极端干旱地区胡杨林根系分布的非线性分析

依据2006年5—7月在极端干旱区额济纳旗的实测资料，对胡杨林的根系分布特征进行了分析与研究，期望对全面认识胡杨根系、根系吸水及胡杨SPAC系统进一步的研究提供有力的试验依据和理论支持.该文将根系分为输运根系（d02 cm）和吸水根系（d≤02 cm）.输运根系的分布存在分形现象，根系土壤水分的变化对胡杨输运根系的分布有着直接影响.分析过程引入了土壤含水率期望的概念，当土壤含水率期望的平均值为25.03 cm·g/g时，输运根系分布的分维值为2.000 7；当土壤含水率期望的平均值为55.95 cm·g/g 时，输运根系分布的分维值为1.627 5.即当土壤含水率期望值较低时，输运根系分布的分维值较大；当土壤含水率期望值较高时，输运根系分布的分维值较小.对于吸水根系，该文建立了根长密度在垂直和水平方向的一维分布函数以及二维分布函数.采用指数函数对吸水根系的根长密度分布函数进行拟合，拟合函数与实测数据的R2分别为:0.89、0.68、0.73和0.69，说明胡杨吸水根系根长密度的分布基本符合指数衰减规律.      

中国孢囊线虫新记录种——野生豆孢囊线虫记述及其对豆科植物的寄生性测定

【目的】在江西婺源县孢囊线虫调查中,从大豆根及根际土壤中采集到一个孢囊线虫群体,其形态特征和分子特征与大豆孢囊线虫(Heterodera glycines)存在较大差异,因此对其形态学和分子特征以及寄生性等进行详细研究,以明确其种类及对豆科作物寄生性,为病害防控提供科学依据。【方法】从婺源县采集的大豆根及根际土样,用筛淘法分离孢囊,大豆根系上的孢囊用直接解剖法获取。用浅盘法分离根际土样中的2龄幼虫和雄虫。选取具典型特征的饱满孢囊制作阴门锥切片,浅盘法分离的2龄幼虫和雄虫制作永久玻片,在显微镜下观察记录孢囊、2龄幼虫和雄虫的形态特征,并进行形态特征测量。采用两对植物线虫通用引物AB28和TW81以及D2A和D3B分别扩增内转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)和28S大亚基D2-D3区段,经序列测定,用MEGA软件采用邻接法(neighbor-joining(NJ)method)构建该线虫群体与孢囊线虫属其他种群的ITS和LUS D2-D3系统进化树,分析其系统发育关系。在温室内采用盆栽人工接种的方法,测定江西孢囊线虫群体对11种豆科作物的寄生性,同时测定国内40个大豆栽培品种对该孢囊线虫的抗病性。【结果】形态学观察和特征值测量结果表明,从江西婺源大豆上采集的孢囊线虫群体,其孢囊形态、2龄幼虫以及雄虫的形态特征与野生豆孢囊线虫(Heterodera sojae)的形态特征基本一致;ITS序列(MG859982)比对发现其与野生豆孢囊线虫ITS序列(KU160510和KU160512)的同源性为99%和98%,而与大豆孢囊线虫ITS的同源性仅为81%(KY794762.1)。D2-D3序列(MG859981)与野生豆孢囊线虫(KU160511)相似度最高,为99%。序列系统进化树分析发现以ITS序列与D2-D3序列构建系统发育树的结果相一致,江西孢囊线虫群体与野生豆孢囊线虫分布在同一支,节点支持率为100%,而与大豆孢囊线虫聚在另一个分支中。结合形态学和分子生物学结果,将江西婺源大豆上的孢囊线虫群体鉴定为野生豆孢囊线虫,系中国新记录种。寄生性研究结果表明,在参鉴的11种豆科作物中,野生豆孢囊线虫的2龄幼虫能在大豆和相思豆(红豆)上侵染和繁殖,完成生活史;虽然能侵染豇豆、豌豆、扁豆、绿豆、赤豆、刀豆、菜豆和苜蓿8种作物根系,但不能完成生活史。测定的40个大豆栽培品种中,19个高感、11个中感、5个中抗、5个高抗。【结论】在我国江西婺源新发现的一种寄生于大豆的孢囊线虫为野生豆孢囊线虫,系中国新记录种;人工接种条件下相思豆(红豆)也是野生豆孢囊线虫的寄主,40个大豆栽培品种中30个对该孢囊线虫表现感病。     

