水稻根系与叶片光合特性的关系

 【目的】揭示水稻根系与叶片光合特性之间的联系。【方法】在水培条件下以水稻幼苗为材料，研究不同剪根方式对水稻叶片光合速率、气孔导度和蒸腾速率的影响效应。【结果】剪除全部根系后，顶一叶叶片的光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别立即平均下降10.25％、53.99％和46.26％。剪除一半根系时，顶一、二叶的光合速率比断根前分别下降0.05％和8.51％，气孔导度分别下降24.03％和35.80％，蒸腾速率分别下降21.22%和30.93%；进一步剪除剩余全部根系时，顶一、二叶的光合速率比断根前分别下降12.57％和17.22％，气孔导度分别下降55.86％和61.84％，蒸腾速率分别下降50.96％、55.96％。【结论】根系与地上部叶片光合特性间存在密切的直接关系。     

氮素形态对玉米幼苗生物机制及生物量的影响

【目的】探讨氮素形态对玉米幼苗体内水分状态、蒸腾速率、光合特性以及硝酸还原酶活性的影响。【方法】在沙培条件下分别供应铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)及1∶1(质量比)的铵态氮和硝态氮(NH4+-N+NO3--N)营养液,研究不同氮素形态对玉米幼苗根系、叶片硝酸还原酶活性、硝态氮含量、膜透性以及玉米叶片光合强度、气孔导度、蒸腾速率的影响,同时研究不同氮素形态对玉米幼苗水分状态供给和根系氧化还原活力的影响。【结果】单独供NO3--N时,玉米根系膜相对透性最小,叶片NR活性最高;供给NH4+-N+NO3-N时,玉米植株NO3--N含量最高;单独供给NO3--N,玉米叶片气孔导度、光合强度、胞间CO2浓度及蒸腾速率最大,其次是NH4+-N+NO3-N处理,而单独供给NH4+-N时最小;单独供给NO3--N时,根系、叶片自由水与束缚水比值最高。单独供应NO3--N时玉米生物量最高。【结论】NO3--N对玉米幼苗最适宜。     

盐胁迫对玉米毛状根植株根系及光合作用的影响

为探讨盐胁迫对玉米毛状根的影响以及其自身耐盐性生理机制,以玉米毛状根再生植株幼苗为材料,采用25 mmol/L氯化钠溶液施加到1/2 Hoagland's营养液的水培处理方法,利用WinRHIZO根系扫描分析系统以及CIRAS-3型便携式光合作用仪,通过测定玉米的根系指标和光合指标,确定玉米毛状根再生植株的耐盐性。结果表明,在正常水培条件下,玉米毛状根各项根系指标与光合参数均高于对照组(吉单35自交系),其中根尖数与水分利用效率差距较大,分别高出73.33%、27.99%,而总根长与总投影面积分别比对照组高16.64%、20.86%,气孔导度、蒸腾速率与净光合速率分别比对照组高12.03%、11.71%、20.24%;盐胁迫下其总根长、总投影面积和根尖数分别比对照组高69.20%、51.98%、34.37%;气孔导度、净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率分别比对照组高12.57%、12.83%、30.55%、18.63%。研究表明,玉米毛状根再生植株具有强大的根系,侧根发达,水分利用效率增加,且在盐胁迫情况下仍能保持良好的根系生长和光合能力。     

局部水分胁迫对玉米根系导水率的影响

【目的】研究局部水分胁迫对玉米根系导水率的影响,为局部灌溉在农业生产中的利用提供理论依据。【方法】采用分根法对奥玉3007玉米进行水培试验,设4个水分胁迫处理(渗透势分别为0(CK),-0.2,-0.4,-0.6MPa),在所有根系经受6d水分胁迫后,对一侧根系恢复正常水分供应,对另一侧根系持续进行水分胁迫,用压力室法测定处理0,6,12,24,72,120,168,216h后两侧根系的导水率。【结果】水分胁迫越严重,玉米的根系导水率越低。经受水分胁迫后再恢复正常水分供应的玉米根系导水率12h后出现了明显的增长,且始终明显大于持续水分胁迫处理。经水分胁迫再恢复正常水分供应的玉米根系导水率的增幅,与水分胁迫强度呈负相关,与恢复水分供应时间呈正相关。【结论】轻度水分胁迫处理后对局部根系恢复正常水分供应,可明显刺激根系产生水分传导的补偿效应,且这种补偿效应的大小与水分胁迫强度呈负相关。     

