根际氧环境对水稻幼苗根系微形态结构的影响及其生理机制

【目的】研究根际氧环境对水稻幼苗根系微形态建成的影响及其生理机制,以期为水稻幼苗理想根型的构建提供理论依据。【方法】以春优84和秀水09为材料,用国际水稻所营养液配方进行水培试验。秧苗移栽一周后用在线溶氧仪(氮气、氧气调节)设定低氧(0~1.0 mg/L)、中氧(2.5~3.5 mg/L)和高氧(>6.0 mg/L,饱和溶解氧处理,在水稻生长过程中用充气泵连续向水体中充入空气)和常规水培(CK,不进行氧调节,水稻移栽一周后水中氧含量约为0.3~2.5 mg/L) 4个氧处理,研究水稻幼苗生物量、根系微形态结构、根系分泌有机酸、呼吸强度等指标。【结果】1）各处理水稻幼苗根系直径为d₁(0~0.50 mm)、d₂(0.51~1.00 mm)和d₃(1.01~1.50 mm)的细根占总根的比例均超过90%,对水稻苗期根系形态构建尤为重要。中氧处理后,春优84直径为d₁、d₂和秀水09直径为d₁、d₃的根的根长和根表面积均明显高于对照。2）低氧处理减少地上部和地下部生物量,抑制细根(d₁)生长,促进粗根(d₅, 2.01~2.50 mm)的生长,降低呼吸强度,增加有机酸分泌量。中氧和高氧处理后水稻植株的生物量均有增加,但生理反应不尽相同。中氧处理后水稻根系呼吸强度上升,而高氧处理后根系呼吸强度降低。各氧处理均减少水稻幼苗根系生长素(IAA)含量,中氧和高氧处理与对照间差异达显著水平。高氧处理显著增加根系一氧化氮(NO)含量,其他处理间差异不显著。3）相关分析结果表明,两供试品种总根和细根(d₂)的各形态指标(根长、表面积和体积)均与根系有机酸分泌量、呼吸强度、NO含量正相关,与生长素(IAA)含量负相关。【结论】适当增氧(中氧)处理增加水稻幼苗根系呼吸强度和有机酸分泌量,根系生理活性增强;增加细根(直径为0~1.50 mm)的根长、吸收面积的占比,优化其根系形态结构。因此,生产上可以通过栽培措施改变根际氧环境调控分蘖期水稻根系微形态结构,增强根系功能。     

不同氮浓度对水稻分蘖期根系形态特征的影响

为探讨供氮浓度对水稻分蘖期根系形态特征的影响,以黄华占和晶两优1468为试验材料,采用盆栽水培方式,研究不同供氮水平下(0、25、50、75和100 mg/L)水稻分蘖期根系的形态特征。结果表明,水稻根系生物量、根冠比、平均根直径、总根长、总根表面积、总根体积和根分枝数均随着供氮浓度的升高而呈现先上升后下降的趋势。相比CK处理:供氮浓度为25和50 mg/L时,黄华占根系生物量显著增加;供氮浓度为25、50和75 mg/L时,晶两优1468根系生物量显著增加;2个品种的根冠比在供氮浓度为50 mg/L时差异显著。相比CK处理:供氮浓度促进各处理下黄华占和晶两优1468平均根直径分别增加8.74%～53.78%和5.91%～121.00%;总根长分别增加0.85%～96.24%和23.37%～85.86%;总根表面积分别增加7.78%～205.00%和10.33%～83.62%;总根体积分别增加13.71%～195.00%和16.38%～85.35%;根分枝数分别增加26.09%～162.00%和25.22%～111.00%。在供氮浓度为50 mg/L时,黄华占和晶两优1468根系生长状...     

