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。      

磷对杂交水稻根系特性与养分吸收的影响

为充分利用磷肥资源，确保良好的农田土壤环境质量，采用水培试验，研究了不同磷素水平下杂交水稻根系生理特性与养分吸收的动态效应。结果表明，施磷极大地促进了杂交水稻根系的生长发育和植株干重的增加，保持适当的施磷水平能力增强杂交水稻根系活力并保持较长时间。磷的适宜质量浓度50.4,100.8mg/L处理，杂交水稻各生育期根冠比为：分蘖盛期为0.23-0.24，孕穗期为0.17-0.19,齐穗期约为0.15,灌浆期为0.01-0.11,杂交水稻对N的吸收主要在分蘖盛期和灌浆期,对P的吸收主要在孕穗期,对K的吸收主要在孕穗期和灌浆期,对Ca的吸收主要在分蘖盛期和孕穗期,对Mg的吸收主要在齐穗期和灌浆期,对Si的吸收主要在分蘖盛期,灰色关联分析表明,P对N,K,Ca,Mg,Si的吸收有非常明显的促进作用.     

土壤氮养分空间异质性对油松根系的影响

为探讨土壤养分空间异质性对油松(Pinus tabulaeformis)根系的影响,弄清油松根系获取土壤养分资源的特性,在有机玻璃板制成的栽培容器中,设置3个施肥深度处理(0相似文献   

养分水平对烤烟根系性状及养分吸收的影响

【目的】探明养分水平对烤烟根系性状及其对养分吸收的影响,为烤烟高产栽培与合理施肥提供依据。【方法】以云烟87为材料,研究NPK Hogland全营养液、1/2NPK Hogland全营养液和1/4NPK全营养液处理烟株的根系形态、农艺性状、生理指标及养分吸收的变化。【结果】各处理株高、茎围、叶片数、最大叶面积和叶片干重分别为40.5～48.0m、7.1～7.6mm、13.3～13.7片、450.7～576.4cm~2和21.5～32.4g,均以NPK Hogland全营养液处理效果最佳;侧根和不定根一二级分枝根密度分别为1.4～1.7条/cm、2.2～3.0条/cm和1.8～2.7条/cm、3.0～4.1条/cm,均为1/4NPK Hogland全营养液1/2NPK Hogland全营养液NPK Hogland全营养液;地上部和根系NPK浓度与积累量均为NPK Hogland全营养液1/2NPK Hogland全营养液1/4NPK Hogland全营养液;净光合速率及相关酶的活性均为NPK Hogland全营养液1/2NPK Hogland全营养液1/4NPK Hogland全营养液。【结论】NPK Hogland全营养液处理烟株的农艺性状、地上部和根系NPK浓度与积累量、净光合速率和相关酶活性均优于1/2NPK Hogland全营养液和1/4NPK Hogland全营养液,1/4NPK Hogland全营养液处理烟株的一二级分枝根密度与根毛密度最大。     

氮源对烤烟根系生长及根际土壤有效养分的影响

采用大田试验方法,研究了不同氮源对烤烟根系生长及根际土壤养分有效性的影响。结果表明,在等氮量条件下,现蕾期和圆顶期的根系鲜重施硝铵磷处理比施尿素处理分别提高19.61%、29.85%,根系氧化力分别提高23.11%、13.68%;土壤碱解氮在圆顶期根际、非根际分别增加了10.38%、9.97%,土壤速效磷在现蕾期和圆顶期根际分别增加了16.06%、12.76%。综合考虑,施用硝铵磷比施用尿素更有利于烤烟生长。     

多年冻土区非生长季主要乔木树种根系分解及养分释放特征

在寒温带多年冻土区大兴安岭地区的黑龙江省漠河试验地,选择具有代表性的主要森林类型兴安落叶松(Larix gmelinii)林、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)林、白桦(Betula platyphylla)林、山杨(Populus davidiana)林为研究对象;采用野外埋袋法,将4种树木3个径级(d)的根系(细根(d≤2 mm)、中根(2 mm相似文献   