安徽省高标准生态农田建设管理问题研究

研究了温度对甜瓜穴盘苗根际水分含量、可吸收水分比例及幼苗根系总根长、根系表面积、根系活力、气孔导度等生理指标的影响。结果表明,高、低温处理均会对甜瓜幼苗水分运移产生影响:高温处理6d后基质内水分散失剧烈,自由水比例迅速下降至4.46%,增加了甜瓜幼苗根系对水分吸收利用的难度;高、低温处理致使甜瓜幼苗根长、根系表面积等指标显著下降,根系脯氨酸含量上升、根系活力下降,从而影响了幼苗水分吸收;高、低温处理下叶片气孔导度、蒸腾速率显著低于常温处理,水分在植物体内的运移受到了一定的限制。     

外源茉莉酸甲酯对盐胁迫下玉米根系吸水的影响

【目的】茉莉酸作为一种重要的植物激素在植物应答生物胁迫及非生物胁迫中起到重要作用。然 而以往针对茉莉酸提高植物非生物胁迫的研究主要集中在茉莉酸提高植物抗氧化能力来提高植物抗性的研究, 而其对植物水分平衡的影响研究相对较少。【方法】通过水培（1/4 Hoaglands 营养液）条件下外源施加茉莉酸 甲酯（1 μmol/L）处理解析短期（2 h）盐（100 mmol/L）胁迫下茉莉酸对玉米根系吸水能力的影响,以期为玉 米抗盐碱育种提供理论依据。【结果】外源施加茉莉酸甲酯分别提高盐胁迫下根系生物量 41.32%,地上部生 物量 40.69%;同时,对生理指标分析发现：外源施用茉莉酸甲酯能有效提高盐胁迫下玉米净光合速率（47.48%）、 蒸腾速率和叶水势及叶相对含水量等叶片相关生理指标;盐胁迫下玉米高根系水力学导度（相比非茉莉酸处理 提高 41.60%）对维持高蒸腾速率与叶相对含水量起到重要作用。此外,通过外源氯化汞抑制试验表明茉莉酸 甲酯处理下高的根系水力学导度与水通道蛋白活性显著相关。【结论】盐胁迫下茉莉酸能够通过调控玉米根系 水通道蛋白活性提高玉米根系水力学导度从而提高玉米根系吸水能力进而维持茉莉酸处理下玉米高的叶面蒸腾 速率及高的叶片相对含水量。     

广西北热带岩溶区蚬木幼苗的光合与蒸腾特性

[目的]研究北热带岩溶区优势树种蚬木幼苗的光合与蒸腾特性。[方法]利用野外生长正常的1～2年生蚬木实生苗,经盆栽和控水试验,研究其净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率的变化。[结果]正常供水和长期干旱处理的幼苗,其净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率存在极显著差异,长期干旱将显著降低净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,提高水分利用效率。[结论]蚬木具有光合、蒸腾速率较低,水分利用效率较高,抗旱性较强的生态特性。     

