利用根管法对油菜和冬小麦苗期根系形态的研究

快速、准确的根系原位观测方法是根系研究中的重要技术,本研究介绍了一种根管盆栽方法,该方法在透明PVC管内种植作物,通过遮光膜保持管内黑暗环境,以实现在作物生长过程中对其根系生长的原位动态观测,且根系生长环境更接近田间实际情况,并可通过改变根管长度、半径等将其应用于田间深根作物的研究中。利用此方法、结合根系扫描技术分析了油菜和冬小麦从发芽到出苗后16 d时的根系生长情况。结果表明,出苗后7和16 d冬小麦根系和地上部干物重均大于油菜,出苗后16 d冬小麦和油菜根冠比分别为0.513和0.372。大部分根系分布在0~16 cm表层土壤中,出苗后16 d冬小麦和油菜表层土壤中的根长在总根长中的比例分别为62.60%和67.76%,根系总表面积、总体积和一级侧根数均为表层土壤中占比最多,在出苗后7 d,总根长、总表面积、总体积和一级侧根数均为冬小麦显著高于油菜,而在出苗后16 d,两种作物的总根长和总表面积差别不大,说明油菜根系生长呈先缓后快趋势。表层土壤中根系平均直径小于底层土壤,油菜根系平均直径小于冬小麦,油菜和冬小麦的根系直径均大部分在0~0.50 mm之间,随着根系生长,较细的侧根逐渐增多,根系平均直径变小。出苗后16 d内的冬小麦根系伸长速率为1.83 cm/d,大于油菜的1.51 cm/d。因此,冬小麦苗期根系生长快于油菜,油菜根系呈先缓后快的生长特性。本研究介绍的根管法是一种原位研究根系的有效方法。     

重金属离子胁迫对草坪草根系生长及其活力的影响

调查研究表明，贵阳车辆厂部分草坪因受到土壤中金属离子的胁迫，草坪的根系生物量及其活力急剧下降，进而影响到草坪色泽、分蘖以及草坪成坪性能，严重时导致草坪死亡。经测定受污染土壤中Pb^2 、Zn^2 和Cd^2 含量严重超标，其中Pb^2 、Cd^2 含量达到全国平均值的3－4倍。在实验室沙培条件下，重金属离子胁迫对根系活力及生物量的影响也获得了似的结果。     

生物埂护坡上黄花根系分布特征及其对土壤养分的影响

以川东丘陵区的梯田生物埂为研究对象,选择生物埂护坡上种植的黄花和生物埂网格内土壤为研究内容,为明确4种不同种植年限黄花根系分布特征及其对土壤养分的影响,通过野外调查和室内实验相结合的研究方法,分析了生物埂护坡上黄花根系分布特征、生物量与土壤养分之间差异性和相互关系。结果表明,随着种植年限的增长,黄花根长、根量、根表面积和根体积等指标均增加,4年生黄花根系垂直分布明显比其他3种种植年限的大,分别为185.3 cm、17 133条、237.5 cm²、301.2 cm³和158.9 cm。根系水平分布由于受到网格大小的限制而出现差异性。4种不同种植年限黄花根系平均生物量的大小顺序依次为: 4 a>3 a>2 a>1 a,不同生长年限不同土壤层内根系的生物量也存在一定的差异。黄花根系形态不但影响植物本身的生长,还影响其保土培肥效果,3、4年生黄花根系土壤养分含量均比1、2年生黄花高,且种植植物的样地比对照裸坡地养分含量高,不同种植年限同一土层的土壤养分含量有显著性差异,土壤全氮、有效氮和有效钾含量均与黄花根系指标有显著的相关性,说明黄花根系的水土保持作用有保留土壤养分的能力。研究结果可为川东丘陵区的梯田生物埂的草本选择和土壤养分改良方面提供理论依据和实际应用参考价值。     

