土壤干旱对冬小麦幼苗根系生长及生理特性的影响

盆栽试验研究了土壤干旱对冬小麦幼苗根系生长及生理特性的影响。结果表明,随干旱胁迫的加剧,幼苗总根数、根系总长、根系体积、根系干重、根水势、根相对含水率、根系脱水速率和根系活力均降低,根冠比、饱和亏、可溶性糖含量、脯氨酸含量、质膜透性、MDA含量以及SOD、POD活性均呈增加趋势。表明干旱胁迫下冬小麦幼苗可通过改变生物量分配策略而提高根比重,并通过改变根系内部的生理变化以提高其抗旱性。     

沙棘根系的生物学特性与造林地选择

沙棘有很强的根蘖能力,其根系具有类似水生植物根系的解剖特征,地上部分又有旱生植物的特征,所以沙棘应属中生植物;沙棘根系有很强的生物学可塑性,对林地的水分状况会产生明显反应;在植株个体发育早期,多在生长较慢的侧根上形成具有多种功能的根瘤。沙棘造林,应充分考虑其根系生物学特性和解剖特征,根据经营目的选择相应的造林地或采取整地措施改地适树,满足其水分要求。     

尿素营养斑对小麦苗期根系生长和微域分布的影响

营养斑(Nutrient patch)在土壤中普遍存在。为了摄取养分,植物主动发生生理和形态方面的变化以适应土壤养分分布呈现斑块状这一特性,目前是植物生态学理论的重要议题之一。试验采用自制容器,模拟不同的尿素斑块(对照、尿素混施与尿素条施),观察小麦苗期根系对不同尿素肥斑的响应。结果表明:在尿素混施处理中,小麦根系的微域分布与土壤中铵态氮、硝态氮的微域分布相对应,均呈对称状;而在尿素条施处理中,因此小麦根系与土壤铵态氮、硝态氮的微域分布均呈非对称状,因为营养斑附近集中分布了大部分的氮,过高的氮含量对小麦根系生长造成胁迫,因此小麦的根系形成了背向营养斑生长的微域分布特征。总之,尿素肥斑对小麦根系的生长产生一定的影响,并且根系微域分布是与营养斑内铵态氮、硝态氮分布存在一定的对应关系,这对进一步研究施肥方法对肥料利用率的影响奠定了理论基础。     

根域容积对藤稔葡萄幼树生长及营养元素吸收的影响

高密度栽培下果树的根系生长会受到抑制,根系的竞争使地上部生长发育改变,促进早果和丰产[1].研究表明,葡萄等多种果树限制根域对促进开花、提早结果和提高果实品质等方面有良好效果[2-3].采用根域限制技术,控制根系使其生长在一定的容积内,提高根系的密度,可以使肥水供给有的放矢,但有关根域限制与根系的营养吸收的关系报道不多.为此,开展根域容积对葡萄的根系矿质元素吸收的影响和根域限制作用机理的研究,为葡萄栽培管理和施肥提供依据.     

钾肥对冬小麦根系营养生态的影响

在国家紫色土肥力与肥料效益监测基地上 ,研究了钾肥对冬小麦根系营养生态的影响。结果显示 :在N、NP基础上增施钾肥明显提高冬小麦根系钾素含量 ,增大根表面积 ,提高根系活力和根干物重 ,促进根系生长 ,增加深土层 ( 4 0～ 10 0cm)根系的生态分布 ,改善根冠比。根系活力、深层根量、根长、根表面积和根干物重等与冬小麦籽粒产量显著相关 ,达到显著或极显著水平 (相关系数r分别为 0 92 6 、0 86 5 、0 84 6 、0 893 、0 996 ,r0 0 1=0 874 ,r0 0 5=0 75 4 ) ,由此可见 ,钾素营养对冬小麦根系营养生态的改善有利于小麦籽粒产量的提高。     

