甘蔗（Saccharum L. spp. hybrids）是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，在熱帶和亞熱帶等地區(qū)均有種植。了解根際動(dòng)態(tài)是了解養(yǎng)分和水分吸收的基礎(chǔ)，并與甘蔗生長(zhǎng)和產(chǎn)量預(yù)測(cè)密切相關(guān)。與冠層性狀相比，對(duì)甘蔗根系的了解相對(duì)較少，關(guān)于可能影響根系分布的管理措施和土壤物理、化學(xué)和生物因素，或者基因型和作物周期（新植蔗和宿根蔗）是否會(huì)影響根系生長(zhǎng)和分布動(dòng)態(tài)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)很少。本研究的目的是確定四種基因型甘蔗在三個(gè)作物周期：新植蔗（PC）、第一年宿根蔗（FR）和第二年宿根蔗（SR）中，根系密度（LA）、總根長(zhǎng)（L）、根生長(zhǎng)速率（RGR）、根分布和有效根深（ERD）、產(chǎn)量性狀、產(chǎn)量和根系的相關(guān)性。研究者在云南甘蔗研究所固定位置的開放式遮雨棚下進(jìn)行試驗(yàn)，在每個(gè)地塊中預(yù)安裝微根管（7cm外徑×1.80m長(zhǎng)，CID Bio-Science Inc., USA），根管地上部分（約0.25m）被深色塑料封嚴(yán)，防止光線和水進(jìn)入，根管與土壤表面成45°角，安裝后的12個(gè)月內(nèi)保持根管周圍土壤穩(wěn)定（圖1）。每個(gè)采樣日期每個(gè)深度增量獲取1張圖像(21.96 cm ×19.56 cm)。深度增量分別為0-0.18、0.18-0.36、0.36-0.54、0.54-0.72、0.72-0.90和0.90-1.08 m。獲得的圖片使用WinRHIZO Tron 2007b軟件（Regent Instruments Inc., Canada）分析。
圖1 試驗(yàn)區(qū)安裝的微根管（左圖），微根管位置示意圖（右圖）
圖2 2015年（新植蔗到第一年宿根蔗）和2016（第一年宿根蔗到第二年宿根蔗）月平均降水量，月最高、月最低和月平均氣溫
圖3 不同基因型甘蔗的累積根系密度受作物周期和土壤深度的影響
圖4 不同基因型甘蔗的根長(zhǎng)分布受作物周期和土壤深度的影響
(a)新植蔗PC，(b)第一年宿根蔗FR，(c)第二年宿根蔗SR
圖5 土壤深度與根系長(zhǎng)度的回歸分析
(a)新植蔗PC，(b)第一年宿根蔗FR，(c)第二年宿根蔗SR
圖6 不同基因型甘蔗在不同評(píng)估期（a）在0.0-1.08 m深度的各土層中的根系生長(zhǎng)速率，以及188天（b）、289天（c）和351天（d）的總根系生長(zhǎng)速率
圖7 不同基因型甘蔗的根系分布和有效根深受作物周期和土壤深度的影響
表1 新植蔗、第一年宿根蔗和第二年宿根蔗中不同基因型甘蔗的平均株高、莖徑、莖數(shù)和產(chǎn)量
表2 新植蔗、第一年宿根蔗和第二年宿根蔗中根密度與甘蔗性狀以及根長(zhǎng)與土壤深度的Pearson相關(guān)性
結(jié)果表明，再生能力較好的基因型（ROC22和YZ05-51）的根生長(zhǎng)速率、總根長(zhǎng)和根系密度高于再生能力較差的基因型（YZ05-194）。在新植蔗中，約59.2%的根分布在0~0.36m深度，超過85.0%的根分布在0~0.72m深度。在第一年宿根蔗和第二年宿根蔗中，無(wú)論基因型如何，超過81.8%的根分布在0~0.54m深度。無(wú)論作物周期如何，在< 0.54 m深度，ROC22的根系密度均顯著高于其他基因型。在PC和FR上，基因型ROC22在0.18 ~ 0.36 m的根長(zhǎng)和根生長(zhǎng)速度均高于YZ05-194，而SR YZ05-194在0 ~ 0.18m深度的根長(zhǎng)和根生長(zhǎng)速度均低于其他基因型。甘蔗基因型的再生力可能與這些根系生長(zhǎng)屬性有關(guān)。
