膜下滴灌水氮对棉花根系形态和生物量分配变化的影响

通过挖掘法,研究了膜下滴灌不同生育期棉花根系形态特征和生物量分配对不同水氮的响应。结果表明:花铃期,正常灌水促进了根系和地上部的生长,根、地上部干重、根表面积指数、平均根长密度显著增加,根冠比下降。无论灌水量如何,施氮促进了根系和地上部的生长,但对地上部的促进作用远大于根系,表现为根冠比下降。吐絮期,在低氮条件下,灌水量增加,根干重、地上部干重显著增加。在中氮和高氮条件下,不同的灌水量对根干重没有影响。无论施氮量如何,灌水量增加,平均根长密度、根表面积指数显著下降,地上部干重明显增加,根冠比下降。水分胁迫时,中氮的根干重明显高于低氮和高氮处理,而施氮对地上部干重,平均根长密度的影响不明显,根表面积有降低的趋势。正常灌水时,施氮量增加,根干重、根长密度、根表面积指数显著降低,地上部干重以中氮水平最高。花铃期至吐絮期,根干重随生育期的延长明显增加。水分胁迫条件下,平均根长密度、根表面积指数随生育期的延长有增加的趋势。正常灌水条件下,平均根长密度、根表面积指数随生育期的延长下降。     

局部根区水分胁迫下钙对冬小麦生长及养分吸收的影响

以小偃22为材料,采用Hoagland营养液进行分根培养试验,研究了局部根区水分胁迫下,钙对冬小麦幼苗生长及养分吸收的影响。设置2个钙水平处理(正常供钙和不供钙)、3种水分处理(正常水分、局部根区水分胁迫和全部根区水分胁迫),共6个处理。结果表明:不论是否水分胁迫,缺钙处理冬小麦幼苗的株高、主根长、生物量、叶绿素相对含量(SPAD值)、相对含水量及地上部N、P、Ca含量和根系N、P、K、Ca含量均显著低于正常供钙处理(P0.05)。正常供钙条件下,局部根区水分胁迫使株高增加4.4%,正常水分、局部根区水分胁迫和全部根区水分胁迫的植株生物量分别为1.54、1.66 g·株-1和0.97 g·株-1,比缺钙处理分别高19.4%、25.8%和4.3%;全部根区水分胁迫下,冬小麦的株高及主根长均显著降低。缺钙条件下,植株对N、P、Ca等养分的吸收显著降低。正常供钙条件下,正常水分、局部根区水分胁迫和全部根区水分胁迫处理地上部全氮含量分别为36.54、36.65g·kg-1和32.70 g·kg-1,比缺钙处理分别高9.5%、6.5%和6.9%;全磷含量分别为7.48、7.51 g·kg-1和6.54 g·kg-1,比缺钙处理分别高3.0%、13.1%和22.7%;全钙含量分别为8.35、8.37 g·kg-1和5.53 g·kg-1,比缺钙处理分别高26.5%、24.4%和19.7%。结果说明钙显著影响冬小麦幼苗生长发育和养分利用,钙可促进局部根区水分胁迫下冬小麦幼苗的生长及其对养分的吸收,缓解全部根区水分胁迫的抑制效应。     

水分胁迫对线辣椒根系生长及产量的影响

以陕西省关中线辣椒产区普遍种植的两个线辣椒品种多娇和辛香8号为试材,研究水分胁迫对其根系形态发育及产量的影响。试验采用盆栽方法,设置5个水分梯度：40%～50%（T1）,50%～60%(T2),60%～70%(T3),70%～80%(T4),80%～90%（CK）,测定其单株总根长、根体积、根表面积、根尖数、根交叉数、根分叉数、根平均直径、根冠比、 单株结果数和单株产量等。结果表明,各处理的单株总根长、根体积、根表面积、根尖数、根交叉数、根分叉数在水分胁迫的第20～40天期间,增加速率明显减小,甚至出现负增长,说明此时期是线辣椒根系对水分胁迫最敏感的时期;不同处理之间单株总根长、根体积、根表面积、根尖数、根分叉数、根交叉数表现为CK＞T4＞T3＞T2＞T1,T1、T2在整个水分胁迫期间均显著地抑制了根系的生长,T3、T4主要在第20～40天期间显著抑制了根系生长;在整个胁迫期间,各处理的根冠比和根平均直径均大于对照,说明线辣椒在水分胁迫下,其根系吸收的水分会首先用于保证根系自身生长,且胁迫处理不利于细根的生长及侧根的发生;单株结果数和单株产量随着土壤水分含量的降低而减少;辛香8号在各胁迫处理下的根系生长受抑制程度及单株减产程度均大于多娇,说明辛香8号的耐旱性弱于多娇。     

