缺钾对棉花幼苗根系生长的影响及其生理机制

缺钾及因缺钾而导致的早衰已成为当前我国棉花生产的主要限制因素, 而根系的生长发育与钾素营养互相影响、关系密切。本试验在生长室内营养液培养条件下,调查缺钾对棉花幼苗根系性状指标的影响, 测定根系游离吲哚乙酸(IAA)和乙烯释放量。结果显示, 与适钾处理(0.50 mmol L^-1)相比, 缺钾处理(0.05 mmol L^-1)显著抑制了根系伸长和侧根发生, 而且侧根的减少主要由侧根发生区的缩短所致, 侧根发生密度并无变化, 似乎缺钾减慢了侧根发育的进程, 但不改变可以发育为侧根的中柱鞘细胞的发育状况。此外, 细根(0.05~0.20 mm)生长受缺钾的影响最大, 绝对根长、根表面积、根体积及其占总根系的比例均显著降低;中等根(0.25~0.45 mm)受到影响最小, 粗根(>0.45 mm)居中。由于细根的吸收活性强于中等根和粗根, 因而缺钾幼苗的钾营养状况较根系生长更为恶化, 处理4 d和10 d的整株钾积累量仅分别为适钾处理的25%左右和16%左右, 而其总根长和根系总表面积分别相当于适钾处理的35.7%~38.0%(处理4 d)和47.7%~50.6%(处理10 d)。与适钾条件相比,缺钾使根系的游离吲哚乙酸(IAA)含量降低约50%, 而乙烯释放量提高将近6倍, 这可能是缺钾抑制棉花幼苗根系生长的重要原因之一。     

膜下滴灌水氮对棉花根系构型的影响

 通过分层挖掘法,研究了膜下滴灌棉花根系构型对水氮的响应。结果表明：灌水量增加,根干重增加,根长、根表面积降低。表土层根干重、根长下降,深土层增加,各土层根表面积下降。高氮对根系具有明显的抑制作用,各土层根干重、根长、根表面积下降。水氮交互对根干重、平均根长、亚表土层根干重、表土层和深土层根长、根表面积影响明显。灌水300 mm,根干重及根干重在亚土层中的分布以276kg·hm^-2最高。施氮对平均根长密度的影响差异不明显。低氮和高氮促进深土层根长、根表面积增加。灌水600 mm,深土层根长以276kg·hm^-2最高,各土层根表面积随供氮水平的增加下降。水分是影响皮棉产量的主要因子,水分胁迫降低了氮肥的增产效应,氮肥促进了灌水的增产效果,但过多的氮肥供应降低增产效果。     

灌溉水盐度和施氮量对棉花根系分布影响研 究简

 通过田间小区试验,研究了不同灌溉水盐度和施氮量对滴灌棉花根系分布的影响。试验设置3种灌溉水盐度;0.35、4.61和8.04 dS·m^-1（分别代表淡水、微咸水和咸水三种灌溉水类型）;施氮量为0、240、360和480 kg·hm^-2。结果表明,按质量计,棉花的根主要分布在0~20 cm,此部分占根总质量的85%~90%。微咸水和咸水灌溉棉花根的总质量显著降低,分别较淡水灌溉减少10%和36%,尤其在土壤表层0~20 cm和下层60~100 cm显著降低;施用氮肥可以显著增加棉花根的质量。以长度计,棉花根集中分布在0~60 cm,此部分占总根长的87%~96%;60 cm以下根长密度明显降低。微咸水灌溉棉花根长密度最大,其次是咸水,淡水灌溉最低;淡水灌溉下,根长密度随施氮量增加显著降低;微咸水和咸水灌溉下,根长密度随施氮量增加呈先增后降趋势,其中施氮240 kg·hm^-2最高。棉花根表面积表现为微咸水>淡水>咸水,平均根直径为微咸水>咸水>淡水,而不同灌溉水处理间根体积的差异不显著。随着施氮量的增加,根表面积、根体积和平均直径均显著降低。     

不同密度对棉花根系生长与分布的影响

 利用根钻挖掘法研究了大田条件下6个种植密度对棉花根系生长分布的影响。结果表明：1.5万～8.7万株·hm^-2密度水平根干物质质量密度、根长密度在吐絮之前持续增加,而10.5万株·hm^-2处理在盛铃期后出现下降。在盛蕾期至初花期,棉花根干物质质量密度、根长密度均随种植密度的增加而增大;在盛花期至吐絮初期,根干物质质量密度以3.3万株·hm-2处理最高,3.3万～10.5万株·hm^-2处理根长密度显著高于1.5万株·hm^-2。根系垂直分布结果表明,0～30 cm土层内的根干物质质量和根长分别占所测土体中根量的67.80%～97.44%和54.01%～93.33%。低密度处理（1.5万株·hm^-2、3.3万株·hm^-2）的浅层（0～20 cm）根干物质质量密度和根长密度在盛蕾期均低于其它处理,深层（30～60 cm）根干物质质量密度和根长密度在初花期至盛铃期低于其它处理。吐絮初期,各密度处理根长密度在深层土壤有显著差异。     