电容法估测植物根系生物量研究

以玉米(Zea mays)和黄豆(Glycine max)为材料,通过对其根系电容的测量试验,结合根系收获法,探讨不同测试频率下根系电容值和根系生物量的关系,以期为进一步补充和完善植物根系特征快速无损检测技术提供一定的参考价值.结果表明:玉米、黄豆2种作物根系电容均随根系生物量的增加而增大;4种频率下(0.1, 0.12, 1和10 kHz)根系电容值与生物量均成极显著线性正相关(P <0.01);回归分析表明,1 kHz频率下2种作物根系电容值随生物量变化趋势较稳定,分辨率较高,回归方程的拟合度最好(R >0.9).因此,4种频率条件下,玉米、黄豆根系的电容特性都能较好地反映根系生物量的变化,其中,1 kHz为最适测定频率.     

根系周围介质阻抗影响电容法测量植物根系有效性

为检验电容法能否用于测量植物根系特征值(表面积、长度、鲜重)以及根系周围介质阻抗大小是否影响测量结果的有效性。本研究进行水培、盆栽两项试验,水培试验以绿萝(Epipremnum aureum)为研究对象,将根系约2/3部分浸入溶液中,标记液面与根系接触位置,测量其根系电容值,在标记处将根系剪成液面上、液面下两部分,分别分析电容值与这两部分特征值的关系。盆栽试验以玉米(Zea mays L.)为研究对象,通过控制土壤含水率和土壤溶液离子浓度,得到土壤阻抗值不同的试验组,分别分析不同阻抗条件下测得的电容值与根系特征值之间的关系。结果表明:水培试验测得的电容值只与液面以上绿萝根系特征值存在显著的线性关系;盆栽试验只在蒸馏水浇灌、土壤含水率为24.86%的实验组和1 000倍稀释霍格兰德营养液浇灌、土壤含水率为25.18%的试验组中,测得的电容值与玉米根系表面积存在显著线性关系,其试验组中其他二者相关性不显著。说明电容法能够用于测量植物根系特征值,但根系周围介质阻抗是影响电容法有效性的重要因素。     

重金属离子胁迫对草坪草根系生长及其活力的影响

调查研究表明,贵阳车辆厂部分草坪因受到土壤中金属离子的胁迫,草坪的根系生物量及其活力急剧下降,进而影响到草坪色泽、分蘖以及草坪成坪性能,严重时导致草坪死亡.经测定受污染土壤中Pb2+、Zn2+和Cd2+含量严重超标,其中Pb2+、Cd2+含量达到全国平均值的3～4倍.在实验室沙培条件下,重金属离子胁迫对根系活力及生物量的影响也获得了似的结果.     

根系修剪处理下丛枝菌根真菌对枳根系形态的影响

研究了根剪处理（切除1/2主根）下接种丛枝菌根（AM）真菌（Diversispora versiformis、Funneliformis mosseae和Rhizoglomus intraradices）对枳实生苗生物量和根系形态的影响。结果表明：根剪处理显著提高了枳实生苗菌根侵染率（除D. versiformis外）,但抑制了地上部的生长,而接种AM真菌缓解了抑制效应且促进了生物量的增加,其中F. mosseae处理效果最好。根剪处理显著降低了枳根系主根长度,但增加了一级侧根密度、二级侧根和三级侧根数,而接种AM真菌则进一步增强根剪的影响。此外,AM真菌接种显著改善根剪实生苗根系构型参数（总根长、投影面积、表面积和体积）,并增加了0～1.5cm短根系总长度。根剪和AM真菌对枳侧根的发生存在一定的叠加效益。     

