辣椒根系影响下的农地土壤水分空间运动分异特征

根系是土壤层中重要的组成结构,根土环境影响田间作物生长发育.为探究作物根系对农地土壤水分空间运动异质性的影响,进一步反映根土环境对农业生产的作用,该研究以辣椒为试验作物,于 2022年 9月 20日—2022年 9月23日开展野外染色示踪试验,结合形态学图像解析技术与灰色系统理论,对作物根系影响下的农地土壤水分空间运动变化进行分析.结果表明:辣椒根系接近鱼尾形结构,根系体积相对较大,根系扎根深度和根系广度(根系形态)与根系结构相关程度高(P＜0.05).在相同外部供水条件下,非根区的水分整体分布在田间土壤表层(平均狭长度为0.89),而根区土壤水分在整个土壤深度(0～50 cm)空间内沿深度由整体向团状聚集状态再向"指状"(平均狭长度为0.61)形态转变.非根区和根区的土壤平均染色面积比均随土壤深度增加而减小,但根区平均染色面积比(36.84%)显著高于非根区(23.62%),土壤水分分布更集中.非根区水分沿土壤深度的增加,其运动变化程度(平均湍动强度为116.09)显著高于根区(P＜0.05),在根系的影响下,水分竖向入渗能力较强.相较于根系结构,根系形态对土壤水分运动影响更显著,其中比根长对土壤水分湍动强度影响最大(灰色关联度为 0.984).可见,田间根系周围的土壤水分运动较活跃,根系的作用能增加其下方土壤水分的入渗能力,研究为提高辣椒水分利用效率提供理论支撑.