黄栌幼苗根系构型对土壤养分胁迫环境的适应性研究

目的通过研究黄栌幼苗根系构型对土壤养分胁迫环境的适应性,探讨黄栌根系构型在土壤养分供应不足环境中的适应对策。方法试验材料为一年生黄栌幼苗,采用盆栽模拟控制试验,设置养分充足（即全土,土壤含沙比例0,CK）,轻度养分胁迫（土壤含沙比例30%,N₁）,中度养分胁迫（土壤含沙比例50%,N₂）,重度养分胁迫（土壤含沙比例70%,N₃）和极度养分胁迫（即全沙,土壤含沙比例100%,N₄）5个梯度,分别在移栽后第31、38、45、52和59天取样,研究幼苗根系分枝模式、几何特征和不同径级细根形态在上述养分环境中的变化规律。结果（1）CK处理幼苗的根系拓扑指数（TI和DBI）最大,最长链接路径的链接数（a）、根系外部链接数（μ）以及所有链接路径的链接总数（P_e）最小。N₁环境中,幼苗的TI和DBI最小,a、μ和P_e最大,分别比CK高53.2%、131.6%和194.7%。（2）N₁、N₂、N₃和N₄处理中:幼苗比根长（SRL）、比表面积（SRA）和分枝密度（RBI）逐渐增大,其中,N₄处理幼苗的SRL、SRA和RBI分别比CK高67.7% ~ 157.4%、52.3% ~ 120.7%和14.7% ~ 42.1%;根尖数量（RT）、根链接数量（RLN）、根链接总长度（RLTL）和分枝数量（RF）逐渐减小,以N₁处理为最大,分别比CK高95.0% ~ 279.6%、104.3% ~ 247.4%、77.4% ~ 193.5%和102.6% ~ 235.0%;根链接平均长度（RLAL）、根链接平均直径（RLAD）和根组织密度（RTID）均呈减小趋势,以N₄处理最小,分别比CK低15.2% ~ 22.7%、9.3% ~ 21.4%和32.4% ~ 42.7%。（3）CK环境中,SRL和SRA的正相关系数最大（0.951）,N₄环境中,RF与RLN之间和RLAL和RLAD之间的正相关系数最大（分别为0.989、0.904）。N₁、N₂和N₃处理的RBI和RLAL之间的负相关系数分别为? 0.915、? 0.889和? 0.893。（4）N₃和N₄处理中,0 ~ 0.50 mm范围内细根的平均长度比例、平均表面积比例、平均体积比例和平均根尖数量比例均高于其他处理,分别达86.3%和86.1%、67.6%和66.7%、40.2%和38.1%、98.6%和98.4%,而上述指标在CK处理中均为最低,分别为80.9%、59.4%、32.2%和97.2%。结论（1）土壤养分充足时,黄栌根系最接近分枝少且结构相对简单的鲱鱼骨分枝模式,具有向土壤深处延伸生长的倾向。轻度胁迫环境中,黄栌构建了分枝多、次级根重叠度高的叉状分枝模式,主、侧根尽可能地主动向距离根基较远的土壤中拓展以吸收更大范围内的养分。中度、重度和极度胁迫环境中,幼苗为减少碳消耗而采取相对简单化的根系结构对策,根系通过形成短而细的密集横向分枝（以细根为主）而加强原位利用养分能力。（2）改变根系构型几何特征参数间的协同或权衡关系、实现自身资源利用的经济化,也是黄栌应对不同土壤养分环境的重要方面。（3）从全土到极端严重胁迫环境,0 ~ 0.50 mm范围细根的分化明显增强。重度胁迫逆境时,0 ~ 0.50 mm的细根是幼苗吸收养分的重要活跃位点。极度胁迫逆境时,黄栌通过促进产生一定数量的寿命相对较长、周转速率相对较慢的细根（0.50 ~ 2.00 mm）以减少细根周转对碳的消耗,从而维持根系资源利用效率。      