红小豆不同组织及根际土壤水浸提液对小麦幼苗生长的影响

以小麦幼苗为受体作物,采用培养钵沙培法,研究不同质量浓度(0、10、40、160 g/L)红小豆根、茎、叶、根际土壤水浸提液对小麦幼苗生长的化感差异,为构建高效合理的红小豆—小麦轮作模式提供科学依据。结果表明,红小豆不同组织及根际土壤水浸提液对小麦幼苗生长的影响因化感物质的来源部位不同而存在差异。根水浸提液对小麦幼苗株高、幼叶长均表现出低质量浓度促进、高质量浓度抑制的作用,对小麦幼苗根长、侧根数及地下部干质量均表现为低质量浓度抑制、高质量浓度促进的作用;根际土壤、茎、叶水浸提液均对小麦幼苗株高、幼叶长具有抑制作用,并随质量浓度增加抑制作用逐渐加强;根际土壤、茎、叶水浸提液对小麦幼苗侧根数表现出低质量浓度抑制、高质量浓度促进的作用,茎水浸提液对小麦幼苗根长表现出低质量浓度促进、高质量浓度抑制的作用,而根际土壤水浸提液对小麦幼苗根长表现出促进效应。在水浸提液质量浓度较低(10、40 g/L)时,红小豆根、根际土壤水浸提液提高了小麦幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性和叶绿素含量,降低了幼苗的丙二醛(MDA)含量和根系活力;在水浸提液质量浓度较高(160 g/L)时,红小豆茎、叶水浸提液显著降低了小麦幼苗的叶绿素含量,显著升高了小麦幼苗叶片的SOD活性、过氧化物酶(POD)活性。红小豆不同组织及根际土壤水浸提液对小麦幼苗的化感综合效应表现为叶茎土根。     

退化草地土壤上不同豆科作物根系生长特征的研究

以退化草地土壤为供试基质,采用盆栽和网箱栽培方法,研究大豆、黑大豆、绿豆、豌豆和蚕豆根系生长特征。结果表明:不同豆科作物根系各项指标的增长随生育期变化的时间趋势基本呈"S"型增长模型,可划分为缓增期、速增期、顶峰期和衰减期4个时期;不同豆科作物根系垂直分布的深浅存在较大差异,根系生物量空间呈"T"型分布,其垂直递减率符合幂曲线模型Y=B_0·X~(B1)。综合试验结果,黑大豆、蚕豆和大豆比绿豆和豌豆更适合在该试验条件下种植,其中黑大豆和蚕豆可以作为该类型土壤首选作物。本研究结果为选择适宜的豆科作物进行合理种植达到改良退化草地土壤、提高退化草地生物量产出提供了依据。     

植物根系的分形及计算机模拟

基于计算机图像技术和分形理论,建立了植物根系分形度量的计算机模型,实现了对植物根系生长过程发育形态的计算机模拟。应用上述模型计算植物根系的分形维数与实际度量的维数基本一致,构造模拟的根系形态与实物不仅具有相近的分形维数,而且形态也非常相似。     

大豆根构型在玉米/大豆间作系统中的营养作用

 运用根构型不同的大豆品种与玉米进行间作，比较大豆根构型在玉米/大豆间作系统中的营养作用。结果表明，玉米与大豆间作具有明显的间作优势，间作作物的生物量、氮磷含量都显著好于单作。玉米与浅根型大豆品种巴西10号间作，间作优势大于与深根型大豆品种本地2号。说明大豆根构型在玉米/大豆间作系统中具有十分重要的作用。间作系统的氮磷养分竞争比率表明，玉米/大豆这类豆科/禾本科间作组合的优势主要来自对氮的优势性吸收，而玉米与不同基因型大豆间作的优势差异则主要来源于对土壤磷吸收的差异。浅根型大豆品种不仅有利于两种间作作物对土壤磷的吸收，同时还有利于对氮的吸收。     

超重力处理对大豆生长性状和根系活力的影响

本研究选用大豆[Glycine max（L.）Merill],在2000×g、3000×g两种不同超重力条件下处理4h、5h和6h,测定大豆生长性状和根系活力。结果表明：大豆发芽率（Gr）和发芽指数（Gi）随处理条件变化有不同程度的降低;苗期材料植株变矮,茎加粗,根系变短且发达;成熟后株高、粒/株和百粒重都低于对照组。超重力可以提高大豆根系活力。     