砷对冬小麦根系生长和养分吸收的影响

[目的]研究砷对冬小麦根系生长和养分吸收的影响,揭示砷对小麦根系的毒害作用与机理。[方法]采用水培试验,设定砷浓度分别为0、5、10、15、20 mg/L,培养30 d,测定小麦根长、根体积和根系活力,分析根系中砷的累积量和养分元素含量。[结果]小麦根系能够累积较高浓度的砷,根系砷含量最高达4 506.11 mg/kg。砷显著抑制了小麦根系总吸收面积、活跃吸收面积、根长、根体积,降低了根系的生物量。溶液砷浓度为5～10 mg/L时,小麦根系中P、K、Mg和Mn、Cu、Zn的含量有增加的趋势;溶液砷浓度为15～20 mg/L时,小麦根系P、Mn、Zn的含量与对照相比均降低。小麦根系N的含量受溶液砷浓度影响不显著,砷显著降低了小麦根系Fe的含量。[结论]砷的毒害作用主要体现在抑制小麦根系生长,降低根系活力及生物量;砷对小麦根系中N、K、Ca和Mg等的含量影响较小,对Fe、Mn、Cu和Zn等微量元素含量影响较大;15～20 mg/L砷处理时,砷与P的竞争作用明显,抑制小麦根系对磷的吸收。     

作物根系对养分的吸收

植物的根是吸收水分和养分的主要器官，并对地上部起固定和支撑的作用。植物的根系比人们想象的要强大，例如小麦、大麦和黑麦的根垂直深度可达2米左右，水平方向可展开几十厘米。如果把一株黑麦的根和须根连成一条直线，可长达数万米。这还没有包括寿命短促的根毛在内。但是，根具有吸收养分能力的是没有木质化的幼嫩部分，这部分根只有接触到养分，才能吸收。     

外源养分对麻栎细根生长形态及氮磷含量的影响

【目的】研究添加外源养分对麻栎细根生长特征、形态特征和养分特征的影响,探讨细根在不同富养斑块的觅养特征,为研究细根养分捕获策略提供理论支撑。【方法】以林龄约30年的麻栎为研究对象,采用原位根系生长袋法,设置对照（CK）、氮添加（N）、磷添加（P）、多养分添加（NPK）、凋落物添加（F）共5个处理,探究细根生长特征（细根生物量、总根长）和形态特征（平均直径、比根长、组织密度、比表面积、分枝比、分枝强度）以及细根中N、P含量对养分添加的响应规律。【结果】（1）与CK相比,NPK处理麻栎1~3级细根的总根长及生物量均显著增加(P<0.05);而N处理总根长和生物量均表现出降低趋势,但差异并未达到显著水平（P>0.05）。（2）不同外源养分对麻栎细根形态特征的影响并不一致。与CK相比,P、NPK、F处理总体使麻栎细根直径减小,而N处理使3级根直径显著增加（P<0.05）,细根的组织密度、比根长和比表面积对4种养分添加处理响应并不敏感。与CK相比,P、NPK和F处理对细根分枝比和分枝强度无显著影响（P>0.05）,但N处理使2~3级细根的分枝比和分枝强度显著增加（P<0.05）。（3）N、P、NPK、F 4个处理细根的N含量均高于CK,其中N、NPK处理与CK之间均存在显著差异（P<0.05）,较CK增幅分别为102.3%和77.0%;N及F处理细根P含量与CK之间无显著差异（P>0.05）,但NPK和P处理细根的P含量均较CK显著增加（P<0.05）,其中以NPK处理最高,较CK的增幅为128.8%。【结论】同时增加土壤N、P养分时,麻栎通过增殖根长和细根生物量来获取更多的养分,而将N、P肥单独作为外源养分添加时,麻栎则通过改变细根形态特征来提高对土壤养分的吸收能力,添加凋落物对麻栎细根生长形态特征无明显影响,可知麻栎对不同类型外源养分具有不同的吸收策略。     

土壤-根系统养分迁移和吸收的数值模拟Ⅰ.植物根系吸收养分的稳态模型

根据养分在土壤-根系统中运移和吸收机制,同时考虑植物的根系生长、根系水分吸收以及土壤养分浓度的变化等特点,通过时段的控制,实现根际环境中稳态的养分剖面,在此基础上建立了根系吸收养分的稳态模型.根据实测的土壤、植物养分运移和吸收参数,用逐步迭代的方法计算植物根系的吸收养分总量,该模型具有计算简单,模拟条件灵活变化的特点.     