华北4 产地黄栌幼苗根系形态对干旱胁迫的短期响应

以北京西山、北京延庆、山东泰山和山西绛县4 个产地的黄栌幼苗为材料,研究了田间模拟试验条件下苗木根系对土壤水分胁迫的短期形态响应。结果表明:1) 黄栌幼苗通过调整根系形态以适应持续干旱环境,持续重度胁迫环境中生长的幼苗根尖数量、根系分枝数量、根系表面积以及平均根系直径分别比对照平均高46.5%、15.5%、3.4%、8.6%,且分别比持续中度胁迫环境中生长的幼苗平均高90.5%、34.2%、15.6%、18.4%。2) 4 产地持续干旱环境中幼苗的0.0 ~0.5 mm 根系长度和根尖数量分别占总量的54.7% ~93.5%和95.1% ~99.5%,因此,0.0 ~0.5 mm 细根对干旱胁迫的反应比其他径级根系更为敏感。3) 恢复灌溉后,不同产地黄栌幼苗根系生长的恢复能力存在明显差异。山西绛县幼苗根系生物量的相对生长量在中度胁迫复水后分别是北京西山和北京延庆幼苗的29.0 和48.6 倍,在重度胁迫后恢复灌溉则比北京西山幼苗高280%,因而表现出极强的敏感性和生长恢复能力。      

根系形态可塑性决定黄栌幼苗在瘠薄土壤中的适应对策

形态可塑性与植物生长对策及资源利用能力紧密相联,是植物在特定环境下生存策略的重要表现。研究有限资源土壤中根系形态可塑性与植物生态对策的关系,对深入理解植物对环境的适应机制具有重要意义。本研究以黄栌1年生播种苗为研究材料,采用温室盆栽试验,设置5个不同梯度养分供给水平,对黄栌幼苗根系功能性状(比根长、比表面积、根组织密度、根细度、根尖密度、分枝密度等)和不同径级细根的功能性状(根长、根表面积、根体积、根尖数)进行分析,研究了不同养分供给环境中黄栌幼苗根系形态的可塑性变化。结果表明:不同养分供给处理对黄栌幼苗的比根长、比表面积、根尖数、分枝数、根尖密度、根平均直径、根组织密度和根细度均有极显著影响(P < 0.01);在纯沙环境中,黄栌幼苗与比根长、比表面积和根细度变化最为密切;在养分受限制较严重的环境中,黄栌幼苗主要通过改变根长、根表面积、根尖数和分枝数适应环境;养分受限制相对较轻和中等的环境中,幼苗与根尖密度、分枝密度、根平均直径和根体积变化关系最为密切;而在全土环境中,幼苗主要通过根组织密度变化适应环境。养分供给量受限制在一定程度上可刺激黄栌幼苗分化直径≤1.0 mm的细根、限制直径>1.0 mm根系发育;通过根系形态性状的可塑性反映,养分供给状况变化显著地改变了黄栌幼苗吸收利用养分的对策,从充足养分到养分受限制条件、到养分极度缺乏条件,黄栌幼苗对养分吸收利用的对策从强化就地利用能力,转变到就地吸收利用与扩大吸收范围并重、扩大吸收范围、提高储存与输导能力,最后转变到忍耐对策。      

北京地区黄栌胫跳甲的危害情况与综合治理

对北京的香山公园、百望山森林公园、西山林场、密云水库以及山东的红叶谷景区、石门坊等地黄栌胫跳甲的危害情况、生活习性进行调查,同时在北京地区进行综合防治试验.结果表明,北京地区发生率明显高于山东地区,且黄栌分布的区域均有黄栌胫跳甲为害,严重时会造成黄栌叶片缺刻、损伤甚至只剩叶柄,严重影响黄栌的正常生长和秋季观赏效果.黄栌胫跳甲的发生情况与生境因素和气候因子有明显关系,同时化学药剂和人工修剪等方式对其有明显防治效果,采用苦参碱1 500倍稀释液、杀苏水剂1 500倍稀释液、木烟碱3 000倍稀释液、桉油精1 200倍稀释液和除虫脲2 000倍稀释液喷洒黄栌树冠,对幼虫的防效可达96％以上.     