结构与功能反馈机制下根系生长向性模拟

借助于根系生长发育的功能-结构模型,模拟了根系生长的向地性、向水性与向肥性。研究中采用Voxel体元对根系生长的土壤区域进行离散化,并设定各Voxel元8个顶点的土壤含水量、养分浓度;采用根系功能-结构模型描述了不同生长周期下根系在三维土壤空间的生长;采用空间碰撞检测技术,确定各根元所占据的Voxel元,并以根元中点坐标与其所占据的Voxel元的各顶点距离倒数作为权重,计算根元生长区域的土壤平均含水量与养分浓度;利用三基点阻力法,计算得到土壤含水量、养分浓度对根元库强的校正系数,重新计算当前周期下根系可利用的生物量在组成根系的各根元中的分配,并调整根元的生长方向。最后,在设定的不同土壤含水量与土壤养分分布情景下,模拟了根系的空间生长与分布。模拟结果显示借助根系的功能-结构模型,在特定的情景下,能够模拟根系生长过程中的向地性、向水性与向肥性。根系在空间生长是一个复杂的过程,在特定的条件下,能够通过一定的农业措施,如灌溉、施肥,改变其空间生长与分布,使得作物高效地利用土壤水分、养分资源,从而实现可持续发展的生态农业     

极端干旱地区葡萄根系吸水数值模拟

研究成龄葡萄根系分布与吸水特征及耗水规律,能够为制定成龄葡萄灌溉制度、提出丰产与节水相协调的成龄葡萄田间水分管理模式和创建成龄葡萄水分高效利用技术体系提供技术支撑。该文在分析灌溉条件下葡萄吸水特征的基础上,建立了一维非饱和土壤水分运动的无网格数值模拟模型,并依据实测葡萄根系分布特征,获得了葡萄一维根系分布函数,将其与不同的经验根系分布函数应用于数值模型进行动态模拟。通过模拟值与土壤水分实测值的比较分析,结果表明,不同根系分布模型下土壤水分模拟差别不大,相对误差均在1%以下,但相对于其他根系分布,指数根系数分布模拟值与实测值的误差较大,因此,认为拟合的根系分布函数和无网格数值模型能很好的模拟极端干旱地区葡萄根系吸水和土壤水分运动,且在缺乏实际根长分布数据的条件下,线性根系分布和分段根系分布都可反映葡萄实际根系分布,为利用简单一维根系分布模型分析不同灌溉条件葡萄吸水特征提供参考。     

黄土丘陵半干旱地区柠条根系的研究

柠条是黄土丘陵地区造林的主要灌木树种,其根系属轴根型分孽类型。根系较发达,2—4年生根深1.5—4米,根幅1—3米。根量主要分布在50厘米深的土层内,随年龄增长由柱状分布逐渐变为锥状分布。柠条根系的可塑性较大,在不同立地条件下,生长发育的情况差异较明显。这主要决定于土壤结构、肥力和水分状况,整地方式和质量也有直接的影响。柠条根系与地上部分的生长有一定的相关性,2—4年生柠条根长为株高的5—6倍,根重与株重比随生长年限的增长而降低。     

渭北黄土高原不同立地上刺槐根系分布特征研究

采用土钻法对渭北黄土高原地区的主要造林树种刺槐的根系分布特征进行了调查研究。结果表明 ,不同立地上的刺槐根系分布特征具有明显的差异 ,阳坡立地上的根系密度和生物量均小于阴坡立地 ;不同林龄根系分布在深度上没有明显的差异 ,但是其根系的生物量和根系密度具有明显的差异。不同立地上刺槐的根系消弱系数 (root extinction coefficient)β值之间也存在明显的差异。阴坡立地的β值均在0 .982以上 ,而阳坡立地上的β值则一般小于 0 .982 ,说明阴坡立地上的刺槐根系分布深度要大于阳坡立地。其细根 (Φ <1mm )的分布深度大于较粗根系 (Φ <3mm )的分布深度 ,有利于刺槐对深层土壤中水分、养分的吸收 ,适应干旱环境 ,促进地上部分的正常生长     