不同形态氮素营养对水稻抗旱性影响的研究

采用溶液培养方法,在不同水分胁迫强度下,分析不同氮素形态(铵态氮、硝态氮、铵硝混合态氮)对水稻生长状况与水分关系的影响.结果表明:在轻度水分胁迫(5%PEG,约相当于-0.05 MPa)条件下,供铵和供铵硝混合态氮水稻生物量高于正常水分条件下的相应供氮形态处理,说明适度水分胁迫可以刺激这2种供氮形态水稻的生长;在重度水分胁迫(10%PEG,约相当于-0.15 MPa)条件下,仅供铵态氮水稻生物量高于正常水分条件下的相应供氮形态处理.此外,在水分胁迫条件下,供铵态氮水稻根系总长、根表面积和根系体积受水分胁迫影响不明显.重度水分胁迫条件下,供铵态氮水稻单位茎截面积的伤流液流速、水分利用率等都显著高于其他供氮形态水稻.因此,与其他氮素形态相比,供应铵态氮可以增强水稻在干旱环境下的生长.     

水分胁迫下氮形态对水稻根系孔隙度及水分吸收的影响

采用室内营养液培养及PEG6000模拟水分胁迫的方法，研究不同氮素形态（NH⁺₄-N、NO^-₃-N）和水分条件（正常水分条件、模拟水分胁迫条件）对籼稻（汕优63、扬稻6号）和粳稻（86优8、武运粳7号）根系孔隙度的影响及根系孔隙度与水分吸收的关系。结果表明：在正常水分条件下，籼稻品种根系伤流在铵态氮和硝态氮处理间均没有显著差异，粳稻品种供硝态氮处理后根系伤流液流速较供铵态氮处理高56%；在水分胁迫条件下，供硝态氮品种汕优63、扬稻6号、86优8、武运粳7号伤流量流速仅为供铵态氮品种的46%、29%、38%和77%，比在正常水分条件下分别显著降低了64%、76%、60%、70%。水分胁迫条件下，供铵态氮和供硝态氮品种根系水分吸收能力分别比其在正常水分条件下下降22%~30%和35%~44%。水分胁迫条件下，供硝态氮品种汕优63、扬稻6号、86优8、武运粳7号根系孔隙度分别比其在正常水分条件下增加267%、151%、133%和255%，而对铵态氮处理影响不显著。供硝态氮条件下水稻根系通气组织的发育程度与根系伤流液流速呈显著线性负相关关系，供铵态氮条件下二者之间没有相关性。因此，硝态氮营养条件下水稻根系孔隙度的增加可能是造成根系水分吸收下降的关键因素。     