心叶驼绒藜根系的研究

以新疆地区天然心叶驼绒藜为研究材料,选取不同龄级的标准植株,采用全根挖掘法和烘干法,分析了心叶驼绒藜根系形态特征与生长状况。结果表明,心叶驼绒藜主根系发达,主根长为株高的2．0～11．7倍;随着龄数增长,根系呈现哑铃状分布的特点,侧根系主要分布在0～50cm土层;2月龄植株主根生长速度最快,达12．9mm／d;心叶驼绒藜土壤水分稳定层为60～320cm,该层土壤含水量为6．81％～9．05％。多年生植株在0～50cm土层内,主根直径由14．6mm减小为4．0mm,变化幅度大。     

干旱区盐碱地食叶草根系形态分布适应策略研究

为明确食叶草根系应对盐碱胁迫表现的形态适应策略，采用剖面法对新疆石河子垦区盐碱地食叶草进行根系剖面采集，分析不同时期食叶草根系形态特征及空间分布规律，探究食叶草根系形态分布及对盐碱环境的适应策略。结果表明：食叶草根系显著降低了根系周围土壤电导率，与根长、根生物量增加显著正相关。随着土壤深度增加，根长、根生物量、根体积等指标呈现下降趋势，7-10月，0~20 cm土层根系生长最快，根体积增加了71.26%。水平距离上，25~35 cm内根系较5~25 cm生长缓慢，密集程度低，从而规避高盐区域并提高营养吸收能力。细根（d≤2 mm）是食叶草根长增加的主要体现，占总根长90%以上。食叶草根系在盐碱地中形成了抵抗胁迫并增强自身抗逆性的形态适应策略，主要表现为根系快速向深层拓展，距植株水平距离0~15 cm内侧根密集且快速增加。研究结果为干旱区盐碱地治理过程耐盐植物管理与配置提供依据。     

Physiological effects of different Cd concentrations on maize root architecture and classification北大核心CSCD

In this research, a hydroponics experiment was conducted to apply different concentrations of cadmium (Cd) (0, 5, 10, 25, 50, 100, 200 μmol·L-1) to maize seedlings with two leaves and one new leaf, in order to explore the effects of the different Cd concentrations on the maize seedling growth, Cd absorption kinetics and root morphology and classification. After 5 days of Cd stress, the maize seedings were sampled, the plant height, main root length, aboveground and underground biomass, root architecture, Cd content and photosynthesis and related parameters were measured. It was found that with increasing Cd stress, the plant height, main root length, biomass and tolerance index of shoots and roots, total root length, root surface area, root volume, root forks and root tips all decreased significantly; Root average diameter and root:shoot increased significantly (P<0.05). Meanwhile root parameters (root length, root surface area and root volume) of root diameter classes designated Ⅰ-Ⅲ (0-1.5 mm) showed a decreasing trend, which had a significant (P<0.05) negative correlation with root Cd concentration. The proportion of root length, root surface area and root volume with diameter between 0-0.5 mm showed a downward trend under Cd stress. Under Cd stress, Cd concentration and accumulation in underground and aboveground parts of maize seedlings increased significantly, chlorophyll content decreased, and photosynthesis was inhibited. This study has shown that Cd affected root development mainly by inhibiting the growth and morphology of fine roots, and inhibited photosynthesis, elongation and biomass accumulation of the aboveground and underground parts of the maize seedings. © 2022, Editorial Office of Acta Prataculturae Sinica. All rights reserved.     