不同胁迫时长后玉米幼苗对局部复水的响应

【目的】揭示前期不同水分胁迫条件下局部恢复供水时玉米生长及水分吸收的动态变化,了解玉米生长对土壤水分条件变化的响应特征。【方法】以PEG 6000模拟水分胁迫,采用分根方法,以玉米幼苗整个根系均持续正常供水为对照(CK),在全部根系经受-0.4 MPa预水分胁迫0,1,3和6d后,对1/2根区恢复正常供水,另1/2根区维持-0.4 MPa胁迫水平,在局部供应0,0.25,0.5,1,3,5,7和9d后,测定幼苗各部分的生长及水分吸收状况。【结果】胁迫0d,即前期正常供应后局部-0.4 MPa胁迫,会在一定时间内刺激供应区根系导水率与根干物质量的补偿效应;局部供应3d内维持玉米幼苗地上部干物质量与CK持平,继续局部亏水会使地上部干物质量及根系导水率、尤其胁迫侧的根系导水率、根长和根干物质量明显降低,而对供应区根干物质量、根长、根面积无显著影响。对于-0.4 MPa胁迫1,3,6d,玉米叶片相对含水量分别在局部复水3,5,5d时恢复至CK水平(胁迫0d始终与CK持平);地上部干物质量不能完全恢复,但其占CK的相对比例最终趋于稳定;复水侧根系导水率、根干物质量、根长与根面积会有一定的恢复,但复水9d时仍不能恢复到CK水平,恢复程度均随胁迫时长的增大而减小;持续胁迫侧根系仍持续下降。根冠比有所不同:胁迫时间越长根冠比越大,局部复水后各处理根冠比均呈增大趋势,胁迫0,1,3,6d各处理显著大于对照的时间分别为局部复水后7,3,1和1d,增幅随局部复水时间延长而减缓(除胁迫0d外)。【结论】作物对局部复水的响应与前期亏水持续时间有关,适当的亏水可通过局部复水得到恢复。     

秋季断根和施肥对苹果幼树根系构型及生长的影响

【目的】探讨秋季断根、施肥对苹果幼树根系构型和生长发育的影响,为苹果早丰优栽培提供理论依据。【方法】于2012-10,以3年生盆栽‘富士’苹果(Malus×domestica Borkh.)幼树为试材,以植株不进行任何处理为对照,设置断根、施用氮肥(以下简称施肥)和断根后施用氮肥(以下简称断根施肥)3个处理,研究不同处理对苹果根系长度、根系体积、根长密度、不同直径根系长度、光合作用及生长情况等的影响。【结果】与对照相比,断根施肥处理后树体根系长度、根长密度及根尖数显著增加,根系表面积、根系体积显著减少;直径≤1.0 mm的根系长度显著增加,直径1.0mm的根系长度减少。同时,断根施肥处理后叶片净光合速率增加了13.3%,蒸腾速率下降了2.3%,水分利用效率提高了15.2%。另外,断根施肥处理还减少了长枝数、根冠比和平均叶面积,增加了短枝数。断根处理和施肥处理对苹果幼树根系构型、光合作用及生长也有一定影响,但对多数指标的影响均不如断根施肥处理显著。【结论】断根施肥处理可以显著提高苹果植株的光合作用,增加细根的数量和长度,其对于抑制营养生长,促进生殖生长具有重要作用。     

对生玉米叶片蒸腾、光合若干特性的研究

本试验结果表明,对生玉米不仅叶片的气孔导度、蒸腾速率低,光合强度大,水分利用率高;而且,其叶片的相对含水量、水势高,有利于抵抗水分胁迫。此外,对生玉米叶绿素含量及比叶重均大于互生玉米,有利于合成、积累同化产物     