外源油菜素内酯与不同水分处理对水稻生长生理、产量及氮素利用的影响

于2022年以‘徐稻3号’为材料，设置生育期正常灌溉（土壤水势为0 kPa）、中度水分胁迫（土壤水势为-30 kPa）两种水分处理及4种不同浓度（0、0.1、1.0、5.0 μmol·L^-1）油菜素内酯（BR）喷施处理，研究不同水分处理以及油菜素内酯耦合对根系生长、根系氮代谢酶活性、地上部生长以及氮素利用的影响。结果表明：与生育期正常灌溉相比，中度水分胁迫显著降低了水稻总根长、根表面积、根体积、根系活跃吸收面积、总吸收面积、地上部干质量、株高、分蘖数及净光合速率，降幅分别为21.8%、20.6%、12.9%、13.9%、13.4%、26.3%、13.8%、17.7%与13.1%；显著增加了抽穗期根平均直径、根系活力及根冠比，平均增幅分别为8.0%、28.6%与26.6%。随着外源油菜素内酯浓度的增加，水稻总根长、根表面积、根平均直径、根体积、根系活跃吸收面积、根系总吸收面积、硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性、地上部干质量、株高、分蘖数、净光合速率及叶绿素含量均呈先升高后降低的趋势，在0.1 μmol·L^-1浓度(B1)处理下达到最大值。主要生育时期水稻总根长、根表面积、根体积、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、谷氨酰胺合成酶活性、地上部干质量、株高、分蘖数、净光合速率、叶绿素含量与产量及氮肥农学利用率均呈显著或极显著正相关关系。综上，生育期正常灌溉配合喷施0.1 μmol·L^-1油菜素内酯（BR）有利于水稻产量的提高，为本研究条件下最佳的水分与油菜素内酯耦合运筹模式。     

水稻分蘖期水分胁迫及复水对根系生长的影响

以水稻为试验材料,利用盆栽试验研究了水分胁迫及复水对根系形态、活力和干物质累积的影响.结果表明:水分胁迫减少根系干物质累积,根冠比、根系活力降低,单株根系条数下降,但平均根长大大增加;复水后根重、根系条数增加,根长在原有基础上进一步生长延伸,且根系活力大大增加、超过对照水平.表明分蘖期胁迫后复水对水稻根系形态和吸收功能均具有超越补偿效应.     

施氮对棉花苗期根系分布和养分吸收的影响

采用分层土柱挖掘法,研究大田苗期根系分布和养分吸收对施氮的响应。结果表明:增加氮肥的供应,根、冠生物量及养分吸收显著增加,根冠比下降;平均根长密度、根表面积指数随施氮量的增加而明显增加,但高氮抑制了平均根长密度的增加。提高氮素水平,根系在深层的分布比例明显增加;表土层根长、根表面积明显下降;亚表土层根长、根表面积增加,但当施氮量超过一定值时,根长的增加受到抑制。施氮对棉花的生长表现为促进作用或抑制作用,主要取决于施氮量的大小。适量的氮供应促进棉花的生长,氮肥供应过量则抑制了棉花的正常生长。     

晋西黄土区林草复合系统刺槐根系分布特征

为了研究晋西黄土区林草复合系统树木根系分布特征,采用钻土芯法对刺槐×天然草复合系统0-100 cm土层中刺槐根系生物量、根长和根表面积进行了测定和分析。研究结果表明:同一坡向上刺槐根系生物量、根长和根表面积分布具有相似的特征,在垂直方向上,根系生物量、根长和根表面积均随土层深度的增加呈指数减少,且集中在0～60 cm的土层中;在水平方向上,离树行越近,刺槐根系生物量、根长和根表面积均越大。不同坡向刺槐根系差异显著,相同径级、相同位置阳坡刺槐根系生物量、根长和根表面积均小于阴坡,但根系消弱系数表明阳坡刺槐细根深层土壤生物量分布比例较阴坡多。     

不同土壤水分处理对冬小麦根冠生长的影响

通过温室冬小麦不同水分处理(土壤含水量分别为田间持水量的75%～100%,65%～55%,35%～45%)盆栽试验,研究了冬小麦根冠对水分的响应。试验结果表明:不同供水量并不影响冬小麦根系、冠层干物质累积过程的总趋势,但随胁迫的增强,根、冠干物质累积速率、干物质累积总量降低,且二者并不呈线性相关关系;根冠比(R/S)随胁迫的增强而增大;水分供应量的减少缩短了冬小麦的生育周期,随胁迫的增强,根冠生物量最大值出现的时间提前;充分供水的处理则有最大的根冠比(R/S)。这可能是由于水分胁迫发生,大量的同化产物运往根系,分配于根系的同化干物质增加,调整了根系的结构,改善其功能以增大水分的吸收量,缓减植株由于缺水造成的损失,导致根系干重增加,根冠比增加。对于供水超过75%的植株,根冠比达到所有处理的最大,可能原因为过量水分促使庞大根系的建成,从而消耗较多的同化产物,使根重增加,冠重减少。     

