根長密度計算器
輸入取樣土體中的根系總長度與土壤體積,即時算出根長密度 RLD = 根總長度 ÷ 土壤體積,用於評估根系分布與吸水吸肥能力。
輸入資料
計算結果
重點速覽:根長密度(root length density, RLD)是根系研究中最常用的量化指標之一,定義為單位體積土壤中所含的根系總長度:RLD = 根系總長度 ÷ 土壤取樣體積,常以 cm/cm³(等同 cm⁻²)或 km/m³ 表示。它回答一個核心問題:在這一塊土壤裡,根系有多密集?相較於根重,長度更能反映根系與土壤接觸、吸收水分與養分的「有效介面」——因為吸收主要發生在根表面,而細根的長度對總表面貢獻遠大於重量。量測方法通常是:以固定內徑的土鑽在指定深度取一段土芯(土芯體積 = 截面積 × 高度),把根系從土壤中沖洗分離、去除雜質後平鋪掃描,再用根影像分析軟體量得總根長,最後除以土芯體積得到該層的 RLD。RLD 越高,代表該土層根系越密、可及的水分與養分越多,通常對應較強的吸收能力;在垂直剖面上,表土層因養分與通氣較佳,RLD 一般最高,並隨深度遞減,但深根型或耐旱作物能在深層維持較高 RLD,有助於旱季取水。RLD 廣泛用於:比較不同品種、耕作或施肥處理下的根系構型;評估根系深扎與探索能力;以及作為作物水分吸收模型的輸入——許多模型假設各土層的吸水速率與該層的 RLD(或其函數)成比例,用以分配蒸散需求到不同深度。解讀 RLD 時要注意取樣的代表性(點位、深度、與作物行的相對位置都會影響)、洗根過程中細根遺失會低估根長,以及不同研究的單位與方法差異;同一實驗內以一致方法比較,才最可靠。
計算公式
根長密度:RLD = 根系總長度 ÷ 土壤取樣體積。
土芯體積:V = 截面積 × 高度(如 π r² × h)。
單位換算:1 cm/cm³ = 10000 m/m² ×… 視需要換 km/m³。
$$RLD = \frac{L_{root}}{V_{soil}}$$使用說明
- 以固定內徑土鑽在指定深度取土芯,算出土芯體積(截面積 × 高度)。
- 把根系從土芯洗出、掃描量得總根長(單位須與體積對應,如 cm 與 cm³)。
- 系統即時算出 RLD;數值越高代表該土層根系越密、吸收潛力越大。
根長密度 RLD 的一般解讀(相對,隨作物與土層而異)
| 情境 / 土層 | RLD 傾向 | 說明 |
|---|---|---|
| 表土層 (0–20 cm) | 最高 | 養分通氣佳,根系最密 |
| 深土層 | 遞減 | 深根/耐旱作物仍維持一定 RLD |
| 高吸水吸肥需求期 | 偏高較有利 | 密根提供更多吸收介面 |
| 逆境 / 緊實土 | 偏低 | 根系伸展受阻、密度下降 |
RLD 無通用標準值,重點在同一實驗內以一致取樣與洗根方法比較不同處理或土層。
理財情境案例
由土芯算 RLD
在某土層取一段土芯,體積 = 250 cm³;洗出並掃描量得根系總長度 = 500 cm。
RLD = 500 ÷ 250 = 2 cm/cm³。
屬根系相當密集的表土層量級,可與深層或其他處理比較根系分布。
比較兩品種深層根系
深土層 (60–80 cm) 各取 250 cm³ 土芯:淺根品種洗出根長 100 cm → RLD = 0.4 cm/cm³。
深根品種同層洗出根長 300 cm → RLD = 1.2 cm/cm³。
深根品種在深層 RLD 為淺根品種的三倍,旱季更能取用深層土壤水,抗旱潛力較佳。
常見問題
土芯體積怎麼算?
土芯多為圓柱形,體積 = 截面積 × 高度 = π × 半徑² × 高度。例如內徑 5 cm(半徑 2.5 cm)、取樣高度 12.7 cm 的土芯,體積 ≈ 3.1416 × 2.5² × 12.7 ≈ 249 cm³。若用方形取樣器則體積 = 長 × 寬 × 高。務必讓根長與體積單位一致(cm 對 cm³),否則 RLD 的單位會錯。
為什麼用根長而不是根重來算密度?
因為根的吸收主要發生在表面,而根表面積與長度的關係比與重量更直接——同樣重量下,細長根的總長度與表面積遠大於粗短根。RLD 用長度衡量,更能反映根系與土壤接觸、吸水吸肥的有效介面,因此在吸收與水分模型中比根重密度更常用。
洗根會不會遺失細根而低估 RLD?
會,這是常見誤差來源。沖洗與過篩時最細的根、根毛容易斷裂流失,導致根長被低估、RLD 偏低。可用較細目篩、輕柔沖洗、收集漂浮碎根等方式減少損失,並在同一實驗內用一致流程,讓不同處理間的比較不受系統性偏差影響。
RLD 和作物吸水有什麼關係?
許多作物水分模型假設各土層的吸水能力與該層 RLD(或其函數)成比例:根越密的土層貢獻越多吸水。因此深層維持較高 RLD 的作物,在表土乾燥時更能從深處取水、較耐旱。RLD 剖面因而是把整株蒸散需求分配到不同深度、模擬根系取水的重要輸入。
取樣要注意什麼才有代表性?
根系在田間分布不均,尤其行內與行間、近植株與遠植株差異大。應依研究目的設計取樣位置(如固定相對於作物行的距離),在多個重複點、多個深度取樣並平均;記錄取樣深度、位置與時間。單點土芯波動大,多點取樣才能可靠代表田塊的根長密度。
相關工具
參考資料
內容審核:香港計算器科學團隊。RLD 依 根系總長度 ÷ 土壤體積 計算。