水氮耦合对棉花幼苗根冠生长和水分利用效率的影响

为明确节水灌溉条件下配施氮肥提高水分利用效率(WUE)的可行性,采用分根交替灌溉(APRI)和常规供水(NI)的方式分别培养棉花幼苗,同时配施不同水平氮素(高氮200 kg/hm~2、中氮120 kg/hm~2、低氮80 kg/hm~2),研究了干旱胁迫后棉花幼苗生长、光合作用、根系形态、根冠生物量、瞬时和生物量水分利用效率(WUEi和WUEb)等的变化。结果表明:干旱胁迫显著降低了棉花幼苗的株高、叶面积、光合作用参数[净光合作用速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)]、蒸腾耗水量和根冠生物量,但显著增加了棉花幼苗的根冠比、根系长度(总根长和直径2 mm的细根长度)和根系表面积;同时干旱处理也显著增大了WUEi和WUEb。与正常施氮(中氮处理)相比,增施氮肥促进了棉花幼苗株高、茎粗、叶面积、Pn、Tr、Gs、蒸腾耗水量以及根冠生物量、总根长、根系表面积等的增大,显著降低了WUEi但未改变NI处理的WUEb;减施氮肥则加大了干旱对棉花幼苗生长、光合作用能力和根冠生物量积累的抑制程度,但在干旱条件下提高了WUEi和WUEb。与NI处理相比,APRI处理的棉花幼苗株高、茎粗、叶面积、Pn、Tr、Gs、根冠生物量、总根长和根系表面积增加,蒸腾耗水量减少,WUEi和WUEb增加。综上,APRI配施氮肥处理可以减轻干旱对棉花幼苗生长和根系形态的抑制程度,并提高WUE;虽然在干旱条件下APRI配施低氮处理具有最大的WUE,但APRI配施高氮处理棉花幼苗的根冠生长最好。     

Effects of short-term osmotic stress on leaf hydraulic conductivity and ZmPIPs mRNA accumulation in maize seedlings

Plants maintain water balance by varying hydraulic properties, and plasma membrane intrinsic proteins(PIPs) may be involved in this process. Leaf xylem and root hydraulic conductivity and the m RNA contents of four highly expressed Zm PIP genes(Zm PIP1;1, Zm PIP1;2, Zm PIP2;2, and Zm PIP2;5) in maize(Zea mays) seedlings were investigated. Under well-watered conditions, leaf hydraulic conductivity(K_(leaf)) varied diurnally and was correlated with whole-plant hydraulic conductivity. Similar diurnal rhythms of leaf transpiration rate(E), K_(leaf) and root hydraulic conductivity(K_(root)) in well-watered plants are important for maintaining whole-plant water balance. After 2 h of osmotic stress treatment induced by 10% polyethylene glycol 6000, the K_(root) of stressed plants decreased but K_(leaf) increased, compared with well-watered plants. The m RNA contents of four Zm PIPs were significantly up-regulated in the leaves of stressed plants, especially for Zm PIP1;2. Meanwhile, Zm PIP2;5 was significantly down-regulated in the roots of stressed plants. After 4 h of osmotic stress treatment, the E and leaf xylem water potentials of stressed plants unexpectedly increased. The increase in K_(leaf) and a partial recovery of K_(root) may have contributed to this process. The m RNA content of Zm PIP1;2 but not of the other three genes was up-regulated in roots at this time. In summary, the m RNA contents of these four Zm PIPs associated with K_(leaf) and K_(root) change in maize seedlings during short-term osmotic stress, especially for Zm PIP1;2 and Zm PIP2;5, which may help to further reveal the hydraulic resistance adjustment role of Zm PIPs.     

Comparison of Three Methods for Determination of Root Hydraulic Conductivity of Maize （Zea mays L.） Root System

Three techniques of root pressure probe, pressure chamber and high pressure flow meter were used to measure the hydraulic conductivities （Lpr） of whole root systems of young maize （Zea mays L.） seedlings grown hydroponically under either drought or normal water conditions. Compared to normal water conditions, drought stress simulated by polyethylene glycol 6 000 （osmotic potential =-0.2 MPa） reduced Lpr in the root system by over 50%. It indicated that water permeability in the roots decreased significantly when plants suffered from water shortages. Moreover, there was no significant difference （P〈 0.05） on the Lpr values in the root systems developed under a given water stress regime among the three techniques used. Therefore, all three methods are acceptable to study the hydraulic conductivity of maize seedling root systems. We have also highlighted some of the technical limitations of each method. It can be inferred that the root pressure probe is preferable for young maize seedlings because it is subtle and has the additional ability to determine solute transport properties, but the method is time consuming. Other advantages and disadvantages of each technique are discussed in order to acquaint researchers with basic information that could contribute to their choice of an appropriate technique for future studies.     