水钾耦合对花生根系形态及产量的影响

为优化花生生长发育的水钾耦合模式,以花育25为试验材料,采用盆栽试验,研究了花生根系形态及产量对水钾耦合效应的响应。结果表明,灌溉是关键因素,对根长具有显著影响,对根系生物量、根瘤数、根系平均直径、根系总体积、根系总表面积和荚果干产量均具有极显著影响。水分轻度胁迫W2(50%FC,FC为田间持水量)有利于根系的伸长,而湿润的土壤环境利于根系的增粗。各项指标水分效应平均值显示,W2处理根系总长最大,较水分适中W3(65%FC)提高了9.22%;根系直径W4(80%FC)W3(65%FC)W2(50%FC)W1(35%FC)。根系总表面积和总体积均随水分增多先增后减,最大值均在W3处理。增施钾肥利于根系生长发育,钾肥效应平均值显示,根系总体积、总表面积和总长均表现为K3(405 kg·hm~(-2))K2(270 kg·hm~(-2))K1(135 kg·hm~(-2))K0(0 kg·hm~(-2));根系生物量中钾(K2)和高钾(K3)处理分别较对照(K0)提高23.18%和9.27%。水钾耦合效应对根瘤数的影响达极显著水平,干旱情况下钾肥能促进根瘤的形成,在水分胁迫W1(35%FC)和轻度胁迫W2下,花生根瘤数随着施钾量的增加增大的趋势明显。适水中钾W3K2处理可以促进根系平均直径、总长、总表面积和总体积,该处理下的荚果产量最高,与同组不施钾处理(W3K0)相比增产12.7%。本试验条件下,水分控制在65%田间持水量,钾肥用量为270 kg·hm~(-2)时有利于促进根系的生长和根瘤的形成,提高产量,实现节水节肥。     

Root characteristics of Alhagi sparsifolia seedlings in response to water supplement in an arid region,northwestern China

The effect of variation in water supply on woody seedling growth in arid environments remain poorly known.The subshrub Alhagi sparsifolia Shap.(Leguminosae),distributed in the southern fringe of the Taklimakan Desert,Xinjiang,northwestern China,has evolved deep roots and is exclusively dependent on groundwater,and performs a crucial role for the local ecological safety.In the Cele oasis,we studied the responses of A.sparsifolia seedling roots to water supplement at 10 and 14 weeks under three irrigation treatments(none water supply of 0 m3/m2(NW),middle water supply of 0.1 m3/m2(MW),and high water supply of 0.2 m3/m2(HW)).The results showed that the variations of soil water content(SWC) significantly influenced the root growth of A.sparsifolia seedlings.The leaf area,basal diameter and crown diameter were significantly higher in the HW treatment than in the other treatments.The biomass,root surface area(RSA),root depth and relative growth rate(RGR) of A.sparsifolia roots were all significantly higher in the NW treatment than in the HW and MW treatments at 10 weeks.However,these root parameters were significantly lower in the NW treatment than in the other treatments at 14 weeks.When SWC continued to decline as the experiment went on(until less than 8% gravimetric SWC),the seedlings still showed drought tolerance through morphological and physiological responses,but root growth suffered serious water stress compared to better water supply treatments.According to our study,keeping a minimum gravimetric SWC of 8% might be important for the growth and establishment of A.sparsifolia during the early growth stage.These results will not only enrich our knowledge of the responses of woody seedlings to various water availabilities,but also provide a new insight to successfully establish and manage A.sparsifolia in arid environments,further supporting the sustainable development of oases.     

