作物根系构型特征与水肥利用效率关系的研究

论述了作物根系构型特征与根系吸收、作物抗逆性和水分、养分利用效率的关系及影响根系构型的水肥因素,以为现代农业可持续发展提供借鉴。     

作物根系构型特征与水肥利用效率关系的研究

论述了作物根系构型特征与根系吸收、作物抗逆性和水分、养分利用效率的关系及影响根系构型的水肥因素,以为现代农业可持续发展提供借鉴。     

小麦根系构型及抗旱性研究进展

小麦是全球最重要的粮食作物之一,干旱是影响其生长发育最重要的非生物胁迫因子。根系作为作物获取水分和养分的重要器官,直接决定了作物对土壤水分的利用效率。近年来,越来越多的研究表明,根系构型在植物干旱胁迫响应中发挥了重要功能。本文综述了目前根系构型在调控小麦抗旱性方面的研究进展。首先概述了根向性生长,特别是根向重力性生长对植物根系结构的塑造作用,重点总结了目前挖掘到参与根系向重力性生长的相关基因及其分子调控机制,并阐述了根向性生长调控的根系构型是如何介导小麦对干旱胁迫的适应。除了根向性生长,根系的发育过程也参与了对植物根系构型的调控,并决定植物对干旱胁迫的适应能力,因此,本文进一步综述了在干旱胁迫条件下小麦如何通过调控根系发育来改变根系形态,包括增加根长、调控侧根数量和根毛密度等,来增强小麦对土壤水分的吸收和对干旱环境的适应;同时,系统总结了干旱胁迫条件下参与调控作物（尤其是小麦）根系发育的相关基因。此外,根系作为植物地下部分,其构型的解析一直是本领域研究难点,阻碍了对根系结构与植物耐旱性关系的进一步解析,因此,本文也归纳了目前可用于小麦根系二维结构和三维结构表型分析的技术。这些技术可测量...     

作物根系研究法最新进展

对近年来的作物根系研究法最新进展作了较为全面的综述,简要叙述了各方法的操作要点,分析了各方法的优点和使用对象。     

光对作物根系影响研究进展

对光照度、光质和光照时间对作物根系生长发育、形态结构、生理生化的影响进行了综述,并提出了光与作物根系关系研究领域的主要研究方向和关键问题.     

作物根系吸水的研究

对野外实测资料的分析，用非线性回归的方法，拟合了作物根系吸水的数学模型     

基于虚拟植物技术的冬小麦根系3D构型测试与分析

【目的】构建一套由硬件和软件集成且完整而适用的虚拟植物根系技术,定量描述稻茬田冬小麦根系的三维几何构型特征。【方法】自主设计制作“根系构型数字化仪”,该数字化仪为纯机械结构,分别设有一个水平回转臂、一个横向滑动臂和一个竖向滑动臂,回转臂与滑动臂都配有标尺,且3者的组合运动能保证测头在3D范围测取任一点的空间坐标。测量时将置于工作台的根区土壤按3-5 mm厚度逐层清除并进行根系构型数字化,从而测取田间小麦根系的真实空间拓扑数据,实现小麦根系实体构型的数字化。将实测的小麦根系构型数据导入Pro-E软件平台,利用软件的3D造型技术完成小麦根系构型的虚拟重构,实现计算机虚拟根系与实体根系的一致性。利用软件的分析工具对虚拟重构的小麦根系构型进行计算分析,定量小麦不同时期根系的三维空间构型、根系的土体空间搜寻能力、根系总长以及根系平均增长率等指标的变化,通过不同的指标反映田间土壤环境下真实小麦根系构型的时空动态。【结果】植物根系构型数字化仪能够提供＜1 mm的测试分辨率,操作使用方便,耐污染、抗干扰能力强,对工作环境要求不高,可满足作物根系三维空间几何构型测试要求,而使用Pro-E的小麦根系三维空间几何构型重构技术也便于根系构型的深度计算与分析。冬小麦的根系构型分析结果表明,该虚拟根系技术能够直观展示小麦生长期不同时间节点的根系构型状态特征及土体空间搜寻动态,根系构型图可以反映各时期小麦根系在土体中的纵深拓展和周向扩展状态。同一时期植株个体的根系构型变异性较大,越冬期小麦根系很浅,在返青及分蘖旺期小麦的根系迅速向深层土层中伸展,拔节期根系爆发迅速。【结论】由软硬件单元组构的虚拟植物根系三维空间几何构型的测试与分析方法是准确定量根系动态、根-土关系、根系拓扑特征、根系动态空间行为指标等作物根际生理生态行为的技术保障,其不仅直观展示了水稻土条件下冬小麦根系空间几何构型在不同时期的空间拓展状况,也能够定量根系构型的动态,因此能够满足作物根系三维空间几何构型分析的实用要求。     

