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科普 | 土(tǔ)壤與根的互動

欄目:科普知識 發布時間:2021-03-31
根際是集中體現土(tǔ)壤—作物(wù)系統互作的特殊微域。目前的研究顯示,土(tǔ)壤-根系-微生(shēng)物(wù)系統交互作用的強度和方向受到(dào)根際環境養分條件(jiàn)、微生(shēng)物(wù)組成和根系狀況的共同影響,并且受到(dào)多(duō)種信号物(wù)質的調控。
前言:面向自(zì)然界任何事(shì)物(wù)都要用“生(shēng)态系統”的角度和思維方式,生(shēng)态系統指在一(yī)定的空間内,生(shēng)物(wù)與環境構成的統一(yī)整體。在這個(gè)統一(yī)整體中,生(shēng)物(wù)與環境之間相(xiàng)互影響、相(xiàng)互制約,并在一(yī)定時期内處于相(xiàng)對穩定的動态平衡狀态。我們談論作物(wù)與土(tǔ)壤的相(xiàng)互影響,其實本質就(jiù)是土(tǔ)壤系統與作物(wù)生(shēng)理系統的相(xiàng)互影響。


一(yī)、根際

根際是集中體現土(tǔ)壤—作物(wù)系統互作的特殊微域。根際的定義是根據根系對土(tǔ)壤微生(shēng)物(wù)的影響、水(shuǐ)的耗竭、pH的變化、粘附土(tǔ)壤等來定義的(有學者将根際定義為(wèi)受根影響的土(tǔ)壤),在這一(yī)區域,土(tǔ)壤、根系和微生(shēng)物(wù)之間通(tōng)過物(wù)質和信息的交換形成複雜(zá)的交互作用關系。目前的研究顯示,土(tǔ)壤-根系-微生(shēng)物(wù)系統交互作用的強度和方向受到(dào)根際環境養分條件(jiàn)、微生(shēng)物(wù)組成和根系狀況的共同影響,并且受到(dào)多(duō)種信号物(wù)質的調控。

二、根對土(tǔ)壤的影響


上(shàng)面提到(dào),根對附近土(tǔ)壤的養分、水(shuǐ)分、pH、微生(shēng)物(wù)等各個(gè)方面都有影響,我們可以分為(wèi)以下(xià)三種:

1、根對土(tǔ)壤物(wù)理性狀的影響

根系對土(tǔ)壤含水(shuǐ)量有一(yī)定影響,根吸收土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分用于蒸騰和自(zì)身組成,從(cóng)而減少了土(tǔ)壤含水(shuǐ)量,但根系還(hái)可以通(tōng)過改變土(tǔ)壤孔隙度等方式提高(gāo)土(tǔ)壤保水(shuǐ)能(néng)力。

土(tǔ)壤孔隙度綜合的反映了土(tǔ)壤的通(tōng)氣性、透水(shuǐ)性和持水(shuǐ)能(néng)力等物(wù)理性能(néng),水(shuǐ)和空氣就(jiù)存在于土(tǔ)壤孔隙系統中,根可以提高(gāo)土(tǔ)壤孔隙度,提高(gāo)透氣性與保水(shuǐ)性能(néng)。

土(tǔ)壤容量是土(tǔ)壤的基本物(wù)理性質,反映了土(tǔ)壤的質地、結構和有機(jī)質含量等情況,容重較小(xiǎo),表明土(tǔ)質疏松、結構良好、有機(jī)質豐沛,根系的分布對土(tǔ)壤容重的減少有一(yī)定作用。

土(tǔ)壤滲透性即"土(tǔ)壤透水(shuǐ)性",是土(tǔ)壤對地表水(shuǐ)的滲透能(néng)力,一(yī)般質地較粗、結構性好、孔隙較大、濕度較小(xiǎo)的土(tǔ)壤,滲水(shuǐ)比較容易,透水(shuǐ)性大,根系的分布有助于改善土(tǔ)壤滲透性。

2、根對土(tǔ)壤化學性質的影響

土(tǔ)壤pH是土(tǔ)壤理化性質的重要指标,一(yī)般根際土(tǔ)壤PH會(huì)低(dī)于非根際土(tǔ)壤,根的分泌物(wù)、呼吸作用、根對陽離子的吸收等都會(huì)造成土(tǔ)壤PH的下(xià)降。

根際土(tǔ)壤營養(全氮、水(shuǐ)解性氮、有機(jī)質等)一(yī)般要高(gāo)于非根際土(tǔ)壤,根的大量分泌物(wù)與表層脫落物(wù)會(huì)富集在根際土(tǔ)壤,并為(wèi)微生(shēng)物(wù)繁殖提供良好條件(jiàn),因而會(huì)有更高(gāo)的有機(jī)質,有機(jī)質、微生(shēng)物(wù)的豐富也為(wèi)礦物(wù)營養的釋放(fàng)提供便利。