Loss of Responsiveness to Osmotic Stress in Maize Root： the Effect of Water Channel Blocker HgCl2

In order to investigate the effect of water channel blocker HgCl2 on the hydraulic resistance in roots of maize seedlings, a xylem pressure probe was used to monitor the changes in root xylem pressure in response to NaCl- or mannitol-induced osmotic stresses before and after the application of HgCl2. When the maize roots were subjected to 500 umol L-1 HgCl2 in root bathing solution, not only a considerable decline in xylem pressure （increase in xylem tension） was observed, but the loss of responsiveness of the plant to both salt- and mannitol-induced osmotic stresses in terms of xylem pressure change was seen as well when the transpiration rate of the plant was not significantly changed. The results are similar but different from the reversed osmosis by the Fenton reaction in the internodes of Chara coralline, showing that the mechanisms of water transport across cell membrane in plant roots are far more complicated than expected.     

不同局部根区供水对棉花生长与水分利用过程的调控效应

 【目的】为了阐明根系分区交替灌溉对主根系作物生长和水分利用的调控机制。【方法】以温室盆栽棉花为试验材料，研究了全部根区均匀灌溉（BRI）、根系分区交替灌溉（APRI）、固定部分根区灌溉（FPRI）3种灌水模式对棉花生长发育和水分利用过程的影响。【结果】结果表明，根系分区交替灌溉可诱发棉花叶片的水分保护机制，在不明显降低光合速率的条件下降低植株叶片的奢侈蒸腾耗水，提高水分利用效率；根系分区交替灌溉可增强棉花的渗透调节能力，使叶片保持较高的膨压。【结论】根系分区交替灌溉能够调整作物营养生长与生殖生长的关系，有效控制作物生长冗余，调节光合产物在根冠间的比例和分配，棉花应用根系分区交替灌溉技术可优化根冠比，刺激根系生长和吸收功能的补偿效应。     

控制性分根交替滴灌下玉米蒸腾速率的比较研究

以盆栽玉米为试材,研究控制性分根交替滴灌供水方式下,不同处理蒸腾速率的日变化。结果表明,晴好天气下,玉米单叶蒸腾速率的日变化均呈“M”型曲线。其中AI2在上午9:00~12:00变化较平稳,下午13:00达到峰值,为单峰曲线,FI2为双峰曲线,峰值分别出现在上午10:00和下午13:00,AI2和FI2处理的峰值出现时间比其他3种处理提前1 h左右,AI2除16:00外的蒸腾速率均低于FI2,其平均差值高达0.301 mmol/(m2.s);AI1、FI1和CK 3种处理变化趋势基本一致,均成不对称的“M”型,最高点和最低点均出现在同一时间且上午变化幅度大于下午,AI1除8:00、18:00外蒸腾速率均小于CK、除8:00、11:00外均小于FI1。1 d的平均蒸腾速率AI1明显低于CK和FI1,分别为CK、FI1的84.78%、82.98%,可见AI1处理可有效地降低作物的蒸腾速率,比CK下降0.28 mmol/(m2.s)。初步表明控制性分根交替滴灌是一种高效可行的节水新技术。     

Comparison of Three Methods for Determination of Root Hydraulic Conductivity of Maize(Zea mays L.)Root System