干旱胁迫对沙芥幼苗根系形态及抗氧化酶活性的影响

以一年生沙芥幼苗根系为材料,采用盆栽试验,测定不同干旱处理下幼苗根系形态特性、渗透调节物质含量、抗氧化系统等生理指标。结果表明,干旱胁迫下沙芥幼苗根系主根长、主根体积和根冠比随着胁迫天数的延长不断增加,重度胁迫时分别上升154.39%、90.69%和189.59%。幼苗根系活力在重度胁迫时下降51.22%,根系可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量在轻度和中度胁迫时上升,而重度胁迫时分别下降了1.65%、4.13%和11.84%。根系中的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸活性随着胁迫程度加剧不断上升,过氧化物歧化酶(SOD)先上升后下降。丙二醛(MDA)含量和根系质膜透性随着胁迫程度增加逐渐上升到255.74%和122.78%,复水3 d后轻度和中度胁迫下根系中的抗氧化保护系统和渗透调节物质均可恢复到对照水平,重度胁迫复水3 d后只能恢复到轻度胁迫水平,说明沙芥幼苗根系受到了一定程度的伤害。     

外源亚精胺对干旱胁迫下玉米幼苗叶片生理及根系特征参数的影响

采用营养液水培法,以两种不同耐旱类型玉米品种先玉335(抗旱性强)和丰禾1号(抗旱性弱)为试验材料,研究了利用20%聚乙二醇(PEG-6000)模拟的干旱胁迫下根施外源亚精胺(Spd,0.1 mmol/L)对玉米幼苗干(鲜)重、根系特征(根长、根表面积、根体积)、叶片相对含水量、叶绿素含量及细胞膜透性的影响。结果表明:正常条件下,外源Spd处理可显著提高两个玉米品种的干(鲜)重、株高、根长及根表面积,但对根体积、根平均直径、叶片相对含水量、叶绿素含量及细胞膜透性的影响较小。干旱胁迫下,外源Spd处理可显著提高玉米幼苗干(鲜)重、叶片相对含水量和叶绿素含量;增加根系数量,且随0~1.0 mm径级比例根系数量的增加,其根系长度增加幅度相应加大,随0.5~1.5 mm径级比例根系数量的增加,其根系表面积增加幅度相应加大;使玉米幼苗叶片细胞膜透性显著降低;对抗旱性弱的丰禾1号影响更为明显。因此,适宜浓度的外源Spd可以减轻干旱胁迫对玉米幼苗的伤害,并能更好地缓解干旱胁迫对抗旱性弱的玉米品种生长的抑制作用。     

摩西球囊霉对紫花苜蓿烟色织孢霉根腐病的影响

紫花苜蓿Medicago sativa是一种优质的多年生豆科牧草,素有"牧草之王"的美称。根腐病是紫花苜蓿生产中的主要限制因素,可抑制植物生长,严重时导致植物死亡,造成巨大的经济损失。丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi,AM）广泛存在于农业系统中,可与植物根系形成内生菌根,提高宿主植物对营养元素和水分的吸收,增加植物产量和抗逆性。本研究以紫花苜蓿为试验材料,探究接种AM真菌摩西球囊霉Glomus mosseae对紫花苜蓿根腐病烟色织孢霉Microdochium tabacinum的影响。结果表明,摩西球囊霉可抑制烟色织孢霉的侵染,植株发病率降低了20.78%;病原菌的侵染显著抑制紫花苜蓿根系生长和养分吸收,植物地下生物量降低12.87%,根长降低20.52%,根系P含量降低了18.29%,丙二醛（MDA）含量提高了12.78%;AM真菌可以缓解病原菌的危害,促进紫花苜蓿生长,与不接种AM真菌的处理相比,地上生物量、地下生物量、根长分别提高了47.77%,38.67%和20.67%;防御酶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性分别提高了42.25%、26.05%和33.62%;地上部分和地下部分P含量分别提高了58.63%和75.38%。     