稻田增氧对水稻根系形态生理特征的影响

以甬优1540和春优927为试验材料,于2020年开展田间试验,研究了稻田增氧对水稻根系形态与生理特征的影响。结果表明,与CF处理（常淹灌溉）相比,OP处理（稻田增氧）可显著提高水稻产量7.6%～8.7%;同时改善了水稻根系形态与生理特征。主要表现为：提高了齐穗期与灌浆期水稻的根质量与根长密度、增加了根系吸收表面积与活跃吸收表面积;增强了灌浆期水稻的根系氧化力、根系伤流液强度,提高了根系伤流液中的玉米素与玉米素核苷含量。同时,OP处理还改善了地上部植株生理活性,提高了灌浆期水稻剑叶净光合速率以及籽粒中蔗糖合成酶与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性。以上结果说明,稻田增氧可以改善水稻根系形态与生理特征,促进根-冠生长发育,进而提高水稻产量。     

氮素供应形态对水稻根系形态和磷吸收的影响

 采用水培方法,研究了缺磷条件下不同形态氮（NH₄⁺、NO^₃-和NH₄NO₃）下的水稻根系形态性状,以及它们产生的后效应对磷吸收的影响。结果表明,在氮素供应充足但磷饥饿胁迫的状况下,氮素形态对根系的影响仍然十分显著。与单一的铵营养相比,铵硝混合营养增加了根长和根系的表面积、根系的密度以及磷的总吸收量;与单一的铵或硝营养相比,铵硝混合营养可增加吸收的磷从根系向地上部的运输。因此,铵硝混合营养改善低磷胁迫下水稻对磷的吸收和转运,其部分原因与氮素形态与根系形态发生有关。     

水稻氮代谢对根际氧气供应的响应研究

氧气在水稻生长发育过程中起着重要的作用,水稻的需水需氧特异性矛盾容易造成根际氧气供应不足、根系呼吸减弱、矿质营养吸收降低,进而引起水稻碳氮代谢紊乱,不利于其生长发育及产量形成。因此,深入研究水稻根际氧生理及根际氧环境改善方案,对于水稻耐涝高产以及提高氮素利用均具有重要意义。本文综述了根际氧气供应对水稻生长、氮素吸收及同化和相关氨基酸代谢、氮肥利用率等的影响研究,并对今后的研究进行了展望。     

CO2浓度升高对水稻抽穗期根系有关性状及根碳氮比的影响

在FACE (free air carbon dioxide enrichment) 实验平台上,采用水培的方法观测了抽穗期水稻根系的生长情况。结果表明,FACE条件下根生物量、根体积和根冠比极显著增加且不定根明显增多、变粗。高CO2浓度显著降低了根中N含量,而C含量变化不明显,导致碳氮比极显著增加。基于单位根质量的根系活力在CO2浓度增加条件下极显著降低,养分吸收效率的降低可能是根中N含量下降的重要原因。     

不同处理对水稻根系形态及机能的影响

为了探索水稻根系形态与机能的调控途径，设置施量、施肥法和还原性土壤等因素的试验，结果明确：（１）适量的ＮＰＫ肥料（１ｍ＾２施Ｎ１８ｇ、Ｐ４ｇ、Ｋ１８ｇ）于前期、中期分施，显著促进了根系形态发育，增强根系机能；（２）强还原性土壤环境严重抑制了根系，特别是抑制下层根系的生长，显著削弱极系机能；（３）稻谷产量与根系干重和根系机能呈极显著正相关。说明调节ＮＰＫ养分供应，改善土壤通气性，是培育形态发达、机能     

根系局部供氮对水稻根系形态的影响及其机理

 通过砂培试验，研究了水稻根系和地上部分（苗）对局部根系供应氮素的适应性变化。局部根系供应氮素对水稻根系形态，生物量及碳、氮分配有明显的影响。无论供氮量高低，供氮一侧均能诱导根系生长发育，表现为供氮一侧侧根长、根表面积、根系体积、根重等明显高于无氮侧，但是根系直径明显变细。供氮侧根系碳水化合物含量高于无氮侧；随供氮量的增加，碳水化合物含量相对减少。根据试验结果，认为局部供应氮素诱导根系生长发育的可能机理是无氮一侧根系的饥饿信号诱导地上部碳水化合物定向运输和分配到供氮侧的根系，从而促进该侧根系的生长发育。     

增氧对水稻根系生长与氮代谢的影响

 以国稻6号(杂交籼稻)和秀水09(粳稻)为材料,在水培条件下研究通气增氧对水稻苗期根系生长和氮代谢的影响。结果表明,增氧处理水稻根系干物质积累量、根长、根体积、根系活力以及吸收面积较对照均有不同程度增加。水稻根系硝态氮（NO3 N）含量、游离氨基酸和可溶性糖含量均增加。谷氨酸合成酶（GS）、谷草转氨酶（GOT）和谷丙转氨酶（GPT）活性均增强。在本试验条件下,增氧能显著提高粳稻秀水09苗期根系氮代谢相关酶生理活性;但增氧对杂交籼稻国稻6号根系氮代谢相关酶生理活性影响不显著,说明通气增氧对水稻根系氮代谢生理活性的影响可能与水稻基因型有关。     