混播方式对豆禾混播草地植物根系构型特征的影响

为从地下根系方面阐明红豆草与无芒雀麦型混播草地高效生产机制,将种群空间距离(行距)、种群空间作用方式(同行/异行/异行阻隔)作为地下根系竞争环境的变化因素,从根系的几何形态、拓扑结构和分形特征分析和比较2种牧草在竞争生境中根系构型的变化。结果表明:1)异行混播和行距增大使2种牧草地上生物量增加,无芒雀麦的根系生物量和根冠比也增加,但红豆草的根系生物量和根冠比变化不明显。2)异行混播+行距增大使无芒雀麦≤0.16 mm的细根增加,红豆草0.16~0.50 mm的根系增加,从而增加了根长、根表面积和比根长;异行混播+阻隔使得2种牧草的根系直径增加,从而使得根系体积和比根面积增加。3)2种牧草在不同混播方式下拓扑指数(TI)均接近于1,修正拓扑指数(q_a)大于0.5,分支结构均为鱼尾状分支;随着种群空间距离的增加,2种牧草根系的拓扑结构有向叉状分支方向发展的趋势。4)2种牧草的根长、根表面积与根系生物量和地上生物量均呈线性的正相关关系,其他根系形态参数与根系生物量相关性显著,而与地上生物量、根冠比相关性不显著。因此,种群的空间距离、种群的空间作用方式改变了混播群体地下根系的竞争环境,其通过形态、拓扑结构和分形的可塑性来响应种间竞争关系变化,采取了拓展空间和高效利用水分养分的生态适应策略。     

滩涂地区苜蓿根系生长发育的研究

对沿海滩涂地区苜蓿根系生长发育的特征、根系生长发育对地上部分的影响以及与土壤之间的关系进行了研究。结果表明,由于潜水水位高、土壤质地粘重,苜蓿根系主要分布于０￣３０ｃｍ土层内;主根受到潜水及盐分伤害后,诱导其再生出大量侧根系统,说明侧根发达是苜蓿适应该地区的主要特征之一。根系生长发育与地上部分的生长呈负相关。根系统对土壤有一定的改良作用,尤其以０￣３０ｃｍ土层盐分的下降和有机质含量的增加最为显著。     

外源硅对镉胁迫下玉米生理参数及根系构型分级的影响

为探究镉（Cd）胁迫条件下，施硅（Si）对玉米幼苗生长以及根系构型分级的影响，寻求可缓解Cd对玉米毒害的有效途径，本研究采用水培试验，在Cd胁迫条件下施加不同浓度Si，测定玉米的Cd浓度及含量、生长相关指标、光合指标、根系构型，并将根系构型按根系直径进行分级比较其变化特征。结果表明，Cd胁迫条件下玉米幼苗的生长发育受到抑制，叶绿素含量上升，光合参数显著降低，总根长、根表面积、根体积、根尖数和分枝数，包括Ⅰ~Ⅲ级径级区间的根长，和Ⅰ~Ⅱ级径级区间的根表面积以及根体积显著下降。施加不同浓度Si后，玉米幼苗整株Cd含量降低了12.65%~88.07%，Cd毒害在不同程度上得到缓解，表现为株高、主根长、生物量和耐受指数的提高；总叶绿素含量在Si浓度为0.25 mmol·L^-1时提高了11.76%，Cd胁迫下气孔导度、胞间CO₂浓度和蒸腾速率分别在Si浓度为1.00 mmol·L^-1时显著提高；总根长、分枝数、Ⅰ级径级区间的根长、根表面积和根体积在Si浓度为1.00 mmol·L^-1时达到最大，当Si浓度为1.50 mmol·L^-1时，根表面积和根体积达到峰值。相关性分析表明Ⅰ~Ⅲ级径级区间内的总根长和根表面积，以及Ⅰ~Ⅱ级径级区间的根体积与Cd转运系数呈显著负相关；生长耐受性综合评价表明，总体上1.00 mmol·L^-1外源Si缓解50 μmol·L^-1玉米Cd毒害的效果最佳。结果表明，施Si可通过降低玉米幼苗根系对Cd的吸收、积累和转运，减少地上部的Cd浓度及积累，从而减小Cd对光合系统的影响，提高玉米幼苗生物量，并进一步促进光合产物向地下部的分配，减轻Cd对根系构型的影响，提高玉米耐Cd能力，缓解Cd对玉米的毒害作用。     

