新疆短合植物根系特征与立地条件的关系

对早春短命植物根系和立地条件的研究表明：早春短命植物的根系大都分布在土壤浅层;４月份是其根系发育的主要阶段。生境条件对短命植物根系的分布有明显影响;同种植物的根系类型会随生境条件的改变而变化。土壤类型和土壤水分条件是环境因子中影响根系发育及根系类型分布的主要因素。     

油料向日葵根系生态与生理特性分析

长期以来对作物地上部分的结构功能和叶光系统进行了大量研究,对向日葵的根系发育规律的研究相对较少,盐渍化地区向日葵根系发育规律的研究就更少。为了有效地研究油料向日葵根系吸水过程和根系分布的关系,本文对向日葵根系生长发育规律和根系密度分布进行研究。     

水、氮调控对夏玉米根系特性的影响

采用土柱模拟试验研究了水、氮调控措施对夏玉米根系生长状况及其与籽粒产量之间的关系.结果表明:水分对根系干重、根系活力、根系表面积的影响较氮肥大;根系干重随土层深度增加而减小,0～ 10 cm土层尤为明显;0～20 cm根系密度较高,根系密度随土层深度增加先减小后上升;根干重和根系密度随施氮量增加而降低,根冠比基本呈减小趋势;氮肥能提高玉米根系活力.根干重、根系密度、根表面积和根系活力与籽粒产量和玉米地上部分干物质量均呈极显著相关关系;根冠比只与地上部分相关;根表面积和根系活力之间呈极显著相关关系;根系活力和根系吸氮能力对玉米生长和籽粒的形成有很重要的作用,存在显著正相关性.     

土壤表土中植物根系影响其抗蚀性的模拟降雨试验研究——以张家口试验区为例

土壤中植物根系的存在可以增强土壤的抗蚀性,溅蚀量、贯入深度和被崩解的情况等都是土壤抗蚀性的反映。通过对人工添加根系、固有根系和缺少根系三种不同土壤类型,进行的溅蚀、贯入和崩解试验,发现具有植物根系的土壤,其崩解速率远比少根系或缺少根系的土壤为慢,而根系的多少则似乎与溅蚀、贯入不存在明显的关系,后者更多地取决于土壤的颗粒组成特性。     

优化作物根系构型,发展生态农业——2017年作物根系与根际互作国际研讨会综述

2017年10月在西北农林科技大学举行了“作物根系与根际互作国际研讨会”,会议主要讨论了作物根系与根际互作研究的理论、方法与应用。本文系统地总结了此次会议6个专题的研究进展：（1）作物根系对逆境胁迫的响应;（2）作物根系构型与功能;（3）根系营养元素的吸收与利用;（4）根际互作及其分子机制;（5）根际微生物;（6）根系研究方法及模型。会议涉及的主要成果有：改良的根系构型（小根系）是提高干旱地区作物产量的重要因素;旱地作物进化（人工选育）原则;提出作物根系可以利用根、土壤和微生物之间的相互作用提高营养物质利用效率;为盆栽植物根系研究开发了半水培表型系统（Semi-Hydroponic Phenotyping System）;在作物抗逆胁迫的分子机制方面取得了进展,找到了一些调节根系构型、耐旱和抗洪性的关键基因,如GmPT家族基因可以调控根系构型和根瘤数目;探索有关研究作物根系构型的方法,改进了三维数字化方法并利用数据建立模型进行作物根系的三维可视化建模,进而监测作物营养条件。目前对作物根系和根际互作的研究主要侧重于优化根系构型,获得高产、高效和可持续的生态农业发展,其中应用型和多学科交叉研究比重较高,未来作物根系研究将朝着“多学科交叉的应用型研究”方向发展。     

新疆短命植物根系特征与立地条件的关系

对早春短命植物根系和立地条件的研究表明:早春短命植物的根系大都分布在土壤浅层;4月份是其根系发育的主要阶段.生境条件对短命植物根系的分布有明显影响;同种植物的根系类型会随生境条件的改变而变化.土壤类型和土壤水分条件是环境因子中影响根系发育及根系类型分布的主要因素.     