3、根對土(tǔ)壤微生(shēng)物(wù)的影響

根對附近土(tǔ)壤微生(shēng)物(wù)多(duō)樣性、空間分布、優勢種群、功能(néng)表現都有影響。其中根際微生(shēng)物(wù)是受植物(wù)影響最大的土(tǔ)壤微生(shēng)物(wù)群體,與根外土(tǔ)壤相(xiàng)比,根系分泌物(wù)為(wèi)微生(shēng)物(wù)提供了豐富的物(wù)質,同時根際豐富的的微生(shēng)物(wù)種群,也導緻微生(shēng)物(wù)之間産生(shēng)協作與競争關系,造成功能(néng)表現的變化。當然根與微生(shēng)物(wù)的關系極為(wèi)複雜(zá),在此不能(néng)詳述。

4、誤解:可能(néng)會(huì)有人認為(wèi),既然作物(wù)的根對土(tǔ)壤利大于弊,為(wèi)什麽一(yī)塊耕地經過種植土(tǔ)質會(huì)變差?這主要是人工(gōng)幹預影響,一(yī)是作物(wù)從(cóng)土(tǔ)壤中吸收的物(wù)質會(huì)因收割無法回歸土(tǔ)壤,二是人為(wèi)向土(tǔ)壤投入了過量的化學肥料、農藥等,這兩種外力幹預打破了土(tǔ)壤—根—微生(shēng)物(wù)系統的平衡,引發一(yī)系列土(tǔ)壤問題和作物(wù)健康問題。

三、土(tǔ)壤對根(根系)的影響

土(tǔ)壤對根系的影響有利的一(yī)面衆所周知,提供營養、水(shuǐ)分、微生(shēng)物(wù)、物(wù)理保護等,在此重點介紹主要的土(tǔ)壤問題對根的不利影響。

1、土(tǔ)壤化學性狀惡化——土(tǔ)壤酸化:俠義的酸化是指土(tǔ)壤中無機(jī)酸含量逐漸增多(duō),以pH的變小(xiǎo)來判斷,廣義的酸化是以土(tǔ)壤是否有利于作物(wù)生(shēng)長(cháng)發育來判斷。土(tǔ)壤酸化首先會(huì)導緻土(tǔ)壤中的鉀鈣鎂等營養元素淋溶,導緻缺素,進而影響根系發育;其次會(huì)導緻根際環境惡化,有益微生(shēng)物(wù)活力喪失,部分有害微生(shēng)物(wù)大量繁殖,産生(shēng)多(duō)種根部病害。最後酸化的根際環境會(huì)直接破壞根部細胞的結構與代謝活動,甚至造成根部細胞的大量死亡,大量病原微生(shēng)物(wù)侵入,誘發多(duō)種疾病。此外,土(tǔ)壤酸化還(hái)會(huì)促進有毒元素的釋放(fàng)和活化,土(tǔ)壤中的鋁離子等物(wù)質使作物(wù)根系中毒、死亡。

2、土(tǔ)壤物(wù)理性狀惡化——土(tǔ)壤闆結:由于耕地土(tǔ)壤有機(jī)質缺乏以及不合理的耕作和灌溉,大量施用化肥,土(tǔ)壤酸化,土(tǔ)壤次生(shēng)鹽堿化,破壞了土(tǔ)壤團粒結,緻使土(tǔ)壤闆結。土(tǔ)壤闆結直接導緻土(tǔ)壤—植物(wù)系統缺氧、缺水(shuǐ)、缺肥,進而導緻根際質量難以維系,根—微生(shēng)物(wù)—土(tǔ)壤系統會(huì)因為(wèi)缺氧、缺水(shuǐ)、缺營養元素而崩潰,土(tǔ)壤與植物(wù)的物(wù)質轉化和能(néng)量交換不能(néng)正常進行或者終止,導緻根系死亡或誘發大量疾病。

3、土(tǔ)壤生(shēng)物(wù)性狀惡化——根結線蟲:根結線蟲主要活動于土(tǔ)壤耕作層,并以3-15cm居多(duō),作物(wù)單一(yī)、常年(nián)連作、大水(shuǐ)漫灌、菌群失衡等容易感染根結線蟲或使其加重失控。根結線蟲常與病原微生(shēng)物(wù)形成複合侵染,加重枯萎病、根腐病等土(tǔ)傳病害的發生(shēng)。根結線蟲主要危害作物(wù)根部,受害植株側根和須根比正常植株多(duō),在根部形成球形或不規則形瘤狀物(wù),根莖腐爛、生(shēng)長(cháng)不良、漚根。作物(wù)還(hái)會(huì)出現枯枝枯葉、黃化或扭曲萎蔫、植株矮小(xiǎo)、生(shēng)長(cháng)緩慢(màn)等現象。

結語:根是連接土(tǔ)壤與作物(wù)的關鍵橋梁,并對雙方都有較大影響,從(cóng)某種程度上(shàng)講,土(tǔ)壤問題或作物(wù)健康問題都可視為(wèi)根部的問題。根部管理是種植管理的重要部分,其所涉及的土(tǔ)壤—根—微生(shēng)物(wù)系統極其複雜(zá),相(xiàng)關研究和健康管理都還(hái)任重道遠(yuǎn)。

文章來源:2021《特肥觀察》春季刊——根際與土(tǔ)壤