梭梭根系的水分再分配特征对其生理和形态的影响

采用上下分根方法及根系观测技术,设置控制处理(仅接受白天自然光照),夜间光照处理(接受24 h光照),加水及夜间光照处理(接受24 h光照+加水),对梭梭根系是否存在水分再分配作用进行了验证,在此基础之上,进一步研究了水分再分配对梭梭生理和形态的影响。结果表明:(1)控制处理梭梭黎明前及正午同化枝水势高于夜间光照处理,且控制处理和加水及夜间光照处理梭梭上管部分根水势也较夜间光照处理高,说明夜间弱蒸腾作用下,控制处理的梭梭发生了水分再分配作用。(2)水分再分配作用促进梭梭蒸腾及光合作用,控制处理与加水及夜间光照处理的梭梭蒸腾速率均大于夜间光照处理,且控制处理和加水及夜间光照处理的梭梭最大净光合速率也较夜间光照处理高。(3)控制处理与加水及夜间光照处理梭梭地上部分生物量显著高于夜间光照处理,不同处理的梭梭地下部分总生物量、上管地下部分生物量及上管比根长的关系为:加水及夜间光照处理控制处理夜间光照处理。梭梭具有水分再分配作用,在夜间弱蒸腾条件下,根系吸收下层湿润土壤中的水分并释放至上层干燥土壤中,以缓解干旱环境下植物的水分亏缺,水分再分配作用可促进植物蒸腾及光合作用,增加植物的根冠比和根系碳分配。     

科尔沁差巴嘎蒿根系分布规律与土壤水分关系的研究

以生长在科尔沁大青沟两侧台面上的差巴嘎蒿为研究对象,采用整株挖掘的方法,研究差巴嘎蒿根系分布的规律。结果表明:差巴嘎蒿根系垂直分布深度为0～90㎝,其中0～30㎝的土层中根系分布最多,占根系总长度的85.74%,水平方向上表现为近密远疏的趋势;整体上根系呈主根型分布,形态上呈"伞"型分布。差巴嘎蒿根系分布与土壤水分密切相关。随着深度的增加,土壤含水量逐渐增大,但根系长度、生物量及密度均逐渐降低,两者呈负相关关系,其中根长平均变化率-12.61%、根生物量平均变化率-29.07%,均大于土壤含水量平均变化率7.92%,但比根长却与土壤含水量呈正相关关系,且比根长平均变化率7.58%与土壤含水量平均变化率7.92%相差不大。     

疏叶骆驼刺幼苗根系生态学特性对水分处理的响应

通过人工壕沟挖掘法,对疏叶骆驼刺幼苗在不同水分条件下的根系生态学特性的季节变化进行研究.结果表明:①在土壤水分较好的环境中,疏叶骆驼刺幼苗大量拓展水平根,并产生分蘖植株竞争光照资源;而在土壤水分相对缺乏时垂直根系发达,向深层土壤拓展资源空间.根系形态的可塑性是疏叶骆驼刺幼苗获取水分适应干旱环境的重要策略之一.②根冠比随土壤水分的减少而增加,且在生长季后期这种趋势更加明显,增加根冠比是疏叶骆驼刺幼苗适应干旱的策略之一.③幼苗根系的扎根深度和垂直生长速度随着土壤水分的减少而增加.④根系生物量、根系表面积随土壤深度的增加而减小,并在垂直剖面上呈倒金字塔状分布.根系生物量形成过程符合Logistic"慢-快-慢"的S型生长曲线,总生物量随着土壤干旱程度的增加而降低.     

滴灌条件下根区水分对春小麦根系分布特征及产量的影响

通过小区滴灌根区水分控制试验,研究亏缺、丰水、适水不同水分处理对春小麦根系特征的垂直分布、产量构成和水分利用效率等的影响.结果表明,孕穗-扬花是滴灌春小麦根系生长的关键时期,其根系主要分布在0～40 cm土层,根长密度和根干重在土壤剖面上的分布呈y=A×e-Bx的负指数递减趋势.不同根区水分对春小麦根系生长及分布有显著...