作物根系性状的遗传学研究进展

介绍了作物根系性状的遗传学特性和遗传潜力,综述了根系性状数量遗传分析及遗传改良的研究现状。在此基础上,提出了作物根系性状遗传学研究主要方向。     

作物根系表型鉴定评价方法的现状与展望

根系是作物固定植株并吸收土壤水分和养分的主要器官,其表型特征直接影响作物的生产力和适应性。优化根系表型被认为是实现第二次“绿色革命”的重要途径之一。然而,根系的隐匿性、复杂性和可塑性极大地制约着根系表型鉴定效率,导致根系优化进程远远滞后于地上部器官。随着光谱成像、机器学习和三维重建等新技术的快速发展,根系表型鉴定方法逐渐由传统取样观测向原位、无损、自动化检测转变,评价依据由二维形态指标向立体构型参数拓展,促进了根系表型鉴定效率大幅提升,根系表型数据快速增长。与此同时,海量数据也带来了信息冗余及利用率低等问题,对根系表型研究提出了规范化和共享化的时代新要求。本文概述了现行主要根系表型鉴定方法的原理和技术要点,从精准度、通量和成本等方面对不同方法进行系统比较,并从使用许可、运行平台和分析方式等方面对常用根系表型量化软件进行归纳总结;进一步提出今后重点研究方向,即开发高效的田间根系表型鉴定方法,建立根系可塑性鉴定评价技术体系,加强根系解剖结构的鉴定和利用,强化分子检测技术在根系表型鉴定中的应用,推进根系表型鉴定技术规范化和数据信息共享化,以期为合理选用和改进作物根系表型鉴定评价方法提供参考,促进作物根系改良。     

不同土壤温度对玉米苗期根系构型的影响

为探明不同土壤温度对玉米苗期生长发育的影响,以‘郑单958’为材料,采用新型土壤增温设备进行盆栽试验,在玉米苗期分别设置25.0(CK)、27.5(T₁)、30.0(T₂)、32.5(T₃)和35.0(T₄)℃5个土壤温度处理,持续处理10 d,测定玉米苗期根系形态、拓扑结构以及各径级根系构型等参数。结果表明,与25.0℃(CK)相比,27.5℃的土壤温度处理可使玉米苗期的根系长度、根系表面积、根系体积、分枝数、根尖数和分形维数均显著增加;随着温度的持续增加,增温对根系的生长发育逐渐产生显著的抑制作用,土壤温度达35.0℃时,上述6个指标均显著降低。土壤温度<30.0℃时,土壤温度的升高导致细根(≤0.5 mm)长度、表面积和体积占总根系的比例均显著升高,在30.0℃的土壤温度下,细根长度、表面积和体积分别占总根系的84.00%、64.79%和31.89%。当土壤温度升至35.0℃时,细根长度、表面积和体积占比均显著降低,而中等根(0.5～1.0 mm)和粗根(>1.0 mm)的占比均显...     

多年生黑麦草根系构型对不同降水量的响应

以多年生黑麦草为试验材料,研究其在模拟小雨(24 h降水量为0.1~9.9 mm)、中雨(24 h降水量为10~25 mm)、大雨(24 h降水量为25~50 mm)3种降水量下根系构型对水分胁迫的响应。结果表明:在胁迫周期内,多年生黑麦草的根总长、根表面积、根体积、根平均直径在CK组(60%小雨降水量)、A组(小雨降水量)、C组(大雨降水量)下均呈先上升后下降的趋势;B组(中雨降水量)下的根长、根表面积、根体积、根平均直径、根分叉数在胁迫全程无下降趋势,各形态指标均显示其生长状态良好。根冠比、比根长、根干质量密度等指标虽然在不同处理组下变化不同,但B组(中雨降水量)水分处理下指标优于其他处理,生长情况稳定良好,从长势看也较适合草坪草的生长。综上所述,多年生黑麦草根系最适宜的生长环境为模拟中雨胁迫,即24 h降水量10~25 mm。     

内蒙古草地常见轴根型植物根系构型参数的研究

采用WinRHIZO 2009根系分析系统获取100种内蒙古草地常见轴根型植物的根系参数,并对数据进行分析,得到如下结论:1、相关性分析得到在草地轴根型植物的各根系参数中,根系总体积与平均直径的相关性极显著;根尖数与分叉数具有显著相关性;由主成分分析和因子分析得到,根平均直径和根分叉数是影响轴根型植物根系构型的关键因素;2、通过分析得到了轴根型植物根系总体积的经验计算公式,为轴根型植物根系的应用性研究提供基础性数据.     