不同基因型棉花磷效率特征及其根系形态的差异

在水培条件下,以棉花磷高效品种新海18号和低效品种新陆早13号为材料,研究不同供磷条件下其生物量、磷素积累量、根系参数的差异。结果表明,在低磷与适磷时,高效基因型新海18号的磷利用效率分别为1129.2 g·g-1和262.7 g·g-1,而低效基因型新陆早13号为1090.9 g·g-1和123.0 g·g-1;新海18号地上部分磷积累量占全株磷积累量的比例分别为57.5%和48.3%,新陆早13号分别是49.9%和53.8%。低磷时,新海18号总根长、根总表面积和根总体积分别增加36.0%、145.7%和96.9%,新陆早13号总根长和根总表面积则显著下降,新海18号根系各参数均高于新陆早13号。表明高效品种具有较强的磷素利用效率和较好的根系形态参数。     

棉花幼苗钾吸收的系统反馈调节初步研究

以中棉所41和辽棉17为材料，采用单接穗双砧木嫁接的方法构建分根体系，在营养液培养条件下研究棉花幼苗钾吸收的系统反馈调节。分根处理6 d后，高钾侧(2.50 mmol L^–1)根系(Sp.+K)的吸收能力受到低钾侧(0.01 mmol L^–1)K⁺需求信号的诱导，吸收动力学参数I_max (最大吸收速率)与整根高钾对照(C.+K)相比增加了79%~92%；低钾侧根系(Sp.-K)的I_max则受到高钾侧K⁺供应信号的抑制，与整根低钾对照(C.-K)相比下降了27%~40%。中棉所41分根处理3 d后去除低钾侧根系，保留的高钾侧根系失去K⁺需求信号的诱导，其I_max下降。棉花幼苗K⁺吸收的这种反馈调节与地上部和根系的K⁺含量关系不大。     

不同钾效率棉花基因型对低钾胁迫的反应

采用盆栽试验,对通过苗期筛选获得的4个(103、122、163、165)钾效率不同的棉花基因型进行全生育期试验,主要研究在不施钾(K2O 0 g.kg-1)与施钾(K2O 0.80 g.kg-1)条件下各部位钾含量、农艺性状、产量和纤维品质的反应。高效高潜基因型103结桃数最多,而脱落率最低;它的衣分高而子指较低,说明其能把较多养分转移到皮棉,以获得较高的经济产量;其单株皮棉产量在缺钾和施钾条件下分别是低效低潜基因型122的2.57倍和1.83倍;低效低潜基因型122的脱落率在各个时期均最高,结桃数最少,单铃重、子指、单株皮棉产量都是最小。103各个部位钾含量较低,122的钾含量则较高,说明103以较低的钾含量即能维持其正常的生长,这或许是其钾高效的因素之一;施钾显著提高了各个基因型的纤维整齐度、比强度、纤维长度和麦克隆值,但降低了伸长率;103衣分最高,纤维长度、整齐度、比强度、伸长率中等,麦克隆值施钾和缺钾分别是A1和C2级。122纤维长度为最高,衣分、整齐度、比强度中等,其伸长率最低,麦克隆值B1级。高效低潜基因型163、165的产量和纤维品质等表现中低水平。     

富钾基因型烤烟的钾积累及根系生理特性

采用室内营养液培养(钾浓度为3 mmol L^-1)的方法, 以富钾基因型烤烟农大202与2个一般型品种净叶黄、NC89为材料, 研究富钾基因型烤烟钾积累及根系生理特性。结果表明, 3个烤烟品种根和茎中钾积累量无显著差异, 但农大202的叶片钾积累量、根系活力和根系总活力、根系H⁺分泌量、根系阳离子交换量(CEC)、根系可溶性蛋白含量和ATPase活性均极显著高于另两个品种。净叶黄、NC89间除根系活力和根系H⁺分泌量差异达显著水平外, 其他根系生理特性差异均不显著。根系钾吸收动力学参数结果显示,农大202苗期钾离子最大吸收速率(V_max)较高而米氏常数(K_m)和钾离子吸收临界浓度(C_min)较低, 而旺长期的V_max、K_m及C_min均较高, 说明其根系具有较高的钾吸收速率, 但旺长期后耐低钾能力较差。     