种间距离对玉米-大豆带状套作土壤理化性状及根系空间分布的影响

【目的】探究玉米-大豆套作种间距离对土壤环境及根系空间分布的影响,以期为作物根系调控养分高效吸收提供理论依据。【方法】采用单因素随机区组试验设计,设置5种根系互作方式,其中玉米-大豆套作种间距分别为30 cm（MS30）、45 cm（MS45）、60 cm（MS60）,单作玉米行间距100 cm（MM100）,单作大豆行间距100 cm（SS100）,研究玉米-大豆套作下土壤理化性状及根系空间分布的变化规律。【结果】玉米蜡熟期（R4）至成熟期（R6）、大豆始粒期（R5）至成熟期（R8）,套作处理日平均土壤氧气含量、土壤呼吸速率随种间距离增加呈先增后减趋势;其中玉米土壤氧气含量MS45处理最高,MS30处理最低,而套作后的土壤呼吸速率均显著低于单作;大豆土壤呼吸速率以MS45处理最高,较SS100处理高130.00%,而套作后的土壤氧气含量均低于单作。与单作相比,套作玉米土壤中>5 mm水稳性团聚体含量、套作大豆土壤中5—2 mm水稳性团聚体含量、土壤NO- 3-N显著增加,其中均以MS45处理最高,较单作分别显著增加19.26%、4.49%、18.07%。共生期间,与单作相比,套作各处理玉米、大豆根系空间分布呈非对称性,套作玉米根系横向能延伸到大豆行的空间下方,纵向能下扎生长更深,套作大豆根系明显偏向大豆带生长,套作玉米和大豆根长、根表面积、根体积、根干重低于单作;玉米收获后,套作大豆根系恢复生长,在水平和垂直方向上进一步延伸,其中MS45处理的根体积高于单作。通过PCA分析,土壤养分含量和水稳性团聚体指标与根系形态参数呈正相关关系【结论】玉米-大豆带状套作合理的种间距离会促进土壤大团聚体的形成,增加土壤氧气含量,改善土壤通气环境及土壤养分状况,优化作物根系空间分布,促进根系生长发育。     

日光温室黄瓜根系分布特征及其对土壤水分环境的响应

[目的]为了明确日光温室蔬菜土壤生境调控范围。[方法]分析不同生育期不同土壤水分条件下黄瓜根系垂直分布特征。[结果]不同生育期土壤水分处理对黄瓜根系垂直分布有一定的调节作用,但影响较小;不同处理0～25 cm土层黄瓜根系分布比例均可达全部根重的99%以上,根系的最深分布范围可达30 cm;黄瓜根系分布对土壤水分环境的敏感性存在时期差异,初瓜期根系对水分反应敏感,较低的土壤水分有促使根系向深层发育的趋势。[结论]蔬菜"以水调根"管理具有限制性。调控浅根性蔬菜土壤生境更应关注横向调控措施的实现。     

根系分隔和施氮对蚕豆/玉米间作体系根系分布和形态的影响

为西北1熟制灌区豆科/禾本科间作体系高产高效提供科学依据,于2007年在甘肃省农业科学院武威绿洲农业试验站设计了蚕豆/玉米间作体系的田间根系分隔试验,研究蚕豆/玉米2种作物间根系分隔和施氮对作物根系空间分布、根系形态的影响.采用根系行分隔法进行田间作物间根系分隔,并用根钻法采集根系.蚕豆和玉米根系主要分布分别在0～40 cm浅土层和0～60 cm土层,且间作玉米根系在60～120 cm比根系分隔的多,较深根系分布有利于玉米的后期竞争恢复生长.玉米根系可以占据蚕豆地下部空间,而蚕豆的根却较少到间作玉米的地下部空间.种间互作和施氮增加了玉米和蚕豆在纵向和横向2个尺度上的根重密度、根长密度、根表面积、根系体积.蚕豆玉米间作和施氮扩展了2种作物根系纵向和横向的空间生态位,改变了作物根系形态,从而增加了作物水分和养分吸收的有效空间.     

小豆根系对水分胁迫的生理响应及S3307的缓解效应

为探究幼苗期淹水胁迫及喷施烯效唑（ S3307）对小豆（ Vigna angularis）根系生理代谢和产量的影响，以龙小豆4号和天津红为材料，盆栽条件下，苗期预喷施S3307，然后进行连续淹水5 d处理，测定淹水后小豆根系活性氧物质的积累、膜脂过氧化程度、抗氧化酶活性及小豆产量。结果表明，幼苗期淹水胁迫引起小豆根系H₂O₂和丙二醛（malonaldehyde，MDA）、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量显著提高，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化物酶（peroxidase，POD）和过氧化氢酶（catalase，CAT）活性显著提高；淹水胁迫3~5 d导致龙小豆4号单盆产量显著降低4.77%~8.40%，天津红单盆产量显著降低5.59%~9.91%。喷施S3307具有抵御淹水胁迫的作用，能有效增加小豆根系脯氨酸和可溶性糖含量，显著降低H₂O₂和MDA含量，显著提高SOD、POD和CAT活性并降低SOD/CAT比值。喷施S3307使淹水4 d的龙小豆4号产量显著提高2.85%，使天津红产量显著提高5.29%。综上，淹水胁迫下，不同品种小豆根系在活性氧物质积累、膜质过氧化、抗氧化酶活性以及渗透调节等方面的生理响应存在显著差异；喷施S3307能够有效缓解淹水胁迫对小豆生理和产量的影响，为进一步研究小豆苗期抵御淹水胁迫的生理机制及提高淹水胁迫下小豆产量提供理论依据。     

