基于分形理论的塔克拉玛干沙漠腹地自然植物根系构型特征分析

采用全根挖掘法挖取塔克拉玛干沙漠腹地3种典型自然植物-塔克拉玛干柽柳(Tamarix taklamakanensis)、塔干沙拐枣(Calligonum roborovskii)、罗布麻(Apocynum venetum)成年植株根系,运用分形理论分析其构型特征。结果表明:(1)塔克拉玛干沙漠腹地3种植物根系均以水平分布为主,根系浅层化特征显著。(2)塔克拉玛干柽柳、塔干沙拐枣和罗布麻根系分形维数分别为1.31±0.05、1.22±0.06、1.14±0.07,分形维数的显著差异表明了3种植物根系分支状况的差异。(3)3种植物根系分支前后横截面积比分别为0.95,1.04和1.06,表明根系具有显著的自相似性和分形特点。(4)根系直径与根长、生物量之间存在很好的相关关系,基径、根系直径等较易测定的指标可以有效地对根长、生物量等构型指标进行预测估计。     

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...     

极端干旱区胡杨根系分布对土壤水分的响应

依据2006和2007年6月至7月在极端干旱区额济纳的实测资料,利用分形和统计的方法对胡杨根系分布与根区土壤水分的关系进行了分析研究,建立了土壤含水率与根系分维值之间的函数关系。根系土壤水分的变化对胡杨根系分布有直接影响,当平均土壤含水率小于0.11 cm3/cm3时,根系分布的分形维数随土壤含水率的增加而增大;当土壤含水率期望值大于0.11 cm3/cm3时,根系分布的分形维数随土壤含水率的增加而减小。平均土壤含水率在0.06-0.3 cm3/cm3之间,是适宜胡杨根系生长的范围。     

多枝柽柳幼苗根系分布对灌溉量的响应

通过分层分段挖掘法,对塔克拉玛干沙漠腹地不同灌溉量条件下(35 ,24.5,14 kg/株·次)多枝柽柳 (Tamarix ramosissima)幼苗根系分布特征进行了研究.结果表明:随着深度的增加,各灌溉量根系生物量逐渐减少;但随着灌溉量的减少,其深层次根系生物量有增加的趋势.各灌溉量地下生物量的分布与深度呈显著的负对数关系.采用数值拟合方法,对不同灌溉量条件下多枝柽柳根系消弱系数(root extinction coefficient)进行了求解,结果表明:随灌溉量的减少,滴灌条件下多枝柽柳根系消弱系数有增加的趋势.根长和根表面积在垂直方向的变化趋势,随灌溉量的不同而有所不同.灌溉量为35,24.5 kg/株·次的2个处理,根长和根表面积随深度的增加呈指数递减;而灌溉量为14 kg/株·次的处理,根长与根表面积为"单峰型"曲线.     

塔克拉玛干沙漠腹地灌溉土壤水分循环特征

通过对塔克拉玛干沙漠腹地三种灌溉方式土壤水分连续测定 ,研究了该土壤水分蒸发移动规律、灌溉周期动态和植物对土壤水分循环的影响。并对该地区植物固沙的灌溉制度进行了初步的研究 ,结果表明 ,虽然沙土水分蒸发移动性与一般规律相同 ,但蒸发强度及其衰减速度比质地较重的土壤大。沙漠腹地造林区土壤水分动态属灌水周期型 ,而不是一般的年周期型。植物对土壤水分循环过程的影响是巨大的 ,畦灌地、沟灌地和滴灌地在 8天时间内由于植物蒸腾损失的土壤湿度分别达到 2 .73 %、1 .70 %和 1 .82 %。三种固沙植物蒸腾水量顺序为 :甘蒙柽柳 >沙生柽柳 >沙拐枣。反过来三种固沙植物的抗旱能力则为沙拐枣 >沙生柽柳 >甘蒙柽柳     