裸苗移栽棉花根系形态特征的初步观察

 对收获期裸苗移栽、营养钵育苗移栽和直播棉花的成熟棉株根系形态特征进行了剖面观察,发现裸苗移栽棉株的侧根向四周呈伞面放射状生长,可见粗而健壮的优势侧根6~8条·株^-1;营养钵移栽棉株的侧根多向一侧呈鸡爪状极性伸展,可见优势侧根1~2条或2~3条;直播棉花为典型的直根系。经测定,裸苗移栽棉花一级侧根条数44条·株^-1,分别比营养钵移栽和直播棉的多15.8%和37.5%;根直径0.31 cm,分别比营养钵移栽和直播棉的粗20.5%和88%;根干重31.9 g·株^-1,分别比营养钵移栽和直播棉的重22.2%和75.3%。     

“三定”栽培对双季超级稻养分吸收积累及氮肥利用率的影响

为探讨南方双季超级稻对氮、磷、钾养分的吸收积累及利用规律,于2008—2010年在湖南长沙和浏阳以超级早稻陆两优996、陵两优268和超级晚稻丰源优299、天优华占为材料进行大田定位试验,比较了“三定”栽培、免耕摆栽和传统栽培条件下双季超级稻不同生育期植株体内氮、磷、钾吸收积累特点及氮肥利用率。与传统栽培相比,“三定”栽培双季超级稻生长前期(分蘖中期)氮、磷、钾的吸收量较低,幼穗分化期差异甚小,而齐穗期(早季平均为10.71、2.23和11.82 g m^-2,晚季平均为12.25、2.69和16.37 g m^-2)和成熟期(早季平均为13.61、3.01和13.71 g m^-2,晚季平均为17.16、3.31和18.31 g m^-2)较高;氮肥的偏生产力(平均为53.40 kg kg^-1)、吸收利用率(平均为55.98%)、农学利用率(平均为22.27 kg kg^-1)较高,分别提高29.00%、88.92%和46.67%。免耕摆栽双季超级稻不同生育时期氮、磷、钾的吸收特点与“三定”栽培相似,但其氮肥的偏生产力、吸收利用率和农学利用率(平均为50.24 kg kg^-1、52.75%、19.33 kg kg^-1)分别比“三定”栽培降低6.29%、6.12%和15.19%。由此可见,双季超级稻生产采用“三定”栽培技术有利于提高氮肥利用率。     

棉花不同钾效率基因型对水分和低钾胁迫的响应研究

为探明不同钾效率棉花基因型在水分和低钾胁迫条件下的差异,采用盆栽试验,对2种基因型棉花一些生理生化指标及生物学产量的差异性进行研究。结果表明,棉花在逆境胁迫条件下,其生长状况及生理生化过程中发生一系列适应性改变,不同基因型、不同生育时期,其抗逆性也不同。表现为：不同处理条件下,棉花钾高效基因型(103)叶绿素含量指数高于棉花钾低效基因型(122),生物学产量也较高。同时103叶片丙二醛(MDA)含量低于122,表明103抗逆性较强。2种基因型间可溶性糖与脯氨酸(Pro)含量以及过氧化物酶(POD)活性变化一致,差异不显著。     

鞑靼忍冬和疏花蔷薇组培快繁体系的建立研究

以西天山野果林中的重要伴生种鞑靼忍冬和疏花蔷薇带芽茎段为外植体,研究不同培养基及激素配比对芽分化、增殖及再生的影响。结果表明:腋芽诱导的最适宜培养基为MS培养基,鞑靼忍冬和疏花蔷薇诱导率分别可达99.12%和100%;适合鞑靼忍冬腋芽增殖的培养基为MS+6-BA 2.0 mg·L-1+NAA 0.2 mg·L-1+GA 31.0 mg·L-1,增殖系数可达5.37;而疏花蔷薇腋芽增殖的最佳培养基为MS+6-BA 1.0 mg·L-1+NAA 0.2 mg·L-1+GA 31.0 mg·L-1,增殖系数高达3.0;适合鞑靼忍冬组培苗生根的最佳培养基为1/2 MS+NAA 1.5 mg·L-1+6-BA 0.05 mg·L-1+活性炭1.0 g·L-1,生根率为100%;而疏花蔷薇组培苗生根最佳的培养基为1/2 MS+NAA 1.5 mg·L-1+6-BA 0.1 mg·L-1+活性炭1.0 g·L-1,生根率为66.67%。移栽到单独的珍珠岩基质中的鞑靼忍冬和疏花蔷薇组培苗成活率最高,成活率分别达90.00%和75.00%。     