根构型分析在豆科作物磷效率研究中的应用

本文对根构型的概念、根构型的研究方法及豆科作物根构型与磷效率的关系进行了论述.初步研究表明,豆科作物根构型的一些指标(根重、根长、根吸收面积等)与磷效率具有较好的相关性.建议拟合具有普遍意义的根构型综合指标,指导豆科作物磷效率遗传性状改良.     

晋北高寒区大豆丰产栽培技术

大豆是粮食兼经济作物,又是重要的工业原料,大豆中含有可精深加工并对人体有特殊功能的活性物质,如磷脂、低聚糖、皂苷、异黄酮、天然维生素等,极具开发潜力,被称为是21世纪的＂保健食品＂。豆饼则是畜牧业和水产养殖业饲料蛋白的主要来源,大豆根部极其丰富的根瘤菌又是一种重要的养地原料。     

Root pruning is effective in alleviating the inhibition of soybean growth caused by anaerobic stress for a short period

Soybean is an important upland crop, but its productivity is often limited by anaerobic stress caused by waterlogging.  The ability to adjust root growth under environmental constraints is an important physiological trait for adapting to an ever-changing environment, and root pruning is an artificial technique for regenerating the root system.  In the present study, we investigated whether root pruning in soybean can effectively alleviate the inhibitory effects of anaerobic stress.  Soybean plants were affected by anaerobic stress at the germination, vegetative stage 1 (V1), and reproductive stage 1 (R1) stages, and then the plants were treated with root pruning just after the stress treatment.  Soybean plants at the germination stage were treated with root cap and tip removals after hypoxia (N2 treatment).  Root cap removal was more effective in suppressing the inhibitory effects of hypoxia than root tip removal (5 mm from the tip).  The shoot dry weights of the soybean plants with and without root cap removal after hypoxia were 51.2 and 73.8% of the control, respectively, while the root dry weights of plants with and without root cap removal after hypoxia were 43.2 and 62.8% of the control, respectively.  As root cap removal effectively enhanced soybean growth after anaerobic stress, the root cap may be the candidate tissue for the stress memory mechanism.  When soybean plants at the V1 stage of growth were affected by anaerobic stress, the branch number, pod weight in the main stem, root length, and root surface area of the soybean plants treated with anaerobic stress at the R1 stage significantly decreased compared with those of the control.  In contrast, root pruning (2 mm from the tip) immediately after the stress treatment enhanced root growth, branch number, and pod weight.  The branch number, pod weight, root length, and root surface area of the plants treated with root pruning were 1.13, 1.14, 1.12, and 1.13 times higher than those of plants treated with anaerobic stress.  Plasmolysis was observed in the root meristem, columella, and cortical cells in soybean roots subjected to anaerobic conditions.  However, damage was not observed in the newly emerged roots after root pruning in plants treated with anaerobic stress.  These results suggested that root pruning is effective in enhancing soybean growth after anaerobic stress.  This effectiveness may be due to the regeneration and elongation of healthy lateral roots during the recovery period.  When soybean plants were affected by anaerobic stress at the R1 stage, root pruning just after the stress treatment was ineffective.  Thus, suppressing the growth reduction due to anaerobic stress at reproductive stages using only root pruning may be difficult.     

晋西黄土高原虎榛子根系分布特征

采用分层分段挖掘法,对晋西黄土高原虎榛子根系的分布特征进行了研究。结果表明,不同立地的虎榛子根系分布特征具有明显差异性;在半阴坡立地上,无论是疏导性根还是吸收性根,垂直分布深度均明显较半阳坡大;半阳坡虎榛子根系较半阴坡的生物量明显减少。土壤水分状况与不同立地灌木根系分布状况相似,这表明虎榛子对不同生境中土壤含水量变化的适应上表现出差异,这种差异更有利于植物根系对坡地土壤水分的吸收。不同坡向上各剖面的根系分布与根系生物量、根长的分布相似,随着距地面垂直距离的增大,根量减少。根桩上坡方向的根系较下坡方向分布较深,各层分布均匀,根量较多,表明不同坡向上大部分根系以水平根或斜生根的形式向根桩上坡方向发展,这种特点反映了根系在特殊立地条件下的生态可塑性。西北林学院学报24卷     