黑穗醋栗根系解剖结构的研究

黑穗醋栗的“薄皮”和“厚皮”品种的根端结构为“封闭型”,以“体—帽”式的分裂增加根端分生组织区域纵列的细胞。在不同品种或同一品种的不同根系中,初生木质部有不同的原型:二原型、三原型和四原型。在不定根的周皮上发现有少数皮孔,位于较宽射线的上面或一侧。周皮的内侧有薄壁组织细胞层。“薄皮”黑穗醋栗的薄壁组织细胞层内有“分泌结构”存在。在不定根的皮层、薄壁组织细胞层、韧皮薄壁细胞和射线薄壁细胞中均富含贮藏物质和结晶。在2原型和4原型的根中,发现侧根正对着原生木质部的位置,也有在原生木质部和原生韧皮部之间的部位,由中柱鞘细胞脱分化再分化而成。     

树木根系分布与季节冻结滞水关系探讨

采用造林技术于冻结滞水理论技术相结合的方法,研究树木根系发育分布与冻结滞水的相关性,为防治荒漠,提高造林成活率提供理论技术依据,研究结果表明,苗木和高秆造林树木根系主要分布在地表以下20 cm~75 cm深度内,即冻结滞水富水带内,含水量达40%~50%,春季冻融水满足苗木生根成活的要求.80 cm~160 cm深度分贫水带,含水量〉5%,高杆造林树木根系极少.到160 cm~200 cm含水量增加,发育,第二层根系。冻结滞水资源是提高苗木成活率,生存繁的重要水资源。     

小麦不同时期根系分支与解剖学结构研究

采用土柱种植方式和徒手切片方法研究了豫麦１３的根系分支和不同级别分支根的内部结构。结果表明：小麦初生根在播后第９６开始一级分支，２９ｄ开始二级分支，三级分支根的形成在播种后９０ｄ左右（越冬期间）；次生根的发生与初生根的二级分支形成同时进行，而次生根的一级分支与初生根的三级分支同时发生，越冬期间或越冬之后次生根的二级分支相继形成，一般情况下观察不到次生根的三级分支。从解剖结构看，初生根不同部位有较大差异，近分蘖节处，不具备根的完整结构，中柱鞘外组织脱落，导管和筛管壁厚而孔小，木质化程度高。     

不同抗旱型冬小麦品种根系水力导度与解剖结构的关系

为了了解冬小麦根系水力导度(Lpr、)根系解剖结构以及品种抗旱性三者之间的关系,在人工气候室水培条件下,研究了长武134、陕253和小偃6号3个不同抗旱类型冬小麦品种根系水力导度的变化及其与解剖结构之间的关系。结果发现,水分胁迫下,冬小麦各品种的根系Lpr与木质部中央大导管直径均降低,而根系直径和皮层厚度则增加。但总体上抗旱性越强的冬小麦品种根系Lpr越低,木质部中央导管直径越小,根系直径与皮层厚度越大;冬小麦根系Lpr与木质部中央大导管直径呈显著正相关关系,与根系直径及皮层厚度均呈显著负相关关系。该结果为提高冬小麦品种水分利用效率与抗旱性的遗传育种研究提供了理论依据。     

北京地区黄栌黄萎病病原菌的研究

从北京地区黄栌黄萎病病组织及病土壤中分离到轮枝菌属中的2个单孢菌系.经黄栌幼苗的回接证明,2个菌系致病力很强,分别为95％和77.5％.2个菌系都能形成大量的微菌核;分生孢子梗基部的细胞无色透明;在梅干培养基上形成特征性的黑色颗粒状菌落;在30℃温度下均能生长.鉴定黄栌黄萎病病原菌为大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb).2个单孢菌系在致病力、形态结构、菌落形态以及生长温度等方面存在差异.另外,笔者对V.dahliae Kleb.2个单孢菌系的生物学特性进行了测定.     

3种彩叶植物的光合特性比较

采用Li-COR6400便携式光合分析仪进行光合生理指标测定,分别对4年生挪威槭、北美枫香和美国红栌3种彩叶植物叶片的净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（C_o）和胞间CO₂浓度（C_i）等进行对比分析。结果表明,美国红栌的光饱和点和补偿点均较挪威槭和北美枫香的低。3种彩叶植物的净光合速率日变化均呈双峰曲线,存在光合“午休”现象。通过对所测数据分析,得出了3种彩叶植物的光合速率、蒸腾速率等的日变化规律,并分析了其光合速率、蒸腾速率及其他因子间的关系,3种彩叶植物光合速率受气孔导度、胞间CO₂浓度和蒸腾速率的共同作用。该研究为彩叶树种的引种及栽培提供科学依据。     