NPK配施对羊草草原产量、土壤肥力及物种多样性的影响

为探究NPK配施对天然羊草草原产草量,土壤理化性质及物种多样性的影响,以期为退化羊草草原的恢复提供理论基础,在内蒙古南缘羊草草原以“3414”方案进行NPK配施试验。结果表明：羊草地上生物量在N2P1K1(133.63 g/m2)较对照显著增加(P<0.05),且增产235.66%。总地上生物量在N2P2K2、N2P1K1、N2P0K2和N2P3K2均较对照增加显著(P<0.05),且在N2P2K2、N2P1K1分别达到210.68、206.73 g/m2,各增产116.86%、112.80%。土壤电导率在N2P3K2达到最大值422.13 μs/cm,并较N0P0K0、N1P1K2和N1P2K1增加显著(P<0.05);全氮在N3P2K2(0.31 g/kg)和对照(0.23 g/kg)表现出显著性差异(P<0.05);全钾在N2P2K3、N1P1K2 分别为1.58、1.57 g/kg,较对照(1.45 g/kg) 增加显著(P<0.05);速效磷最大值出现在N3P2K2(11.79 mg/kg),而速效钾则出现在N2P3K2(358.83 mg/kg),并较各自最小值表现出显著性差异。Margalef丰富度指数在N0P2K2较N2P2K0、N2P2K3和N3P2K2增加显著,而在N3P2K2较N0P2K2、N2P1K1降低显著。总的来看,该羊草草原N2P1K1 配施是提高产量,且不造成物种多样性下降的最佳选择,即施肥量为N56 kg/hm2、P2O5 89 kg/hm2、K2O 34 kg/hm2。     

棉属G染色体组野生棉种的体细胞胚胎发生与植株再生研究

通过培养基激素配比、碳源种类等培养条件的筛选，对2个G染色体组棉种（纳尔逊氏棉，Gossypium nelsonii Fryx.；澳洲棉，Gossypium australe F. Muell.）进行体细胞培养并获得了体细胞胚，其中纳尔逊氏棉获得了再生植株，澳洲棉获得了大量的胚状体。与D染色体组棉种克劳茨基棉（Gossypium klotzschianum Anderss）相比，G染色体组棉种再生时间长，且体细胞胚畸形严重、萌发困难，但通过培养条件的调控可以得到大量胚状体和少量再生植株。激素组合0.1 mg L^-1 KT+0.1 mg L^-1 2, 4-D诱导的愈伤组织较松软，分化潜力高；胚性愈伤组织的增殖使用0.2 mg L^-1 KT+0.5 mg L^-1 IBA的激素组合；组合0.25 mg L^-1 IBA＋0.3 mg L^-1 KT有利于体细胞胚胎发生，而含激素组合MSB5+0.15 mg L^-1 KT+0.5 mg L^-1 NAA的培养基适合体细胞胚胎的萌发和植株再生。此外，愈伤组织诱导宜用葡萄糖作为碳源，而在胚性愈伤组织的增殖及保存和胚状体的萌发过程中用麦芽糖作碳源的效果更佳。     

药百合种子萌发及染色体倍性检测

以浙江省广布种药百合为材料,采用不同激素浓度的培养基进行种子诱导及萌发实验,以不添加任何激素的MS培养基为对照,对药百合种子萌发率、诱导率、诱导芽数及生长势等进行研究,同时,对药百合种子诱导所形成试管苗进行染色体制片常规技术分析。结果表明,添加不同激素浓度培养基能显著促进药百合种子萌发,最佳培养基为MS+6-BA1.0 mg.L-1+NAA0.1 mg.L-1,萌发率为83.3%,诱导率为88.9%,平均诱导不定芽数达2.5个;未经剥皮处理的种子在30 d时仍无任何萌动;将诱导后的种子转至MS基本培养基中,仍表现出与转接前一致的生长状态;93%以上种子属于子叶出土型,仅接种在高浓度6-BA（1.0 mg.L-1）及低浓度NAA（0.1～0.2 mg.L-1）培养基上的种子有少量表现为种子留土型,占4%;种子萌发试管苗染色体倍性为2n=2x=24,未发生遗传变异。     