茶树不同品种对根际固氮菌的影响

本文是研究茶树不同品种对报际固氮菌的组成、种类及其一年四季变化动态关系,现将研究结果总结如下。1品种与方法品种以贵州省现行种植品种为主。即福鼎大白·菜、黔泪303、黔泪809、黔泪601、石评苦茶、黄牛群体种、仰望种。培养基改良Ashby和修改Burk培养基pH值控制在5．0左右。分离培养方法将0～20crn和20～40cm土层中不同品种的根系,在空中轻轻振荡数次,然后将根剪成Icm长的小段,放入培养皿,置于培养箱中培养7d温度控制在25℃左右。计算方法以肉眼明显可见菌落而且大量出现表示存在。计算公式为C—P／NX100％,其中C表示出现百…     

根际溶氧量与氮素形态对水稻根系特征及氮素积累的影响

 为研究根际溶氧量和氮素形态对水稻根系生长及对氮素利用的影响,设计了两个试验：1)分别以铵硝混合营养（NH4NO3）和全铵营养[(NH4)2SO4]为氮源,在营养液中将杂交籼稻国稻1号和常规粳稻秀水09培养6周,在第4周和第6周时取样测定植株的生物量和氮素含量;2) 将上述铵硝混合营养下培养4周的国稻1号水稻植株,以分根培养的方式进行不同溶氧量处理,测定水稻生物量、根系形态和氮积累量的差异。结果表明: 1）根际溶氧量较低时(溶氧量0~1.0 mg/L),铵硝混合营养比单一的铵态氮营养显著提高植株的生物量,国稻1号生物量增加69%,秀水09增加41%;铵硝混合营养显著提高了水稻的根系数量、最长根长、根干质量和根系活力以及植株的氮积累量,国稻1号的地下部和地上部氮积累量分别提高60%和52%,秀水09则分别提高了41%和33%。2) 分根实验中,铵硝混合培养的国稻1号,其增氧(溶氧量8.0~9.0 mg/L)处理的根系生物量增加21.6%, 根系数量、最长根长和根体积分别增加27%、14%和10%,而氮积累量提高了11%。增氧和铵硝混合营养均对促进水稻根系生长和氮素积累具有正互作效应。     

Effects of Rhizosphere Dissolved Oxygen Content and Nitrogen Form on Root Traits and Nitrogen Accumulation in Rice

Dissolved oxygen and nitrogen form have important effects on rice root growth and nitrogen availability.An indica hybrid rice,Guodao 1,and a conventional japonica rice,Xiushui 09,were cultured in hypoxic nutrient solution with NH4NO3 or(NH4)2SO4 as the nitrogen source for six weeks in pools.A portion of the Guodao 1 seedlings after treatment in the pools for four weeks were transferred to a split-root system at different dissolved oxygen contents and cultured for an additional two weeks.Biomass,root morphol...     

我国超级稻根系特性及根际生态研究现状与趋势

以超级稻为代表的一批超高产水稻研发成功使水稻单产获得大幅度提高。较大的根系生物量、根重密度、根长、根长密度和根直径,根系偏向纵深分布且土壤深层根系生物量增大是超级稻根系生物学主要特征;高的单株根系氧化力、总吸收表面积、活跃吸收表面积、根系细胞分裂素(玉米素与玉米素核苷)含量是超级稻扩库增产的重要根系生理基础。生产中的施肥管理、水分管理、种植方式和根际土壤生态环境pH、氧、微生物、氮素形态等均可显著影响水稻根系的生长发育。通过适当的技术措施调控水稻根际生态环境向有利于水稻生长生理需求方向发展,以促进水稻根系健壮生长,实现水稻增产。水稻高产群体根系构型的形成与根际土壤生态因子匹配原理与调控,高产水稻地下根系、根际生态因子与地上群体的互作机制与调控路径,水稻根系定量化等方面是今后水稻根系深入研究的主要方向。