土壤-根系统养分迁移和吸收的数值模拟 Ⅰ.植物根系吸收养分的稳态模型

根据养分在土壤-根系统中运移和吸收机制,同时考虑植物的根系生长、根系水分吸收以及土壤养分浓度的变化等特点,通过时段的控制,实现根际环境中稳态的养分剖面,在此基础上建立了根系吸收养分的稳态模型。根据实测的土壤、植物养分运移和吸收参数,用逐步迭代的方法计算植物根系的吸收养分总量,该模型具有计算简单,模拟条件灵活变化的特点。     

断根处理对银杏树体生长、养分吸收及根系再生的影响

银杏按50cm、60cm、70cm预留根坨直径断根,研究对树体生长、养分吸收及根系再生的影响,结果表明:①树高年生长量呈现一次生长高峰,经过断根处理的银杏与对照相比高峰值出现拖后现象。正常生长的银杏高峰出现在5月下旬至6月上旬,而断根处理高峰出现在6月下旬左右,较对照大约推迟15d。树高全年生长量有60cm>70cm>ck>50cm的关系。胸径年生长量呈现两次高峰,且一次峰值要低于二次峰值。胸径生长量有60cm>50cm>70cm>ck的关系。②断根处理及对照叶片中N、P、K含量关系是N>K>P。三种断根处理的银杏元素全年平均含量高于对照,说明断根并不影响银杏全年的养分吸收,反而有所增加。③经过一年断根恢复,分布在10～50cm土层中须根极为丰富。50cm处理的侧根恢复密度略有增加,但须根密度增加了90%;70cm处理侧根恢复密度变化不大,须根密度增加了130%;60cm处理恢复最为明显,侧根密度增加了31%,须根密度增加了270%。     

不同基因型油菜成熟期根系特征及其与根际土壤养分关系

为缓解西北风沙区冬季地面裸露、风蚀严重的问题,以3种油菜类型共20个油菜品种为试材,在相同的栽培条件下于油菜成熟期分析油菜总根长、根表面积、根体积、根干质量、主根长、主根直径、直径小于2mm的总根长、根尖数等根系指标及油菜根际土的全氮、速效磷、速效钾、有机质质量分数的差异,并进行了相关性分析,旨在探索不同类型不同品种油菜根系差异以及根系对根际土壤养分的影响,进而为选择出根系发达的油菜类型和油菜品种增加相应的实践经验。结果表明,不同类型油菜、同一类型不同品种油菜间的根系指标及根际土养分质量分数存在显著差异,表现为:(1)甘蓝型和白菜型油菜的总根长、根表面积、根尖数、直径小于2mm的总根长普遍大于芥菜型,其中甘蓝型油菜的根表面积相对芥菜型提高15.10%~94.00%;芥菜型油菜的根体积和根干质量最大,其中芥菜型油菜平均根体积分别比白菜型、甘蓝型油菜平均根体积提高11.26%、12.39%,平均根干质量分别减少49.77%和43.14%;芥菜型和甘蓝型油菜的主根长和主根直径普遍大于白菜型油菜。(2)3种油菜类型根际土壤全氮、速效钾、有机质质量分数大体上符合芥菜型白菜型甘蓝型的趋势,速效磷质量分数表现为白菜型芥菜型甘蓝型。(3)油菜总根长、根表面积、根尖数、直径小于2mm的总根长与各养分指标呈负相关;油菜根表面积、根长、根尖数越大,养分吸收越多;芥菜型油菜主根发达,生物量大,可在土壤贫瘠、易风蚀的区域种植用于防风固土,培肥地力;甘蓝型油菜根系表面积大,可在水肥条件较好的地方种植用于收获经济产量。     

根系分泌物对作物养分吸收利用的影响研究进展

根系分泌物是作物与土壤交流的主要媒介,对于土壤养分活化、作物养分吸收、作物生长等均有重要作用。为探究根系分泌物与作物、土壤和微生物之间的关系,利用不同的根系分泌物来实现种间促进、提高自然资源利用率和农业生产力,本文归纳总结了根系分泌物的分类、功能及对土壤养分（氮、磷、钾和铁）的活化、作物养分吸收和作物生长的影响,讨论了有关作物应对养分胁迫的不同机制,并提出研究展望：一是加强根系分泌物的鉴定手段,实现根系分泌物组分的原位无损伤鉴定和分析;二是运用多学科交叉知识进一步揭示根系分泌物所介导的作物养分高效利用的根土界面生物互作过程;三是加强验证根系分泌物影响植物应对生物和非生物胁迫的目标基因和微生物的功能定位研究,利用基因工程手段达到有效改善植物健康的目的;四是推进研究成果向科技应用转化的进程,利用仿生学原理将有益的根系分泌物应用到实际生产中。     

