四端子电极提高根系生物量电容法估测的有效性

张 正，刘国彬,2※，李 强

四端子电极提高根系生物量电容法估测的有效性

张 正1，刘国彬1,2※，李 强3

（1. 西北农林科技大学水土保持研究所，杨凌 712100；2. 中国科学院水利部水土保持研究所，杨凌 712100；3. 榆林学院生命科学学院，榆林 719000）

二端子结构在测定根系电容时伴生的电极接触效应会影响根系电容的有效测量。分别采用二端子和四端子2种结构在土壤相对含水率为25%～30%、55%～60%和85%～90%下测定玉米根系电容，研究土壤含水率对电极接触效应的影响，并建立不同土壤水分条件和结构下根系电容与根系生物量的关系，探讨四端子结构在电容法估测根系生物量中的有效性。结果表明，二端子结构测定的根系电容较四端子结构小，随着土壤含水率减小，电极接触效应增大，在土壤相对含水率为25%～30%下最为明显。在土壤相对含水率为85%～90%时，2种结构下玉米根系电容表征根系生物量的有效性相近（二端子结构：R2=0.63，P<0.05；四端子结构：R2=0.66，P<0.05），但随土壤含水率减小，与四端子结构相比，二端子结构下玉米根系电容表征根系生物量的有效性急剧下降，在土壤相对含水率为25%～30%时最为明显，二端子结构R2=0.37（P<0.05）而四端子结构R2=0.59（P<0.05）。研究认为，土壤含水率越低，与二端子结构相比，四端子结构下根系电容表征根系生物量的有效性越好。

土壤含水率；生物量；根系；电容；二端子结构；四端子结构；电极接触效应

0 引 言

由于土壤不透明属性的限制，埋藏于地下的植物根系难以直接观察与测量，土钻法、挖掘法和网袋法等[1-4]传统的根系研究方法大多需要离土取样，不仅耗时费力，而且容易出现移位、断根和水分逸失等问题[5]。电容法作为一种更加便捷、无损的根系原位观测方法，对满足不断增长的根系研究需要具有重要意义[6-8]。Kendal等[9]较早地采用电容仪和2个电导电极，以红三叶草（Trifolium Pratense L）和紫花苜蓿（Medicago sativa L）为材料，将阳极电极插入土壤中，阴极电极插入茎底部靠近地表方向，在1 kHz测试信号频率下估测了根系的质量，并指出根系表层与土壤间的湿度会对试验结果带来影响。……