草原地裂缝分布的分形特征研究

研究草原地裂缝分布结构的分形特征 ,揭示地裂缝对草原的扰动生态学作用。运用分形理论 ,计算草原地裂缝分布的分形维数。结果得出草原地裂缝是一种分形体 ,它的分布结构具有自相似性。运用计盒维数方法揭示了地裂缝的空间分布特征 ,所得计盒维数值在 1.0 2— 1.30之间。在分形维数较高的区域 ,地裂缝的平均宽度、总长度、总开裂面积均比分形维数低的区域高 ,植株的平均高度、密度、生物量比分形维数低的区域低 ,土壤<0 .0 0 1mm的粘粒含量较高。因此 ,维数值是地裂缝对空间占据程度的有效表征 ,维数值越大 ,表明其结构越复杂 ,对空间的占据程度越大 ,相应地对植被及土壤的扰动作用也越大。     

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。     

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.     

不同抗盐机制对柽柳适应盐渍环境的贡献

用含0(对照),50,100,150,200 mmol/L 浓度的NaCl的Hoagland营养液处理短穗柽柳(Tamarix laxa Willd.)扦插苗.结果表明:根际NaCl浓度从50 mmd/L上升到200 mmol/L时,根系对Na 的排斥量从占理论吸收值的87%上升到93%.随着根际NaCl浓度的上升,体内盐分通过盐腺分泌的绝对量始终是增加的.在根际NaCl浓度为50 mmol/L时,植株的泌盐效率最高,随着根际NaCl浓度继续增加,相对分泌能力反而下降.白天吸收到植物体内的Na 有48%～53%在当天就被盐腺分泌出去.Na 总累积量随着根际NaCl浓度增加而增加,总累积与总吸收的比值在0.47～0.52之间.说明,根系拒盐是柽柳最重要的抗盐机制,而盐腺分泌的Na 量相对于柽柳植株地上部积累的Na 量而言可以达到50%.即,泌盐作用对柽柳地上部抗盐能力提供重要贡献.     

浑善达克沙地榆树根系分布特征及生物量研究

本文采用挖掘法对浑善达克沙地榆树的根系进行了研究。研究表明 ,草被层的根系主要分布在土壤表层 ,榆树根系则占据了 2 0 cm以下的土层空间。根系的垂直分布在冠缘内主要集中在 2 m深范围内 ,冠缘外则集中分布在 1 m深的土层中 ,不同的根系剖面形成不同的根栖层 ;根系的水平分布呈近密远疏的趋势 ,其半径为 1 1 m左右。根量的垂直分布随土层深度增加呈先增加后降低的趋势 ;其水平分布随着距根基距离的增大而减少 ,以 3m内最为密集 ,冠缘内根量为冠缘外根量的 1 2倍。     

Genetic structure of Italian populations of Pyrenochaeta lycopersici,the causal agent of corky root rot of tomato

Pyrenochaeta lycopersici is the causal agent of corky root rot, which is a serious disease worldwide that attacks the roots of tomato. A total of 139 isolates were sampled from eight locations in Italy and Israel and assigned to two molecular types (type 1 and type 2) based on internal transcribed spacer (ITS) sequences. These isolates were genotyped using amplified fragment length polymorphisms (AFLPs) to decipher the population structure. Based on this population structure analysis, three groups of P. lycopersici were identified. One group correlated to ITS type 1, while the other two correlated to ITS type 2. amova indicated high genetic divergence (F_ST = 0·40) between the Italian types 1 and 2. These data support the view that the two ITS types represent significant evolutionary entities, although there might be incomplete lineage sorting present. Some isolates of different ITS type were observed to have very similar multilocus AFLP profiles, and some genotypes were intermediate between the two ITS types. This suggests that parasexual hybridization between the two types has had a significant role in shaping the population structure of P. lycopersici. Finally, the average divergence among the populations within the ITS types was very high (F_SC = 0·710, P < 10^?5), probably due to strong genetic drift and founder effects combined with restricted migration.     