西南山区云南松根土复合体力学特性及其对浅层坡体稳定性的影响

[目的] 探究西南山区云南松根土复合体力学特性及其对坡体稳定性的影响，为该区浅层滑坡机理认识，识别预警与防治等提供理论基础与数据支持。 [方法] 以四川省凉山州中研究极为缺乏且与浅层滑坡密切相关的云南松根系为研究对象，开展根土复合体抗剪强度试验和FLAC 3D边坡安全系数数值模拟，探究了不同根系密度、根系分布方式与土壤含水量组合下乔木根土复合体的力学性质及浅层边坡稳定性。 [结果] 较高的植物根系密度可明显提高土体的抗剪强度，与素土相比，黏聚力、内摩擦角提高比例分别高达45.5%，9.6%。然而，根径与根系抗拉强度却呈显著的幂函数负相关关系(p＜0.05)，根径低于2 mm的细根抗拉强度最强；同时，乔木根系水平或垂直分布方式下，土壤含水量的增加均会降低土体的抗剪强度，不利于边坡稳定，而乔木交错分布最有利于提高土壤的抗剪强度和边坡稳定性。 [结论] 乔木根系的高密度发育，复杂交错分布，细根丛生等特点对提高根土复合体抗剪强度与边坡稳定性具有重要作用，适度地增加边坡植被覆盖是控制浅层滑坡发生的重要措施之一。通过评价地质灾害多发区不同条件下乔木根系护土固坡效应，可为震后地质活跃区开展生态修复提供理论支持。     

黄土高原半干旱区沙棘根系特性与土壤水分动态研究

本文论述了吴旗飞播区5～13龄沙棘根系形态、生长发育、产量及根蘖特性。可以看出,沙棘根系有适于半干旱黄土区的生物生态学特性。沙棘根系发达,在梁峁坡垂直根深3～8m,可吸收深层储水。根系,特别是水平根主要分布于地表1m土层内,可接纳雨季补充地面的水分。活性根在地表1m土层内及根系向下延伸新达的吸水层分布较多,这样增强了沙棘根的生命力。沙棘根蘖力强,串根面积大。沙棘的根系特性给自身创造了良好的水分生态环境,使沙棘适应性强,分布广,具有较高的水土保持效益。作者还系统分析了沙棘与对照荒山土壤水分年动态变化,可以看出沙棘随林龄增加深土层水分严重亏缺。但从12龄与13龄沙棘看出,由于其林冠层,林下草被层、枯落物层和根系层形成了良好的森林生态结构,保水固土力增强。因而0～60cm土层含水量可补充到田间持水量50%～80%,持水力超过荒山。另外还对沙棘播区立地条件选择、播种密度、沙棘林抚育管理技术进行了探讨,以提高土壤水分。     

钾素营养对水稻根系生长和养分吸收的影响

本文研究了大田和盆栽试验中钾素营养对水稻根系形态、活力及其对养分吸收的影响。试验结果表明：（１）在氮磷肥的基础上施钾能促进稻根的生长；（２）土壤供钾潜力、钾肥种类和水稻品种的吸Ｋ特性均影响根系的生长；（３）在缺钾的酸性土壤上，吸钾强的品种，施钾的促根效应最为明显；（４）施钾能增加小于０．２ｍｍ的细根量，提高稻根的再生能力，影响Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ等营养元素的吸收及其在地上和地下部分间的分配；（５     

超高产夏玉米根系时空分布特性

比较不同产量水平夏玉米品种根系时空分布的差异,探讨超高产夏玉米品种的根系时空分布特性,为制定高产栽培管理措施提供依据。以超高产夏玉米品种登海661（DH661）为试材,普通品种郑单958（ZD958）为对照,在大田条件下采用土壤剖面取样方法研究了超高产夏玉米DH661与ZD958根系时空分布的差异。在整个生育时期,超高产夏玉米DH661根系干重、根系TTC还原强度、根系TTC还原总量、根系总吸收面积及活跃吸收面积均显著高于ZD958（P0.05）,且抽雄后DH661根系干重、吸收面积及活跃吸收面积在60200 cm土壤深层中所占比例显著高于ZD958（P0.05）,表明DH661的根系在土壤深层分布多,与土壤接触的有效面积大,生育后期仍保持较高的根系活力,对养分的吸收转运能力强。超高产夏玉米DH661具有发达的根系,且土壤深层根系数量多,根系活力高,有利于吸收深层土壤中较多的水分和养分。与土壤接触的有效面积大,对养分吸收转运能力强,有利于根系获得较多的营养物质,促进地上部光合性能的提高,为地上部籽粒的充实提供保障。     