Three techniques of root pressure probe,pressure chamber and high pressure flow meter were used to measure the hydraulic conductivities(Lpr)of whole root systems of young maize(Zea mays L.)seedlings grown hydroponically under either drought or normal water conditions.Compared to normal water conditions,drought stress simulated by polyethylene glycol 6 000(osmotic potential =-0.2 MPa)reduced Lpr in the root system by over 50%.It indicated that water permeability in the roots decreased significantly when plants suffered from water shortages.Moreover,there was no significant difference(P 0.05)on the Lpr values in the root systems developed under a given water stress regime among the three techniques used.Therefore,all three methods are acceptable to study the hydraulic conductivity of maize seedling root systems.We have also highlighted some of the technical limitations of each method.It can be inferred that the root pressure probe is preferable for young maize seedlings because it is subtle and has the additional ability to determine solute transport properties,but the method is time consuming.Other advantages and disadvantages of each technique are discussed in order to acquaint researchers with basic information that could contribute to their choice of an appropriate technique for future studies.     

不同盐分条件下金光杏梅幼苗生长和光合特性研究

研究了不同程度盐胁迫对金光杏梅幼苗生长和光合特性的影响。结果表明盐胁迫抑制了金光杏梅幼苗的生长,随着盐浓度的升高,金光杏梅的株高、叶面积、叶鲜重、叶干重、茎干重、根干重均显著降低;叶片叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度亦显著降低,且盐浓度越高,下降幅度越大;细胞间隙CO2浓度随着盐浓度增加而增大,表明盐胁迫下非气孔因素是导致金光杏梅叶片光合速率下降的主要原因。西北林学院学报22卷第6期刘遵春等不同盐分条件下金光杏梅幼苗生长和光合特性研究     

侧向垂直断根对不同根型夏玉米品种叶片光合性能及产量的影响

【目的】探明距离植株中心不同距离处根系对玉米叶片光合特性及产量形成的作用,为生产上通过筛选理想根系构型进一步提高玉米产量和资源利用效率提供理论依据。【方法】以高产夏玉米品种登海661(深根型,DH661)和郑单958(浅根型,ZD958)为材料,于大喇叭口期(V12)的植株为中心,沿行向分别在植株两侧10 cm(T-10)、20 cm(T-20)处侧向垂直断根,断根深度60 cm,以不断根处理为对照(CK),共6个处理,研究在玉米植株两侧不同水平距离处侧向垂直断根对不同根型夏玉米品种叶片光合性能及产量形成的调控作用。【结果】深根型品种DH661在距离植株10 cm范围内其根系干重(RDW)、总根长(RL)、根表面积(RSA)、根系体积(RV)分别占总体根系的83.18%,69.55%,68.74%,66.44%,浅根型品种ZD958则分别为75.19%、51.17%、53.85%、56.49%,DH661根系的分布主要集中在距离植株中心0—10 cm范围内,相对于ZD958根系在横向分布上更为紧缩。在距离玉米植株两侧10 cm及20 cm处垂直断根对于DH661各根系指标的影响较ZD958要小。断根显著影响了两玉米品种叶片的光合性能,抑制了花前叶片的生长,加速了花后叶片的衰老。两年中DH661的T-20处理在抽雄期(VT)叶绿素含量下降4.29%和6.32%,净光合速率(Pn)下降5.16%和4.66%,T-10处理降幅分别为6.37%和6.86%,6.47%和8.66%;ZD958的T-20处理降幅分别为6.52%和9.91%,6.48%和9.15%,T-10处理降幅分别为15.40%和15.01%,11.89%和15.49%。断根同时造成地上部生物量、籽粒产量显著下降,各指标的下降幅度均为T-10T-20,且对深根型品种DH661的影响显著小于浅根型品种ZD958。【结论】侧向垂直断根显著降低了两种不同根型夏玉米品种的穗位叶净光合能力、植株生物量和最终产量,降幅随着侧向垂直断根距离植株中心靠近呈显著增加趋势。两品种相比,深根型夏玉米品种(登海661)对于远距垂直断根(T-20)的响应明显弱于浅根型夏玉米品种(郑单958)。深根型与浅根型夏玉米品种从根系构型、分布和垂直断根后保留的根系功能方面相比,深根型品种根系性能更适宜纵向压缩的栽培空间,是其较浅根型耐密种植的主要原因之一。