观赏植物黄栌快繁技术研究

以黄栌的当年生嫩枝茎段为外植体进行簇生芽诱导,对黄栌的快繁技术进行研究。结果表明,诱导簇生芽时,在M S+6-BA 2.0 m g/L+NAA 0.2 m g/L培养基上的诱导效果较好,分化率达100%;继代培养时,以M S+6-BA 1.0 m g/L+KT 0.5 m g/L+NAA 0.1 m g/L培养基的增殖倍数最高,达11.8倍;再生苗在1/2 M S+NAA 0.1 m g/L培养基上生长良好;在炼苗中,移栽基质以蛭石+森林土较好,其有助于小苗的后期生长。     

南京市老城区法桐行道树健康状况研究

通过研究南京市老城区内法桐行道树的健康状况,提出行道树健康生长的影响因素,为行道树的养护管理提供参考。对南京市老城区内10条主要道路进行基础调查,在因子分析法建立健康评价综合模型的基础上,采用单因素方差分析法和多重比较法分析不同道路间健康综合评分和健康评价指标的差异。结果表明,各道路法桐行道树生长结构良好,整体健康综合评分为0.00,中等健康等级(26.2%)占比最大,其次为健康等级,占比21.5%,濒死等级占比20.6%,亚健康等级占比19.7%,不健康行道树占比12.0%,整体健康状况中等水平。不同道路法桐行道树间的健康综合评分与评价指标均具有显著差异(P<0.05),健康状况具体表现为：北京西路>江东中路>中山路>中央路>中山东路>升州路>广州路>汉中路>虎踞北路>珠江路。行道树长势、损伤情况等是影响其健康状况的重要因素,行道树所面临的主要问题集中在地表铺装与土壤硬化、病虫害、夜间光照以及修剪技术等方面,同时断枝倒伏等情况的发生也构成了对城市空间的安全隐患。适用于行道树的评价方法为因子分析法结合完整的评价指标体系,包含树...     

北京八达岭林场黄栌风景林空间结构分析

应用传统林分结构因子配合混交度、大小比、角尺度3个参数来表述北京八达岭林场黄栌风景林空间结构特征。该林分树种组成式为6黄栌2山荆子1侧柏1大果榆;全林混交度为0.31,树种混交程度较低,主要树种黄栌的混交程度更低为0.13,结构不稳定;林分树高大小比和胸径大小比值分别为0.42和0.40,而黄栌的胸径大小比和树高大小比值分别为0.51和0.52,有近一半的黄栌在大小比中处于优势地位;林分角尺度频率值为0.583,林分接近团状分布,而黄栌角尺度频率值为0.499,接近随机分布。     

转Bt基因107杨根系分布特征

以2个转BtCry1Ac基因107杨株系及其未转基因对照为材料,研究转Bt基因107杨的根系分布特征。结果表明：1)垂直方向上,2个转基因株系与CK的总根系及各径级根长密度、表面积密度、体积密度以及生物量密度上均随土层深度的增加而显著降低,在0～30 cm土层中,根长密度、根表面积密度、根体积密度及生物量密度均达到最大值,且显著高于其他土层;2)水平方向0～150 cm, 2个转基因株系与CK的总根表面积密度、总生物量密度随着距树干水平距离的增加呈现出先减小后增大的趋势;不同径级根系表面积密度、根长密度在距树干0～30 cm处达到最大值;3)2个转基因株系总根长密度、根表面积密度、根体积密度和生物量密度均小于对照,对照与转基因株系存在显著性差异,而2个转基因株系间无显著性差异;4)3个株系在根系分布中均以细根为主,且转基因株系细根径级的根长密度、根表面积密度表现为对照大于转基因株系且存在显著性差异,对照和转基因株系中根与粗根根长密度、根表面积密度无显著性差异。     

黄栌容器苗和裸根苗抗旱性比较试验

对黄栌容器苗进行长期干旱和反复干旱处理,测定育苗基质含水量和苗木叶片水势及干旱条件下苗高,地径胁迫指数,结果表明基质含水量与苗木叶片水势呈正相关,在平均气温３０．６℃条件下反复干旱处理,黄栌容器苗存活率为５２．５％,苗高、地径胁迫指数分别为０．８３６８和０．８７８２。     

