要作用的认识，根系渐渐成为国际相关领域的研究热点之一。土壤中水分、养分等营养物质移动距离很
小，植物根系的分布特征决定了植物的水分和养分的供给状况［１４１７］，因此研究根系分布特征具有重要的生态意
义。但研究根系的方法至今没有较大发展，仍然以把根系从土壤中分离为主，其中根钻法是较为常用且省时省力
的取样方法。对采用根钻法采样的精度问题进行了探讨，希望为根系研究方法的进一步发展提供基础，并为根系
模型预测提供更好的方法。
根干重体现了植物生物量的分配策略［１３，１８］，对其的精确估计是了解作物生产力的基础。利用膜下滴灌宽窄
行配置的棉花根系数据分析了取３孔、５孔和７孔条件下计算根系干重的精确度。结果表明，采用５孔估算根系
干重有较高的准确性，在各土层、各位置都有较高的决定系数，而且达到极显著的水平；采用３孔估算根系干重，
７９２第２１卷第２期 草业学报２０１２年
对３０ｃｍ土层以上根系有较好估计，但在３０ｃｍ土层以下有较低的准确性，尤其在裸行，其决定系数低，且未达到
显著性水平，对于根系的估算有很大的偏差。从不同的位置分析，３孔计算值在裸行与７孔值的相关性较差，但
在宽行的统计分析表明，这两者的相关性较好，且达到了显著性水平，说明在宽行取一点对于估算根系的分布有
较好的代表性。
根系生长都具有向水性［１９，２０］。根干重在土壤中的分布既反映了土壤中水分的分布情况，也能通过分布的多
寡反映土壤水分的有效性。在膜下滴灌条件下，水分呈椭圆形分布［２１］，不仅表现出表层水分较多，下层水分较
少，而且在宽行处分布较多且均匀，在裸行处少且分布相对不均，导致根系在表层分布相对均匀且多，下层分布不
均且少；在裸行处的分布相对不均且少［２２］，尤其靠近窄行处，根系分布较多，而宽行处相对均匀且多。因此，在裸
行处选取一点不足以代表根系在该生境中的分布，计算的根系总干重也会失真，需要在该处加密取样，即取２孔；
在宽行，取一点即可代表根系的分布。因此，考虑到在窄行处也需要选取一点，根钻法取样中获得准确的根系水
平分布需要取４孔，即裸行２孔，宽行１孔，窄行１孔。
方怡向等［２３］研究结果表明，根长和根表面积在土壤剖面中呈单峰型曲线，本研究与此有一致的变化趋势；干
重受种植制度和灌溉条件不一致的影响，在表层有稍许差异，表现为单调递减趋势。膜下滴灌显著改善了土壤表
层的水分状况，１０～２０ｃｍ土层含水量相对较多［２３］，使根系在此处及４０ｃｍ土层以上大量生长，其中４０ｃｍ土层
以上集中了８９．３３％，９１．２９％和８９．０６％的根系干重、长度和表面积，是作物吸水最重要的部位。
选取的５孔（图１）并不是严格按照相等间距选取的，而是更加接近于窄行。这对于以后按照该方法等间距
取样进行计算可能会产生一定的误差。同时计算结果仅针对试验中的膜下滴灌系统，即“一膜一管四行”，滴灌带
位于膜下中间。由此导致的水分效应和密度效应不一致，使根系在土壤中的分布更加复杂。对于水分效应和密
度效应相一致的作物配置方式，考虑到人力物力等因素，该结果的应用需要慎重。同时不同作物配置方式有不同
的计算方法，但均基于其特有的根系分布特征，研究中计算根系总量采用的是“测量值面积”的方式，仅适合于
分布复杂的根系，对于分布简单的根系可能有其简便、准确的计算方法，没有考虑。通过以上分析，仍有大量的工
作需要继续进行，即不仅研究不同作物配置方式的根系计算，还要注意计算方法上的差异，但本研究无疑为后续
研究提供了新思路和依据。
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犐狀犳犾狌犲狀犮犲狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犮狅狉犻狀犵犿犲狋犺狅犱狊狅狀犲狊狋犻犿犪狋犻狅狀狅犳狉狅狅狋犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊
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ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｗｈｅｎｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｂｏｔｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｔｉｍｅｃｏｎｓｕｍｉｎｇｌａｂｏｕｒ．Ｔｈｅｒｏｏｔｄｒｙｗｅｉｇｈｔｓｉｎａｖｅｒｔｉｃａｌｄｉ
ｒｅｃｔｉｏｎｗｅｒｅｓｉｎｇｌｅｐｅａｋｃｕｒｖｅｓ，ａｎｄｄｒｏｐｐｅｄｓｈａｒｐｌｙａｂｏｖｅｔｈｅ４０ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒ，ｂｕｔｗｅｒｅｆｌａｔｂｅｌｏｗ４０ｃｍａｌ
ｔｈｏｕｇｈｔｈｅｒｅｗａｓａｓｍａｌｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅ７０－９０ｃｍｌａｙｅｒ．Ｒｏｏｔｄｒｙｗｅｉｇｈｔｓｗｅｒｅｈｅａｖｉｅｒｉｎｗｉｄｅｒｏｗｓｔｈａｎｉｎ
ｂａｒｅｄｒｏｗｓｗｉｔｈｒｅｓｐｅｃｔｔｏｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｓｏｉｌｃｏｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄ；ｒｏｏｔ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｆｉｌｍｄｒｉｐｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ
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