旱地红壤有机—无机肥配施效应

旱地红壤施用NPK化肥,甘蔗仍不能正常生长;配施厩肥,甘蔗株高可提高9％—26％、平均茎粗增加0.1—0.4cm,平均单茎重增长0.17—0.43kg,蔗茎糖分含量也有所上升.施用厩肥可改良旱地红壤结构,改善根系生长的环境条件、根系生长量增加,从而扩大根系营养面积.旱地红壤施用NK、NP化肥,大豆干物重与对照差异不显著;施用NPK化肥仍不能平衡供给大豆所需养分、植株矮小,根系结瘤少;配施厩肥,大豆植株总吸氮量可增加30％—50％,吸磷、钾量可提高1—2倍,大豆干物重提高27％—60％.     

甘肃春蚕豆覆草栽培整体功能效应研究

针对甘肃春蚕豆栽培中干旱缺水、热害、土壤贫瘠、板结及病害严重等不利生态条件，采用蚕豆播后覆盖麦草秸秆还田的方法，系统研究了蚕豆覆草栽培的整体功能效应。结果表明，覆草后改善了土壤物理、化学和生物学性状，促进了水、肥、气、热诸因素的协调发展，尤其有明显的保水施肥效应。每０．０７ｈｍ＾２覆草３００￣４００ｋｇ，一个月后可使蓄积水量增加１７．７￣２２．３ｍｍ；一个生长季后，土壤有机质、全氮、水解氮含量分别     

小麦根系水提液对不同基因型红小豆的化感效应

[目的]研究小麦根系水提液对不同基因型红小豆种子萌发和幼苗生长的影响。[方法]以10个红小豆品种为试验材料,用培养皿测定种子萌发并采用盆栽培养幼苗,取样测定各项指标。[结果]130 g/L小麦根系水提液处理极显著的提高了B1789、白红3号、保红947的发芽率和发芽指数。2小麦根系水提液使红小豆幼苗的形态指标呈现不同的基因型差异,在测定的形态指标中,保红947、晋红3号呈现出积极的化感效应,与对照相比,极显著的促进了株高、根长的生长,叶面积增大、增加了地上部鲜重和地下部鲜重。3从化感效应综合指数来看,与对照相比,6个红小豆品种在小麦根系水提液下存在不同程度的促进作用,从高到低依次为:保红947遵化红B1789冀红晋红3号保红8824-17白红3号。4小麦根系水提液处理下,各基因型红小豆幼苗的SOD活性、POD活性、MDA含量、TTC活力、叶绿素含量均呈现相似的规律:化感促进品种的变化幅度小,而化感抑制品种变化幅度大。[结论]保红947为小麦最佳的接茬品种。     

土壤水分与养分对树木细根生物量及生产力的影响

树木细根是吸收水分和养分的重要器官,它的生长、死亡、分解在森林生态系统养分循环中起着重要作用。根系对水分和养分的吸收密切复杂地联系在一起,土壤水分和养分有效性对细根生长与发育影响不同,但细根生长的季节动态与土壤水分的季节动态分布规律一致,增加土壤水分显著增加细根生物量;而增加土壤养分对细根生长变化的影响较复杂,多数研究结果认为随土壤养分的增加,细根生物量增加或减少,低级根的根长和直径普遍增大,比根长减小。水肥耦合处理下的细根生物量显著大于灌溉和施肥处理下的细根生物量,并具有明显的季节规律性;水肥耦合会使细根根长密度增大;细根寿命暂时性缩短或延长等。在分析了不同树种在不同立地条件下细根生长规律及变化原因后,依据研究现状提出将来水肥耦合处理条件下树木根细的研究方向。参56     

秸秆覆盖对农田土壤水分及玉米生长的影响?

秸秆覆盖的土壤剖面含水量与裸地显著不同,与前者相比,裸地土壤水分无明显的层次性变化,受降水及蒸发等因子影响明显。由于覆盖状况和土壤物理性质不同,土壤水分变化幅度也有明显差异,秸秆覆盖土壤水分含量较高,玉米拔节期0~40cm土层达到18%。苗期根长小并主要分布在0~30cm土层,孕穗期和灌浆期根长大大增加,主要分布在0~60cm和0~90cm土层。秸秆覆盖可以显著地增加土壤水分利用率和蓄水量,促进玉米根系生长,提高玉米单产32.1%。