水稻高产品种根系的无机养分吸收特性

采用盆栽水培方式,比较了密阳23号、明星和日本晴的无机养分吸收特性。研究表明,密阳23号的NH_4(?)—N吸收量变化呈双峰曲线。幼穗分化期NH_4~+—N吸收量下降,与明星、日本晴差异很小,而其他时期NH_4~+—N吸收量显著高于明星和日本晴,尤其后期大大高于明星和日本晴。密阳23号K吸收量也呈双峰曲线。除幼穗分化外,密阳23号的K吸收量都显著高于日本晴。密阳23号的P吸收量表现出与N吸收和K吸收不同的结果。而后期除幼穗分化期外显著低于明星和日本晴。另外,密阳23号N吸收中NO_3~-—N所占比重高于明星和日本晴     

淹水胁迫对玉米苗期根系形态与养分吸收累积的影响

采用盆栽试验的方法,研究了不同淹水时间对玉米苗期(四叶期)根系长度、根表面积、根体积、分枝数、交叉数等根系形态,根系生物量,氮磷钾含量和累积量的影响,对比分析正常生长和淹水条件下玉米根系形态与养分吸收的耦合关系。结果表明,正常生长的玉米,其根系的主根长、总根长、根表面积、根体积以及分枝数、交叉数等形态指标均随培养时间延长而逐渐增加;而淹水胁迫使这些根系形态指标均呈先增加后减少的变化规律,并于淹水处理72 h后分别低于正常生长53.8%、51.0%、34.2%、13.3%、49.5%和37.5%。玉米幼苗正常生长时,根系中氮含量、磷含量、钾含量随培养时间增加均呈递增趋势;而淹水处理使根系中氮含量先增加后减少并高于正常生长;磷含量先增加,处理48 h后趋于稳定;钾含量先增加后减少,并于淹水48 h后低于正常生长。正常生长和淹水处理根系中氮素、磷素、钾素累积量均持续增加,而淹水处理72 h后三者累积量分别显著低于正常生长7.0%、20.2%和39.1%(P0.05)。正常生长的玉米,根体积对氮、磷含量影响最大、主根长对钾含量影响最大,总根表面积对氮、磷、钾素累积量影响最大;淹水胁迫后,以总根表面积对氮、磷含量影响最大,交叉数对根系钾含量以及氮累积量影响最大,以总根体积对氮素、磷素累积量影响最大。综上,淹水胁迫抑制了玉米幼苗根系的生长发育,降低了根系对氮、磷和钾的吸收与累积,导致玉米生长受阻。     

顶端调控对棉花根系活力和养分吸收的影响

[目的]揭示新疆棉花栽培中打顶和顶端调控措施与棉花根系活力和养分吸收之间的关系.[方法]大田条件下,研究2个施磷水平在打顶和打顶后,涂抹萘乙酸对棉花根系活力和养分吸收的影响.[结果]在不施磷条件下,打顶第4d打顶处理增加了根系活力和叶片中N、P、K养分的浓度,而到第9d根系活力和叶片中N、P、K的浓度降低.施磷时无论打顶第4d还是打顶第9d打顶和打顶后涂抹萘乙酸都可增加棉花根系活力和叶片中N、P、K的浓度.施磷时无论是打顶还是打顶后涂抹萘乙酸都可增加棉花单株铃数、单铃重和单株籽棉产量.打顶时施磷比不施磷棉花单株铃数、单铃重、单株籽棉产量分别增加43.2;、26.0;、80.6;;打顶后涂抹萘乙酸分别增加46.0;、3.1;、50.5;.[结论]在施磷肥条件下,无论是打顶还是打顶后涂抹萘乙酸都可增加棉花根系活力,促进对养分的吸收,增加棉花产量.     

低硼胁迫对根系调控及生理代谢的影响研究进展

硼作为植物的必需营养元素,对植物的许多生理过程起着重要的作用。根系是植物地下的营养器官,决定着地上部及整个植株的生长发育。本文对近年来国内外学者在植物根系方面硼素营养的一些研究成果进行综述,着重阐述了低硼胁迫下植物调控根系生长和养分吸收的机制,以及硼对根系细胞壁结构的形成及稳定、豆科植物根瘤的生长发育及根瘤菌的固氮能力等方面的重要作用,最后提出了应加强硼元素在植物根系方面研究的问题与展望。