不同材质支架对火龙果气生根根系活力和形态特征的影响

火龙果是一种具有攀援习性的浅根系植物,为阐明不同支架与肉质茎互作对诱导产生气生根的的影响,将竹竿、水泥柱、石柱、钢管、塑料管5种材质支架生长火龙果的根系活力、形态特征和生物量等相关指标进行分析。研究结果表明：（1）不同支架材质对诱导产生的气生根系活力达到显著差异水平,而竹竿相比其它四种支架依次增加了38.21％,93.90％,95.12％和92.68％;（2）气生根总根长、总根尖数及交叉数等指标达到极显著差异水平,其最高值竹竿较最低值塑料管支架分别增加了81.25％,97.28％和95.79％;（3）单节鲜根生物量差异达到极显著差异水平,竹竿较其它四种支架分别增加了71.89％,94.78％,100％和100％,整株鲜根生物量达到极显著差异性,其中竹竿相比其它四种支架分别增加了81.26％,96.52％,100％和100％;（4）根系活力与鲜根生物量、干物质积累量和气生根直径呈显著性相关性,相关系数分别为0.958,0.913和0.890。说明诱导火龙果气生根的根系活力和生物量上,采用竹竿作为支架具有明显的优势,其结果可为火龙果田间种植模式的支架选择提供参考价值。     

氮素水平对不同氮效率基因型苎麻根系性状的影响

根系是苎麻(Boehmeria nivea)吸收氮素的主要器官,开展苎麻根系对不同氮素水平的响应研究对其品种改良和农艺调控具有重要意义。针对以往研究的不足,本研究设置了0、6、9、12和15 mmol·L~(-1)氮素水平处理进行盆栽试验,分析了不同氮效率苎麻根系性状对氮素水平的响应特征,及其与氮素利用效率的关系。结果表明,增施氮素可显著提高苎麻根系总吸收面积、活跃吸收面积及比表面积(P0.05),但对根长影响不显著(P0.05)。增施氮肥可显著促进苎麻根系体积与活力的增长,其中氮高效基因型苎麻H2000-03根系体积在12mmol·L~(-1)处理时达到最大,为未施处理的3.06倍,氮低效基因型苎麻册亨家麻根系体积在9mmol·L~(-1)时达到最大,为未施处理的2.38倍;而过量施氮则会导致指标下降,其中旺长期册亨家麻根系活力下降达67.5%。各性状的综合表现导致苎麻氮素回收率在9mmol·L~(-1)时达到最大值。氮高效苎麻H2000-03较氮低效苎麻册亨家麻具有显著较高的根长、根系体积、总吸收面积、活跃吸收面积,且能够随生长发育维持较高水平。但二者根系比表面积和根系活力没有显著差异,是其根系性状改良的重点。影响苎麻氮素回收率、地上部氮素累积量的关键时期为生长中后期,且关键因素为根量及根系表面特性。     

不同盐浓度下硅对高羊茅根系特征的影响

利用盆栽试验研究了不同盐浓度生境下硅对高羊茅(Festuca arundinacea)根系生物量和根系形态特征的影响。结果表明,在盐浓度0-300 mmol·L~(-1)的范围内,高羊茅根系生物量、根系表面积、根系体积、根系平均直径和根系总长均随盐浓度增加而呈降低趋势,高羊茅根冠比随盐浓度增加呈现先增加后降低趋势。硅对高羊茅根系生物量和根系特征的影响与盐浓度密切相关,当盐浓度≤150 mmol·L~(-1)时,硅显著提高了高羊茅根系生物量、根系表面积和根系总长(P0.05),说明硅在一定盐浓度下通过增加高羊茅根系生物量,改变根系形态特征,提高高羊茅在盐生境的生长能力。     