辽棉18与新棉99B苗期耐低钾能力的差异及其机制

在室内液培(1/4改良Hoagland营养液)条件下比较了非抗虫棉辽棉18和转Bt基因抗虫棉新棉99B苗期耐低钾能力的差异,并研究了钾的吸收、运转、利用及其机制。两品种在充足供钾(2.5 mmol L^-1)处理下的幼苗干物重相当,但在低钾胁迫下(0.03 mmol L^-1)辽棉18的干物重为新棉99B的2.7倍,表现出较强的耐低钾能力。辽棉18单位根重(或单位根长、单位根表面积)的吸钾量相当或低于新棉99B,叶片钾积累量占整株的比例也显著低于后者,然而其根系发达(根长、根表面积和根体积分别为新棉99B的3.4、3.8和4.2倍),钾利用指数也较新棉99B高1倍以上。表明辽棉18较强的耐低钾能力与根系生理吸钾能力和钾在植株体内的运转无关,而主要由发达的根系和较高的体内钾利用能力决定。由于低钾条件下辽棉18和新棉99B叶片的渗透势及相对含水量均无显著差异,证明二者体内钾利用能力的不同不在于钾的生物物理功能(调节膨压和渗透势)的高低,而可能主要与钾的生物化学功能(促进光合作用、韧皮部的装载和蛋白质的合成等)有关。     

N、P、K对铁兰属植物Tillandsia stricta生长与开花的影响

以铁兰属植物Tillandsia stricta 2年生植株为试材,通过施加不同配比的N、P、K肥料,观察N、P、K对Tillandsia stricta生长与开花的影响。结果表明：N肥对Tillandsia stricta生物量影响最大,不同水平之间达到显著差异,其中200 mg/L N效果最优,达到18.87 g;P肥对Tillandsia stricta叶面积影响最大,F值为4.66,不同水平之间对叶面积的影响达到显著差异,120 mg/L P效果最优,达到1.84 cm2。不同水平K之间对成花率的影响达到极显著差异,以120 mg/L K效果最优,达到69.23%。适宜Tillandsia stricta营养生长的N、P、K用量配比组合为N2P3K1,即N:P2O5:K2O=1:3.1:1,而适宜其花芽分化和提高其开花品质的N、P、K用量配比组合为N2P1K2,即N:P2O5:K2O=1.4:1:2。     

核桃组培中抑制褐化现象初探

以薄皮核桃茎尖为试材,对其分化生长过程中的褐化现象进行初步研究,经多次试验表明,在抑制褐化及保证茎尖正常分化生长时期,主要采取二步法：①接种于1/2MS+活性碳2g培养基中,置于5℃冰箱中黑暗培养7d后取出;②转接于DKW+6-BA1.0mg/L+IAA0.01mg/L+20%硫代硫酸钠5ml/L培养基中置于25℃,无光照环境下培养,每隔15-20d转换培养基,此方法抑制褐化效果为佳,可确保核桃茎尖正常分化生长的整个阶段     

外源水杨酸对Cu胁迫下水培烟草生长及营养元素吸收利用的影响

以耐Cu性较强的烟草品种W38(Nicotiana tabacum cv.W38)和耐Cu性较弱的本氏烟(Nicotiana benthamiana)为试验材料,设置水培处理组即CK(Cu2+0 mg L–1,SA 0μmol L–1,即对照组)、T1(Cu2+4 mg L–1,SA 0μmol L–1)、T2(Cu2+4 mg L–1,SA 100μmol L–1)、T3(Cu2+4 mg L–1,SA 300μmol L–1)、T4(Cu2+4 mg L–1,SA 500μmol L–1),探讨SA对烟草生长特性及根、茎、叶不同器官中元素吸收规律的影响。结果表明,经过4 mg L–1 Cu胁迫15 d后,2个品种的烟草生长均受到一定程度的抑制,不同器官中Cu含量均显著升高,K、Ca、Mg、Fe、Zn、B、Mn的吸收受到抑制,而在营养液中添加适宜浓度的SA能够有效缓解Cu胁迫对2个品种烟草根长、株高、鲜重的抑制作用,并降低烟草体内Cu含量。与T1处理组相比,本氏烟的根、茎、叶中Cu含量最大分别下降25.05%、39.78%和22.91%,W38的根、茎、叶中的Cu含量最大分别下降23.27%、37.30%和28.88%,并促进了营养元素K、Ca、Mg、Fe、Mn的吸收,但是对Zn、B元素的吸收影响并不明显。由此可知,高浓度的Cu胁迫会抑制烟草的生长及营养元素的吸收和运输,施加适宜浓度的外源水杨酸有利于营养元素的吸收和促进烟草的生长发育,在本试验浓度范围内施加300μmol L–1的水杨酸可显著缓解Cu胁迫对烟草的抑制作用。