分层基质通过增强根际氧交换促进根系生长的机制研究

《Soil Science Society of America Journal》：Stratified substrates enhance rhizosphere oxygen exchange and root growth

　　本研究针对分层基质系统是否改善根际气体供应的问题，由研究人员通过气体扩散装置实验发现：泥炭基分层结构（7:3 peat:perlite覆盖树皮）相比非分层对照组显著提升根系长度、表面积和体积，并在湿润条件下加速氧气扩散（Ds/D0）。该系统可减少积水、增强氧补给并降低50%泥炭使用量，对作物生长优化具有重要意义。

　　

分层基质系统（stratified substrate systems）通过将不同理化性质的基质分层填充（如体积比7:3的泥炭(peat):珍珠岩(perlite)覆盖于未筛分树皮(bark)之上），可改善容器内的水力特性。本研究首次探讨此类系统对根际气体供应的增强作用。通过单室气体扩散装置（one-chamber gas diffusion apparatus）比较分层系统与非分层对照组（100%填充7:3 peat:perlite）的气体交换效率，并分析相对气体扩散率（relative gas diffusivity, D_s/D₀）在不同生根阶段（0、14、28天的向日葵 Lemon Queen）和湿度条件（容器持水量的<10%、～50%、～75%）下的变化。

结果表明：分层系统栽培的作物根系生长显著优于非分层系统，表现为根长、表面积和体积增加。随时间推移的根系线性生长对D_s/D₀影响微弱，但D_s/D₀随湿度变化显著。在湿润环境中，分层系统能更快向根际补充氧气。该研究证实分层系统可（1）通过减少积水优化根区环境，（2）提升氧气再供应效率，（3）将泥炭使用量削减近50%，为作物生长质量提升提供了创新方案。