不同深耕方式对土壤三相比及玉米根系构型的影响

以先玉335为材料,采用条深旋(TS)35 cm、深松(SS)35 cm、深翻(SF)35 cm三种深耕方式,以浅旋耕作15 cm为对照,通过测定土壤三相比和玉米根系结构,进行比较研究,以探明不同深耕方式对土壤三相比及玉米根系构型的影响。结果表明:深耕通过提高土壤的气相比和液相比降低固相比,使得耕层土壤结构指数(GSSI)升高,土壤三相结构距离(STPSD)降低,使耕层土壤物理结构更加逼近理想状态;SF能够显著改善耕层20~60 cm土层的土壤物理结构,SS对40~60 cm土层土壤结构的改良效果较为明显,SS和SF的土壤改良作用效果好于TS;深耕条件下玉米的总根长和总根表面积均高于浅旋耕处理,土壤中下层根系的生物量明显增加,并且0~0.5 mm径级的细根生物量所占比例较大;在玉米根系根长的分布中0~0.2 mm径级的根系所占比例最大,在根表面积的分布中以0.1~0.3 mm径级的根系为主;土壤气相比与玉米根系的细根长和细根表面积呈极显著正相关关系,而液相比和固相比则与其呈显著负相关关系;深耕能够改良土壤物理结构,使土壤密度降低,含水量升高,同时增加了玉米根系的根干重、根长和根表面积,根系中细根所占比例增大。土壤三相比与玉米根系的细根长和细根表面积具有一定的相关性,在一定范围内较高的气相比会促进玉米细根的生长,较高的固相比和液相比会抑制细根的生长,土壤三相比共同影响玉米根系的生长。     

不同耐旱性玉米根系解剖结构比较研究

以大田生长的不同耐旱性玉米品种为试验材料,采用徒手切片法和常规石蜡制片法对玉米的初生根和各层次生根的基部、中部和根毛区显微结构进行了系统研究和比较.结果显示:与不酎旱品种玉米的根系相比,耐旱玉米的初生胚根的皮层细胞层数较少,木质部导管数量较多、导管直径较小;各层次生根的皮层细胞层教相对较少,木质部导管数量相对较多,导管直径相对较小.     

黄连根腐病发生与根际土壤、根茎内生、叶内生细菌群落结构变化关系

为了探讨细菌群落结构与黄连根腐病发生的关系,本文分析了两个不同地点健康和染病黄连的根茎、叶内生细菌和根际土壤细菌的组成和差异。结果显示,黄连根茎、叶片和根际土壤样品中根际土壤细菌群落多样性最丰富,根茎内生菌次之。在所有样品中,主要的优势菌门为变形菌门Proteobacteria、放线菌门Actinobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes和绿弯菌门Chloroflexi。相较于健康黄连组样品,染病黄连根际土壤、根茎和叶片样品中多个菌属细菌相对丰度发生显著改变,如Vibrionimonas,乳杆菌属Lactobacillus和鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas等,表明可能与黄连根腐病的发生有一定关联。此外,RDA分析表明,伯克氏菌属Burkholderia、全噬菌属Holophaga和雷尔氏菌属Ralstonia与黄连根际土壤有机质、有效氮、pH有显著相关性。本研究分析了两个不同地点的健康和染病黄连根际、叶片内生细菌和根际土壤细菌群落结构差异,为综合分析黄连根腐病的成因和机制提供了参考。     

