甘蔗（Saccharum L. spp. hybrids）是一种重要的经济作物，在热带和亚热带等地区均有种植。了解根际动态是了解养分和水分吸收的基础，并与甘蔗生长和产量预测密切相关。与冠层性状相比，对甘蔗根系的了解相对较少，关于可能影响根系分布的管理措施和土壤物理、化学和生物因素，或者基因型和作物周期（新植蔗和宿根蔗）是否会影响根系生长和分布动态的经验数据很少。本研究的目的是确定四种基因型甘蔗在三个作物周期：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）、总根长（L）、根生长速率（RGR）、根分布和有效根深（ERD）、产量性状、产量和根系的相关性。研究者在云南甘蔗研究所固定位置的开放式遮雨棚下进行试验，在每个地块中预安装微根管（7cm外径×1.80m长，CID Bio-Science Inc., USA），根管地上部分（约0.25m）被深色塑料封严，防止光线和水进入，根管与土壤表面成45°角，安装后的12个月内保持根管周围土壤稳定（图1）。每个采样日期每个深度增量获取1张图像(21.96 cm ×19.56 cm)。深度增量分别为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。获得的图片使用WinRHIZO Tron 2007b软件（Regent Instruments Inc., Canada）分析。
图1 试验区安装的微根管（左图），微根管位置示意图（右图）
图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、月最低和月平均气温
图3 不同基因型甘蔗的累积根系密度受作物周期和土壤深度的影响
图4 不同基因型甘蔗的根长分布受作物周期和土壤深度的影响
(a)新植蔗PC，(b)第一年宿根蔗FR，(c)第二年宿根蔗SR
图5 土壤深度与根系长度的回归分析
(a)新植蔗PC，(b)第一年宿根蔗FR，(c)第二年宿根蔗SR
图6 不同基因型甘蔗在不同评估期（a）在0.0-1.08 m深度的各土层中的根系生长速率，以及188天（b）、289天（c）和351天（d）的总根系生长速率
图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响
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、茎径、茎数和产量
表2 新植蔗、第一年宿根蔗和第二年宿根蔗中根密度与甘蔗性状以及根长与土壤深度的Pearson相关性
结果表明，再生能力较好的基因型（ROC22和YZ05-51）的根生长速率、总根长和根系密度高于再生能力较差的基因型（YZ05-194）。在新植蔗中，约59.2%的根分布在0~0.36m深度，超过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，无论基因型如何，超过81.8%的根分布在0~0.54m深度。无论作物周期如何，在< 0.54 m深度，ROC22的根系密度均显著高于其他基因型。在PC和FR上，基因型ROC22在0.18 ~ 0.36 m的根长和根生长速度均高于YZ05-194，而SR YZ05-194在0 ~ 0.18m深度的根长和根生长速度均低于其他基因型。甘蔗基因型的再生力可能与这些根系生长属性有关。ZHAO, Liping et al. Sugarcane root distribution and growth as affected by genotype and crop cycle. Bragantia, 2020, 79(2), 192-202.
