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我国红壤区经常发生季节性干旱,红壤缺水往往发生在土壤表层而深层并不干旱,但黏质红壤强度大,限制了大田作物根系下扎分布,无法利用和吸收深层土壤水分。有些植物钻孔能力强,根系能扎入土壤深层,不仅为后季作物根系的生长提供通道,还可能改善土壤孔隙性质,提高后季作物的抗旱能力。本文通过室内和田间两个试验,探究几种前季植物根系在黏质红壤上的钻孔性能及对土壤物理性质的影响,希望找到合适的轮作钻孔植物,为防御红壤季节性干旱提供科学依据和可能途径。田间试验于2018年7月―2019年8月在湖北省咸宁长江中游教育部野外科学观测站中进行,大田试验小区为第四纪红色黏土母质发育的黏质红壤,试验共设置了6种处理,分别为休闲（无植物）Land F、普通油菜Rape C、深根油菜Rape D、1年生紫花苜蓿Luc1Y、1年生香根草Vet1Y和5年生香根草Vet5Y。在植物收获期测定根系的分布特征及对土壤物理性质的影响。室内盆栽试验土样取自上述田间,设置3个容重处理（1.2 g/cm3、1.4 g/cm3和1.6 g/cm3）,种植与田间试验相同的4种植物,分别为普通油菜（华双4号）、深根油菜（xinan28）、紫花苜蓿（拉迪诺）和香根草（Wild）,在生长箱内生长12天后分别测定植物根系在不同容重下的几何形态特征和生长状况。得到以下主要结果:（1）不同植物根系几何特征和钻孔能力不同。盆栽试验中,Vet1Y的根长密度、根体积和根尖数目最大,分别为0.16 cm/cm3、286.94 cm3和63个,其次是Luc1Y,而Rape D和Rape C并无明显差异,均为最小。随土壤容重增大,几种植物的总根长密度和根体积减小,而根径和根尖角度逐渐增大。田间试验中,Vet5Y、Vet1Y、Luc1Y、Rape D和Rape C的延伸深度分别为100 cm、100 cm、80 cm、60 cm和40 cm,而且深根植物95%的根系深度（根累计长度≥95%所达到的深度）都显著大于Rape C,进一步验证了Vet1Y的钻孔能力为最强,其次是Luc1Y,最后是Rape D和Rape C。植物根系伸长率（单位时间内根系伸长的速率）随着根长密度、根体积、根尖数量的减小而减小,随植物根径和根尖角度的增大而减小,Vet1Y的根系伸长率最大,根尖角度(球形根尖形状因子i SFspheroid)最小。（2）不同根系在土壤剖面上的分布特征显著不同。根系较多集中在0～40 cm深度,20 cm深度的根长密度（cm/cm3）依次为Rape D（1.82）>Rape C（1.70）>Vet1Y（1.34）>Vet5Y（1.23）>Luc1Y（1.16）,40 cm深度依次为Vet5Y（1.62）>Luc1Y（1.60）>Vet1Y（1.17）>Rape D（1.06）。根径和根体积密度总体随土层深度的增加逐渐减小,就品种而言,Vet5Y最大,其次是Vet1Y和Luc1Y,最小是Rape D和Rape C。根表面积密度也是Vet5Y最大,而其余1年生植物并无显著性差异。随土层深度的增加,根质量和根数目密度降低,香根草（Vet1Y和Vet5Y）的根数目密度最大,而Luc1Y的根质量密度最大,Rape D和Rape C最小。不同植物根径级配分布不同,主根系作物油菜的细根和中根根长占比大,两者之和达90%,而同为主根系植物的Luc1Y的粗根根长占比高于油菜;须根系香根草（Vet1Y和Vet5Y）在中根（37%）和粗根（11%）根段内占比大。此外,生长年限显著影响植物根径级配分布,Vet5Y的精细根（14%）和粗根（19%）根长占比大于Vet1Y的精细根（8%）和粗根（11%）。（3）根系改善了黏质红壤孔隙结构和导水性能。与对照相比,有根系地块的土壤容重降低,总孔隙度和通气孔隙度增大。浅层土壤中（0～40 cm）,除Vet5Y孔隙度偏小外,土壤总孔隙度大小依次为Luc1Y>Vet1Y>Rape D>Rape C>Land F,而深层土壤（≥40 cm）中,Vet5Y和Luc1Y的总孔隙度显著大于Vet1Y、Rape D和Land F。土壤表层的非饱和导水率K（h）大小顺序为Rape C>Vet5Y>Vet1Y>Rape D>Luc1Y>Land F,而深层土壤中的K（h）表现为Vet5Y>Luc1Y>Vet1Y>Rape C>Land F,说明钻孔能力强的植物改善深层土壤导水能力的效果更好。植物根系还降低了土壤机械阻力（土壤强度）,特别在20 cm深度,Land F的土壤机械阻力（MPa）为1.77,高于Rape C（1.29）、Rape D（0.41）、Luc1Y（0.57）、Vet1Y（0.40）、Vet5Y（1.57）,粗根系植物降低土壤强度效果更好。结果表明,植物根系几何特性（根径和根尖角度）影响其在黏质红壤中的钻孔能力和分布,对土壤性质的影响也有差别,Vet5Y和Luc1Y根系下扎深,粗根较多,显著增加了土壤通气孔隙度,提高了土壤导水性能,利于后季作物生长和抗旱。