玉米大豆条带间作根系分布模式

在土壤剖面上冲洗根系,观测玉米/大豆条带间作模式下根系的生长分布及动态变化规律;使用二次曲线和修正的Logistic函数拟合根系下扎深度和侧向伸展距离与播后天数(DAS)的关系;引入根系的相对侧向伸展距离(RLD)与相对深度(RD)两个概念,将根系下扎深度和侧向伸展距离归一化,利用高斯函数拟合RLD与RD的关系,建立根系分布函数.结果表明,该根系分布函数对玉米大豆间作模式下的根系生长分布状况有很好的模拟性.     

华北土石山区四种常见乔木根系的形态研究

以华北土石山区四种常见乔木的根系为研究对象,采用全挖法,从根长、根径、土层深度和生物量等方面进行比较,并计算了四个树种随土壤深度变化的累积根系长度百分比,利用Sketchup Pro 8软件建立了各根系的形态模型。结果表明:四个树种根系长度差别较大,总长度大小顺序依次为白桦>落叶松>蒙古栎>油松;不同树种不同径级根的差别较大;各树种根系垂直分布范围集中在0～60cm的土层中,在60cm以下的土层中分布很少。研究中四个树种拟合的β值都在0.960-0.970之间,根系垂直分布方式都显示出深根型根系轮廓。用软件模拟出的根系形态较接近实际。     

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。     

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。     

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.     

烟草根系分泌物对烟草健康的影响

植物根系分泌物是植物生长发育过程中根系分泌到土壤环境中的一些有机化合物，是植物、土壤相互作用和物质周转中重要的物质。研究根系分泌物对了解根际生态系统物质循环、能量交换、信息传递等具有重要的意义。介绍烟草根系分泌物的概念、种类以及对烟草自毒作用的影响等，提出调控根系分泌物、克服烟田连作障碍的相关技术方法。     

不同土地利用类型植物根系与土壤抗蚀性关系研究

对紫色土四种土地利用类型耕层土壤中植被根系分布特征进行量化分析,并在此基础上揭示根系分布与土壤抗蚀性评价指标的内在关系,以明确根系对土壤抗蚀性的影响机理.结果表明:小径级根系特别是径级＜1 mm的根系对于＜0.25 mm土壤团聚体形成和＜0.5 mm土壤团聚体形成均有促进作用;＜0.5 mm的根系长度与结构体破坏率、团聚状况、＜ 0.001 mm颗粒含量和＜0.01 mm颗粒含量均显著相关;竹林地根系含量最为丰富,＜0.5 mm根系平均长度值最大,土壤团粒结构最好,其抗蚀性最强,传统农耕地根系稀少,其抗蚀性最差.     

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。     

风沙土区黄柳根系及其碳储量分布特征

以内蒙古敖汉旗风沙土区15 a、25 a和35 a林龄的黄柳(Salix gordejevii)林为研究对象,分别设置3个样地,采用分层分段挖掘法,测定不同土层、土段的根系生物量、含碳率,计算根系碳储量,分析不同林龄黄柳根系及根系碳储量分布特征变化。随着土层深度的增加,黄柳根系生物量呈现先增加后减少的趋势,主要分布在0~100cm土层,均占根系总量的80%以上;15 a、25 a和35 a生黄柳根系总生物量分别为516.50、4 448.60 g·株~(-1)和7 257.7 g·株~(-1),随着林龄的增加,黄柳根系生物量呈增长趋势。根系碳储量分布特征呈梭形,15 a、25 a和35 a生黄柳根系总生物量分别为30.81、158.56 g·株~(-1)和229.9 g·株~(-1);随着林龄的增加呈增加趋势。     

毛乌素沙地沙柳与柠条根系分布特征对比

采用土柱法对毛乌素沙地沙柳与柠条的根系进行了研究。研究表明:沙柳与柠条均为主根型植物,沙柳的水平根更为发达。三年生沙柳根系水平分布在距树基160cm范围内的土层中,距树基0～40cm范围内根系分布最多,占总根量的78.73%;柠条根系水平分布在距树基60cm范围内的土层中,占总根量的78.58%。沙柳根系垂直分布在60cm土层以上,而柠条根系垂直分布在30cm至90cm土层之间。     