不同基因型玉米自交系苗期根系抗旱性向水性及解剖结构研究

试验旨在研究旱胁迫下不同基因型玉米自交系苗期根系形态、生理生化、解剖结构的差异变化,为玉米自交系抗旱种质的筛选提供可借鉴的指标、方法,为玉米自交系苗期根系抗旱遗传机理研究提供依据。试验选用了14份玉米自交系,采用PEG-6000胁迫处理,测定玉米自交系苗期13个与抗旱紧密相关的根系形态与生理生化指标,并通过方差分析、关联分析及聚类分析,对各自交系的抗旱性进行综合评价,并对其中两个抗旱性差异明显的自交系,通过石蜡切片-显微镜观察根系横切面结构的差异。结果表明:干旱胁迫下,不同玉米自交系苗期的单株根干质量、单株地上部干质量、根系长度、根直径、根伸长速率、根失水率、根系还原力均呈不同程度的下降趋势,根系可溶性糖、脯氨酸均呈不同程度的上升趋势,且不同自交系的变化幅度差异较大。随着诱导物倾斜角的增大,不同自交系根系的向水性弯曲增强,不同自交系间的差异较大,高湿度梯度条件下,自交系Mo17向水性弯曲较对照增加134%,增加幅度最大,WN897向水性弯曲增加20%,增加幅度较小。利用不同抗旱指标的加权抗旱指数,综合评价不同基因型玉米自交系的抗旱性,并将14个玉米自交系种质聚类划分为强抗旱型、中抗旱型和旱敏感型、高旱敏感型4个抗旱级别。石蜡切片结果显示,抗旱性差异明显的自交系根系解剖结构差异较大,抗旱性自交系昌7-2皮层占根系直径比例较低,不抗旱自交系WN897皮层占根系直径比例大于昌7-2,且WN897的导管直径较大。结论:采用方差分析、关联分析及聚类分析等相结合的方法对不同玉米自交系苗期抗旱性进行评估,可以较好地揭示根系性状与抗旱性的关系。根系还原力、根系可溶性糖、根系长度、根向水性对干旱胁迫的反应较其他指标敏感,可作为玉米苗期的抗旱能力和抗旱自交系选育时优先考虑的鉴定指标。旱胁迫下,抗旱性差异明显的玉米自交系根系解剖特征差异显著,强抗旱型自交系苗期根系皮层厚度较小,皮层占根系直径比例较低,根系导管直径也较高旱敏感型自交系小。     

裸燕麦根系体积与表面积的变化特征

以品五(晚熟品种)和坝莜一号(早熟品种)两个裸燕麦(莜麦)品种为试验材料,对其不同时期的根系体积和根系表面积的变化动态进行了研究。结果表明:裸燕麦两个品种中后期根系总体积的变化趋势基本一致,大致可分为:拔节期到抽穗开花期的快速增长阶段、抽穗开花期至开花后10~26 d的显著下降阶段、开花后10~26d至成熟期的缓慢上升阶段。通过对裸燕麦不同时期分层根系体积和表面积的分析,30~90 cm土层中根系的继续增长导致其生育后期根系表现回升性增长特性。裸燕麦晚熟品种生育中后期根系体积、根表面积、根系干重等性状间呈极显著正相关;早熟品种除根系干重与根系表面积之间相关不显著外,其他各性状之间均呈极显著正相关关系。     

不同灌溉方式对水稻根系生长的影响

采用根箱试验研究了间歇灌溉与淹灌两种灌溉方式对汕优10号根系生长的影响.结果表明,间歇灌溉处理具有更高的根系活力,较高的根系生物量和较深的根层分布,抽穗以后土表10 cm以下根系生物量比例高于淹灌处理.这可能是间歇灌溉条件下,稻株氮素吸收及利用率增强,后期干物质积累及产量提高的重要生理原因.     

尖叶胡枝子地下生物量累积变化

通过对栽培条件下尖叶胡枝子地下不同直径根系组分和生物量的测定及模拟分析,结果表明:尖叶胡枝子的根系垂直空间分布为典型的表层聚积型,根系主要集中在0～20 cm,根系垂直分布特征参数β的值较小;生长1 080 d(生长3年)的尖叶胡枝子根系入土深度可达100 cm,其中在0～40 cm的土层中,以粗根为主,占总根量的81.54%,40 cm之下以细根为主;根系密度随着尖叶胡枝子生长期的延长呈明显增大的趋势.