紫花苜蓿根系生物量垂直分布规律

本文综述了紫花苜蓿(Medicago sativa L.)根系生物量垂直分布的影响因子和若干自然区域内紫花苜蓿根系生物量的垂直分布及其规律。紫花苜蓿根系生物量垂直分布的影响因子包括土层厚度、地下水位、土壤特性、施肥、灌溉、刈割、混播、品种和生长年限。土层越薄、地下水位越高、土壤障碍(酸、碱、盐、粘重和紧实)越重,紫花苜蓿根系生物量在土壤浅层的分布比例越高。施(磷)肥会提高紫花苜蓿根系生物量在土壤深层的分布比例。灌溉对紫花苜蓿根系生物量垂直分布的影响,因灌溉定额、灌水定额和灌水频率的不同而异,降低灌溉定额可提高紫花苜蓿根系生物量在土壤深层的分布比例;降低灌水定额和提高灌水频率则提高其在土壤浅层的分布比例。随着刈割频率的增加,紫花苜蓿根系生物量在土壤浅层的分布比例逐渐提高。与禾本科牧草混播,使紫花苜蓿根系生物量在表土层的分布比例提高。不同品种紫花苜蓿根系生物量的垂直分布比例存在差异。随着生长年限增加,紫花苜蓿根系生物量在土壤深层的分布比例提高。一般而言,由浅至深,紫花苜蓿根系生物量逐层递减,而且,随着土层深度增加呈指数函数规律递减。通常情况下,紫花苜蓿根系生物量在0～30cm土层的分布比例在60%～90%之间,0～60cm土层为65%～95%。     

土壤容重对野生香根草幼苗根系形态及其生物量的影响

香根草因其具有发达的根系而被许多国家用于水土保持,但紧实土壤影响根系的生长,而土壤容重与土壤紧实度密切相关。为了掌握粤西野生香根草对紧实土壤的适应状况,用人工土柱研究了容重分别为1.20 g/cm³ (D_1.20)、1.35 g/cm³ (D_1.35)和1.58 g/cm³ (D_1.58)的土壤对其根系形态和生物量的影响。结果表明：1）随容重增大,根系和地上部生物量下降,根冠比降低,植株的根表面积、根长密度和根体积密度减小,而平均根直径增大。2）容重影响根系的空间分布,D_1.20和D_1.35处理的根系在上、下层分布较多,中间层分布少,表明粤西野生香根草具有深根型特性;高容重阻止根向下延伸,D_1.58处理的根系主要分布0～6 cm的土层内。3）D_1.20和D_1.35土壤的平均根直径随土层加深减小,而D_1.58的则增加。本实验结果说明粤西野生香根草能耐较紧实（D_1.35）的土壤,高紧实土壤（D_1.58）虽然限制其生长,但对表土层根系的分布影响小。并就容重对粤西野生香根草固土护坡的影响进行了讨论。     

大针茅根系构型对草地退化的响应

本研究对锡林郭勒典型草原区轻度、中度、重度和极度4个退化梯度草地中大针茅(Stipa grandis)根系构型进行研究。结果表明,1）根分叉数、根表面积和总根长3个参数是分析大针茅根系构型在不同退化程度草地中变化的主要指标,其中根分叉数对该变化的解释力最强,3个参数的累积贡献率为90.7%;2）从轻度、重度到极度退化程度的草地系列中,大针茅的根系构型小型化趋势明显;3）中度退化程度的草地中大针茅根系构型小型化特别明显;4）根系构型小型化最终导致整个植物体小型化,因此在群落退化演替进程中大针茅的建群种作用逐渐减弱并最终为其他优势种取代。     

硫对茶树根系活力与茶叶生长量的影响

茶树硫营养已成为茶叶产质量的潜在影响因子。虽然以前我国南方区域有施石膏的历史,一定阶段内缓解了硫素缺乏,但随着茶园尿素及含硫少或不含硫肥料的增施,硫在一定程度上抑制了茶叶产质量的进一步提高与改善。然而目前在茶叶生产与研究领域内硫没有得到足够重视。为了从生理角度阐明硫影响茶叶产质量的内在机理,本研究设置了硫肥盆栽处理,对茶树根系活力及茶叶生长量进行了相应的研究。