作物根系结构对干旱胁迫的适应性研究进展

干旱是影响植物生长和作物产量的重要环境因素,全球性的气候变化更加剧了干旱胁迫对作物生产和粮食产量的影响。根系是植株吸收水分的主要器官,它能够调节自身生长发育和对水分的吸收和运输从而对干旱胁迫产生适应性,因而根系在作物适应干旱缺水环境中发挥重要作用。从根系构型和根的解剖结构两方面总结了作物根系形态结构对干旱胁迫的适应性研究进展,并分析了目前根系结构研究方法的现状,指出通过研究方法和技术手段的进步和创新,实现根系表型特征全面、快速和精准鉴定将是未来的发展趋势,这将为抗旱节水作物品种的筛选和评价提供理论指导。     

不同林龄胡杨克隆繁殖根系分布特征及其构型

以中龄林和成熟林胡杨为研究对象,采用挖剖面和根窗的方法,研究胡杨繁殖根系分布、根系构型,以及胡杨根蘖与繁殖根系构型之间的关系。结果表明:(1)细根(d<2 mm)的根长密度、根表面积密度,随深度增加呈现指数函数分布;(2)中龄林细根的根长密度、根表面积密度在0-90 cm各层都是显著大于成熟林的对应指标(P<0.05),成熟林的中等粗根(5 mm<d<20 mm)、粗根(20 mm<d)根长密度及根表面积在深层(70-90 cm)和中浅层(40-50 cm)都显著大于中龄林的对应指标(P<0.05);(3)在中龄林中,根表面积、根分枝数、根分形维数及平均分枝角度是分析根系构型的主成分因子,而在成熟林中,根体积、根分枝数及平均分枝角度是分析根系构型的主成分因子;根系各径级的主成分分析显示1-2 mm各个径级对根系表面积和根体积影响显著;(4)两种林龄繁殖根系上的不定芽及分蘖株数均无显著差异(P>0.05),且两种林龄的一级侧根数、分枝角度亦无显著差异(P>0.05);(5)对比两种林龄不同根序上的根蘖芽发现,二级根上不定芽个数均是同组一级根上不定芽个数的3-4倍;基于以上对胡杨根系的功能权衡的分析,得出:细根对胡杨根系构型有重要的影响,在胡杨根系功能权衡中扮演重要角色。     

锡矿山重金属污染区小飞蓬根系构型的差异

为了评估小飞蓬应用于修复锡矿山土壤重金属的潜力,本研究对锡矿山不同重金属污染程度地区小飞蓬根系的构型进行了初步研究。通过小飞蓬样本的根系平均长度、表面积、体积、直径、根的连接数、节点数、根尖数、分叉数等指标变化来探究锡矿山不同重金属污染区小飞蓬根系构型的差异。结果表明,小飞蓬在锡矿山重金属污染区表现出较强的适应性和耐受性,可通过改变根系生长和构型来响应土壤重金属的胁迫,即小飞蓬在锡矿山污染土壤的植物修复领域具有潜在的利用价值。     

不同施氮处理对平邑甜茶根系构型的影响

以平邑甜茶(Malus hupehensisRehd.)实生苗为试材,在沙培条件下研究供氮变化对平邑甜茶幼苗根系生长的影响。结果表明:1 mmol/L NO3-处理的植株茎叶生物量及根系生物量均达到最高水平,分别比对照增加116.7%和38.5%;对侧根生长而言,侧根长度与侧根数量也在1 mmol/L NO3-处理时最高,分别比对照增加168.9%和100.9%;但超过1 mmol/L后随浓度升高持续下降;NH4+处理的以上各指标表现相同的趋势,但相同供氮浓度时,NH4+处理的低于NO3-处理。对主根而言,氮素供应能明显促进主根生长,但各浓度处理间差异不显著。采用肥料袋控缓释方法研究氮素对平邑甜茶根系生长的影响,结果显示局部供应NO3-与NH4+均能显著增加侧根密度。     

根系分泌物的生态效应与作物连作障碍关系研究进展

从导致作物连作障碍的主要因素——土壤理化性质恶化、土壤生物学环境恶化和化感作用出发,简要综述了根系分泌物与这3大因素之间的关系,并对连作障碍的防控措施进行了简述和展望,以期为作物连作障碍研究提供参考。     

作物根系原位观测识别新方法综述

根系是植物从土壤中获取养分和水分并支撑植物体的重要器官,由于根系的复杂形态及土壤的不透明属性使得对其观测困难,缺乏有效的原位根系观测方法已成为深入研究植物根系的技术瓶颈。文章从根系观测技术和根系识别算法两方面分别进行了综述。在观测技术方面,主要对微根管观测法(二维根系观测法)和计算机层析成像法(根系三维构型观测方法)及其优缺点进行了综述。在根系识别算法方面,对根系二位形态识别算法和三维构型识别算法进行了分析,指出了算法的优点和局限。最后,在对两类观测识别技术深入分析的基础上梳理出自然土壤介质下根系三维构型原位观测识别技术(计算机层析成像法)是根系定量化研究未来的发展趋势。     

根系分泌物的生态效应与作物连作障碍关系研究进展

从导致作物连作障碍的主要因素——土壤理化性质恶化、土壤生物学环境恶化和化感作用出发,简要综述了根系分泌物与这3大因素之间的关系,并对连作障碍的防控措施进行了简述和展望,以期为作物连作障碍研究提供参考。     

植物根系研究进展

根系是植物吸收水分、养分的重要器官。根系的生长发育以及活力直接影响着植物体地上部的生长发育、营养状况。本文从根系构型研究、生理生化、细胞学以及分子生物学等四个方面着手,总结、分析了根系研究的最新进展,并对以后根系的研究重点内容进行了展望,旨在为植物根系研究和作物遗传育种提供参考。