施钾方式对高产春玉米根系分布及其活力的影响

[目的]探讨施钾方式(一次性施入和钾肥后移)对高产春玉米根系特性的影响,为高产春玉米钾素养分调控提供理论依据。[方法]以金山27玉米为供试品种,2个施钾水平(K2O 150和300kg/hm2)及施钾后移处理下,测定不同生育时期各土层根系干物质重、根系活力及其酶活性,成熟期测定根条数、根幅。[结果]300kg/hm2施钾水平与150kg/hm2施钾水平相比,各土层根系干重增加,尤以吐丝前0—20cm土层为根干重增加幅度最大,20—60cm土层根干重占总干重比例减小,尤以乳熟期为甚;各土层根条数、最大根幅增加,最大根幅下移;各生育时期各土层根系活力、超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性随施钾量增加而增加,丙二醛(MDA)含量下降。相同施钾水平下,施钾后移各生育时期0—60cm各土层根系干重减小;0—20cm土层根干重占总干重比例增加;最大根幅、根条数及最大根幅深度均减少,且随土层深度增加差异增大;各土层根系活力、SOD酶活性和POD酶活性降低,MAD含量增加。[结论]300kg/hm2施钾量较150kg/hm2施钾量促进玉米根系生长,且延缓根系衰老,尤其可促进深层根系的生长;同一施钾水平下,施钾后移则促进作用不明显,甚至降低了根系的干重。     

青藏高原东北部黄土区草本植物根系加筋土的抗剪特性

为了分析草本植物根系加筋土的抗剪特性,以青藏高原东北部黄土区生长时间为1a的芨芨草根系作为加筋土的筋材,通过将根系加筋土试样制成9组不同含根量的扰动试样,进行了直剪摩擦试验。结果表明,当含根量与含水量一定时,根系加筋土的抗剪强度与剪切面上的法向压力呈正比,抗剪强度随垂直压力的增加基本呈线性增大;当根系加筋土含水量与垂直压力一定时,抗剪强度随含根量的增加而呈增大趋势,其黏聚力c和内摩擦角φ均有不同程度的提高,c值明显增加,且c值与含根量之间呈指数函数关系,φ值变化不大;在20.5,61.5,102.5,和143.5kPa这4种垂直压力下,根系加筋土抗剪强度和含根量之间均呈指数函数关系。说明供试种芨芨草根系可以显著提高试验区土体的抗剪强度,同时有助于增强坡体稳定性。     

基于生长函数的大豆根系生长的三维可视化模拟

植物的可视化模拟与仿真能为植物生长研究提供直观、迅捷的科学研究方法.植物根系在生长介质中的三维空间造型与分布,对水分养分的利用具有十分重要的作用.为了避免植物根系生长环境的不可见性和次要因素的影响,定量地直观地研究根构型的适应性变化,将植物根构型的多个生长函数和植物根系的形态发生模型耦合起来,结合可视化方法,建立了植物根系生长的三维可视化模拟系统.以大豆根系为研究对象,根构型的生长函数采用前期研究已获得的三次多项式形式;形态发生模型采用微分L系统理论编译其生成规则;可视化方法采用一系列连接在一起并平滑处理的圆台代表根轴.系统设计成只需输入三次多项式形式的生长函数的系数,就可直观地、连续地、可控地获得该根系生长的可视化图形和根构型几何参数.     