高寒沙地2种锦鸡儿的根系分布

中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿是共和盆地沙丘造林的主要树种。通过剖面法比较了2种锦鸡儿10年生人工林的不同级别的根系分布特征。结果表明:2种锦鸡儿均为深根系植物,深度达到1 m。中间锦鸡儿的根系生物量主要分布在0~60 cm。其中,粗根、中根和细根分别主要分布在0~30、0~60 cm和0~60 cm。然而,它的3个不同径级根系的长度分别主要分布在0~30、0~50 cm和0~60 cm。柠条锦鸡儿的根系生物量主要分布在0~90 cm。其中,粗根、中根和细根分别主要分布在0~60、0~60 cm和0~90 cm。然而,它的3个不同径级根系的长度分别主要分布在0~60、0~60 cm和0~70 cm。因此,中间锦鸡儿的根系相对较浅,适宜吸收降雨补充的浅层和中层土壤水分。柠条锦鸡儿的根系向更深的土壤中生长,吸收深层土壤水分。这反映了2种锦鸡儿对高寒沙地半干旱气候的适应差异。     

毛白杨人工林生长季根呼吸特征研究

阐明渭河沿岸区2块不同年龄毛白杨人工林根呼吸特征及其环境因子之间的关系。2014年5-10月,利用Li-6400设备结合挖壕法测定退耕还林后40年毛白杨人工林（样地Ⅰ）及退耕5 a毛白杨与84K杨混交林（样地Ⅱ）的生长季根呼吸速率动态变化与地下10 cm处土壤温湿度。结果表明,2块样地的生长季根呼吸速率变化具有明显的月动态,月均值变化趋势均呈单峰曲线;样地Ⅰ与样地Ⅱ的根呼吸生长季平均贡献率分别为25.64%、25.26%,根呼吸速率月均变化范围分别为0.48～1.44 μmol/（m²·s）、0.38～1.18 μmol/（m²·s）,生长季均值分别为0.87、0.79 μmol/（m²·s）;样地Ⅰ与样地Ⅱ的根呼吸速率与其对应土壤温度呈极显著的相关关系（p＜0.01）,地下10 cm处的Q₁₀值分别为4.22和4.45,样地Ⅰ根呼吸速率与土壤湿度无显著相关关系（p＞0.05）,样地Ⅱ土壤呼吸速率与土壤湿度间有显著的负相关关系。影响2块样地的根呼吸速率的最主要因子是土壤温度,样地Ⅰ根呼吸速率的温度敏感性小于样地Ⅱ。     

限根对果树生长发育的影响

本文综述了限根对果树生长发育各环节的影响，包括养分积累与分配、植株叶面积、枝条生长树体大小、花芽量、坐果率、果实大小、产量及成熟期、激素活性、根系生长发育和水分利用效率等，并提出了限根栽培的经济应用前景。     

黔中地区不同林龄马尾松群落细根功能性状及其异速生长关系

细根作为植物吸收养分和水分的主要器官,其功能性状对森林生态系统功能具有重要影响。以黔中龙里县林场的马尾松林为对象,测定3个林龄马尾松林(25、37、52 a)群落中马尾松与优势灌木的12个根功能性状,分析随林龄变化根性状的异速生长关系。结果表明,随马尾松林龄增长,马尾松细根性状指标存在显著性变化;其中马尾松根长密度和根表面积密度随林龄增长表现为52 a＞25 a＞37 a的马尾松林;马尾松根生物量密度、根体积密度和根直径随林龄增长呈显著增加趋势,而比根长、比表面积和根组织密度随着林龄增长则呈现下降的变化趋势。不同林龄马尾松林下优势灌木组成结构存在显著差异,同种灌木的根长密度、比根长和比表面积随马尾松林龄变化存在显著性差异变化。马尾松的根生物量密度、根体积密度、比根长、比表面积和根直径随林龄增长存在显著的异速生长关系,这表明马尾松细根随林龄变化对资源获取利用的策略发生着改变;马尾松倾向于以更长的细根长度而不是更大的根表面积获取资源,相较于高林龄林分,低林龄林分马尾松林的马尾松根系有更高的比根长,表现出低投资高收益的生态策略。