γ-氨基丁酸对盐胁迫下玉米幼苗根系氧化损伤及内源激素的调控

为研究γ-氨基丁酸(GABA)对盐胁迫下玉米幼苗根系氧化损伤和内源激素的影响,初步明确GABA提高根系抗盐能力的生理途径,以玉米品种郑单958为供试材料,设置清水对照(CK)、0.5 mmol/L GABA(G)、150 mmol/L NaCl胁迫(N)和150 mmol/L NaCl胁迫下0.5 mmol/L GABA处理(NG) 4个处理进行水培试验,测定了玉米幼苗的根系形态指标、干物质质量、根系活力、内源GABA含量、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性以及丙二醛(MDA)、超氧阴离子(·O_2~-)和内源激素含量。结果表明:盐胁迫下,外源GABA能显著增加玉米幼苗根长、根表面积、根体积、根尖数及根系干物质质量,根系平均直径下降了9.32%;根系内源GABA含量、根系活力和可溶性蛋白含量显著升高,根系电导率明显下降;外源GABA能显著提高根系内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,但MDA和的积累减少;根系内源激素会受到外源GABA的影响,表现为生长素(IAA)、赤霉素(GA3)和玉米素核苷(ZR)含量升高,脱落酸(ABA)含量降低,同时促进型激素/抑制型激素比值升高。研究表明:外源GABA在盐胁迫下可诱导内源GABA含量升高,以此提高抗氧化酶活性及改变内源激素平衡,从而降低根系的氧化损伤,维持了细胞膜的完整性,提高了根系活力,进而促进了根系对营养物质的吸收和转运,改善了根系的生长状况。     

土壤含水量对探地雷达探测植物根系构型精度的影响

根系是评价植被生态服务功能的关键基础要素,但快速、精确、无损确定根系的测量技术和方法是目前生态系统评估中的瓶颈。探地雷达是一种高效无损的地球物理学技术,可以在无损状态下获取土壤中的根系信息。但是探地雷达检测和识别根系的精度受土壤含水量、根系含水量、根径大小、根系埋藏深度等诸多因素影响,导致其在野外根系探测中适用性受限,为了探究土壤含水量对探地雷达探测根系精度的影响,本研究采用野外预埋根系的控制实验,根据探地雷达波速、振幅和根点反射系数的变化,分析了不同土壤含水量条件下根点识别率及根点距离均方根误差。结果表明：（1）根系探测中,探地雷达波速和振幅是判断土壤含水量变化的重要参数;（2）随着土壤含水量的增大,探地雷达波速减小,雷达振幅趋于平缓;（3）不同土层深度上随着根系直径的增大,探地雷达波速增大,雷达振幅趋于激烈;（4）根点识别率与土壤含水量成负相关（P<0.05）,土壤含水量为15%～25%时探地雷达对活根的识别效果最佳。本研究表明探地雷达可以作为植物根系生物量无损和快速测定、评估的方法,但在利用探地雷达测定土壤中根系时,应在土壤含水量相对较低的时间段进行。     

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。     

“旱地农业高效用水技术”研究新进展

正近期,西北农林科技大学农学院旱作高效用水研究团队在垄沟集雨种植(RFRH)技术的作物高效用水机制及环境作用研究方面取得了系列进展。(1)在半干旱区RFRH春玉米的根系吸水机制研究方面取得进展。研究成果以"Stable oxygen isotope analysis of the water uptake mechanism via the roots in spring maize under the ridge-furrow rainwater harvesting system in a semi-arid region"为题发表。RFRH是中国西北半干旱地区的一项重要种植技术,能够促进土壤水分的重新分配,改变作物根系时空分布,进而优化根系吸水,最终提高水分利用效率。然而,RFRH对春玉米根系的优化效应与不同根区水分吸收及其机制尚不明确。本研究应用挖掘法分析了根系形态及其时空分布特征,并基于稳定同位素分析技术量化研究根系吸水,初步明确了RFRH下春玉米的根系吸水机制。研究结果表明,沟中根系从较浅土层中吸收更多水分,各土层对玉米根系吸水的贡献率与本土层中根系分布比例呈显著的正相关关系。这一结果对进一步揭示垄沟集雨种植作物生产力的提升机制具有重要意义。