基于Hydrus-1D模型的玉米根系吸水影响因素分析

为探索土壤质地、植物生长状况和气象条件对不同土壤水分条件下根系吸水速率的影响机理,该文以相对根吸水速率与土壤含水率的关系衡量土壤水分有效性,利用Hydrus-1D模型模拟了3种土壤（壤黏土、黏壤土和砂壤土）中不同玉米生长状况（包括叶面积指数、根系深度和根系剖面分布）或蒸发力条件下根系吸水速率随含水率的动态变化,确定了不同条件下根系吸水速率开始降低的临界含水率。结果表明：土壤质地、植物的叶面积指数和根系分布及大气蒸发力都对根系吸水动态曲线的临界含水率有一定影响,其中根系深度和根系分布形状还影响根系吸水速率与含水率关系曲线的形状,但在3种土壤中,根系吸水速率的动态变化对植物生长和大气蒸发力的响应不同。总体而言,3种土壤临界含水率的大小是壤黏土＞黏壤土＞砂壤土;临界含水率随大气蒸发力的升高而升高,随根系深度和深层根系分布的增加而降低;各因子对玉米根系吸水影响程度的大小是土壤质地＞根系分布形状＞根系深度＞大气蒸发力＞叶面积指数。     

不同土表管理措施对梨树根系分布特征的影响

梨树根系在土壤中的分布状况直接影响施肥的效果,采用壕沟法研究不同土表管理措施下梨树根长、 根表面积、 根体积和不同径级根系特征指标的水平及垂直分布。结果表明, 1）梨树根系水平方向主要集中在距树干3090 cm范围内,垂直方向主要集中在2060 cm土层中; 2）行间种植三叶草与覆膜处理下梨树根长、 根表面积、 根体积均高于清耕对照; 3）3种土表处理下,不同径级根系间都以0~1 mm径级根长、 根数量最多,根体积最小,以1~3 mm径级根表面积最大。行间三叶草处理下总根长、 根表面积最大,根体积最小。因此建议梨树施肥在水平方向距主干3090 cm, 垂直深度2060 cm土层为宜,可促进梨树根系的生长,又可提高肥料利用率。     

不同立地条件下野生荆条与胡枝子根系生长特性的比较研究

根系分布特征有着特殊的生态意义,它反映出植物适应和改变环境的功能.采用土钻法研究了野生荆条与胡枝子在两种坡度(12°与28°)和两种坡向(阳坡与阴坡)立地条件下根系生长特性.结果表明,根系直径d≤1 mm有效根系荆条高于胡枝子,且阳坡明显高于阴坡;d＞1 mm根系生物量,在阳坡两种坡度及阴坡12°条件下,胡枝子均高于荆条,而阴坡28°条件下则相反;在阳坡和阴坡两种坡向条件下,距主干0.2 m处和0.4 m处,胡枝子d＞1 mm的根密度均大于荆条,而d≤1 mm的根密度明显小于荆条,表明水平方向荆条的有效根系生长强于胡枝子;两种灌木根系的垂直分布主要集中于0-60 cm内土壤中,d＞1mm根密度的大小次序为胡枝子(阳坡)＞荆条(阳坡)＞荆条(阴坡)＞胡枝子(阴坡),d≤1 mm根密度的大小次序为荆条(阳坡)＞荆条(阴坡)＞胡枝子(阳坡)＞胡枝子(阴坡).     

水稻根系生长对不同氮形态响应的动态变化

土壤养分供应变异很大,植物根系生长对这种养分变异的响应非常敏感.为了探索水稻根系生长对N素供应响应的动态变化规律以及这种适应性变化与水稻N效率之间的关系,采用水培方法,以两个苗期不同N效率水稻品种桂单4号和南光为研究材料,比较了不同铵硝比、不同浓度NH4、不同浓度NO3-和不同浓度NH4NO3对水稻根系构型参数的影响.结果表明:NH4 和NH4NO3供应显著降低了总根长、总根表面积和总根体积,且有增加平均根直径的趋势;而NO3-供应在0～1 mmol/L浓度范围内,增加了总根长、总根表面积和总根体积,降低了平均根直径,但当NO3-供应超过1 mmo1/L后,NO3-却有降低总根长、总根表面积和总根体积的趋势,对平均根直径没有明显影响.苗期N高效基因型桂单4号总根长和总根表面积在各种N素营养条件下均显著高于N低效基因型南光.上述结果表明,NH4 和NH4NO3都抑制了水稻根系生长,而NO3-为低浓度诱导、高浓度抑制根系生长,根长和根表面积,对提高水稻N效率贡献较大.