长汀县崩岗区8种禾本科植物根系构型特征

为探究崩岗区草本植物根系构型特征,以8种禾本科植物:白茅、金茅、五节芒、鹧鸪草、狗牙根、宽叶雀稗、巨菌草和香根草为研究对象,运用主成分分析法对其6个根系构型参数进行分析和综合评分。结果表明:试验草本根系平均直径为0.36~0.63mm;金茅、五节芒、鹧鸪草、宽叶雀稗和香根草总根长无显著差异;总根表面积、总根体积、根尖数和交叉数均不同,巨菌草的总根表面积最大,白茅的最小,巨菌草的根尖数和交叉数均最大。根系构型的主要影响因子是平均直径、总根表面积和总根体积。8种植物根系综合得分依次为:巨菌草宽叶雀稗金茅五节芒香根草鹧鸪草狗牙根白茅。研究成果可为崩岗治理中草本植物的筛选、配置和推广提供科学依据。     

不同供磷水平对宽叶雀稗形态及生理的影响

为探讨宽叶雀稗在不同供磷水平条件下的形态及生理变化,了解宽叶雀稗对磷胁迫的适应策略,以期为宽叶雀稗的磷养分管理和生理调控提供理论依据。试验采用砂培法,设置极低磷(2 μmol·L^-1)、低磷(20 μmol·L^-1)、适磷(200 μmol·L^-1,对照)、高磷(600 μmol·L^-1)、极高磷(1000 μmol·L^-1) 5个供磷水平处理,分别在胁迫10、20、30 d后测定幼苗生长状况、根系形态、保护酶活性的变化。结果表明,低磷和极度低磷胁迫显著降低了宽叶雀稗植株高度和地上生物量,同时,叶面积和叶周长均有降低的趋势;根系生物量、总根长、根表面积、根体积、根尖数目、根冠比均高于适磷处理,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、酸性磷酸酶(ACP)活性均显著增强(P<0.05),叶片电导率和根部电导率显著提高(P<0.05);主成分分析表明,CAT活性、POD活性和根系磷酸酶活性、根尖数目和根膜透性受磷胁迫的影响较大,供磷水平为600 μmol·L^-1时表现较好;偏最小二乘回归分析表明,根表面积、根系磷酸酶活性和叶周长是影响宽叶雀稗产量的重要指标。综合表明,宽叶雀稗可通过降低地上生物量、增加根系数量和根表面积、提高保护酶活性来适应低磷胁迫。     

不同水分和土壤处理对糙毛以礼草苗期根系构型和根鞘形成的影响

为了探究水分和土壤对糙毛以礼草苗期根系构型和根鞘形成的影响,采用未灭菌和灭菌的沙土培养糙毛以礼草,分别设置田间持水量的10%、20%、30%、40%和50%水分梯度,测定不同水分和土壤处理条件下糙毛以礼草的根系构型参数和根鞘重,结果表明:1)在未灭菌土壤培养条件下,糙毛以礼草苗期的根系与土壤微生物互利共生,高水分显著影响了根系交叉数和分支数的增加(P<0.05);土壤灭菌培养条件下,这种关系遭到破坏,根系总根体积在40%~50%水分梯度下显著高于其他水分梯度(P<0.05),平均直径在40%水分梯度下最高(P<0.05),分支数在20%和50%水分梯度最高(P<0.05),链接数和根尖数在20%~50%水分梯度下显著增大(P<0.05),总根表面积在50%水分梯度下最高(P<0.05)。土壤灭菌后,微生物群体变化,土壤灭菌培养条件下的根系形态指标较未灭菌土壤培养条件下增大(P<0.05),分别为:20%水分梯度下的根系总根长和分支数,20%~50%水分梯度下的根系链接数和根尖数,40%水分梯度下的根系总根表面积和平均直径,40%~50%水分梯度下的根系总根体积。2)不同水分和土壤处理下糙毛以礼草苗期根系拓扑指数接近于1,根系分支模式接近鱼尾形分支,更适宜在地下资源贫瘠的环境中生长。在20%和30%水分条件下,糙毛以礼草保持了很好的根系构型,修正拓扑指数(q_b)和分形维数(FD)显著高于其他水分梯度(P<0.05)。糙毛以礼草苗期根系初生根和次生根生长过程中生物量分配的不同影响了根系在土壤中的功能,根系在土壤中的伸长拓展(总根长、总根表面积、链接数和分支数)大于固定渗透(平均根系直径)对根系构型的影响。3)水分和土壤处理对根鞘的形成无交互影响(P>0.05),糙毛以礼草苗期根鞘形成的影响因素为:水分>土壤>FD>q_b>根系固定渗透能力。随着田间持水量的升高,糙毛以礼草根鞘重呈现先增后减的趋势,未灭菌土壤和灭菌土壤中的根鞘重分别在20%~30%、30%水分梯度时最大,q_b、FD和根系固定渗透能力显著正向影响根鞘(P<0.05)。     

不同温度条件下土壤颗粒组成对宽叶雀稗种子发芽与幼苗生长的影响

为探讨水土流失区表层土壤砂砾化环境对植物种子萌发及幼苗生长的影响,选取我国南方水土保持良种宽叶雀稗为试验材料,设置4个温度梯度(15、20、25、30 ℃),按不同径级的土壤颗粒组成配制5种不同程度砂砾化的土壤作为种子发芽基质,研究温度和土壤颗粒组成对宽叶雀稗种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:温度和土壤颗粒配比对宽叶雀稗种子发芽与幼苗生长均有显著影响。随着温度升高,宽叶雀稗种子发芽初始时间提前,发芽率稳定所需时间缩短,发芽速率加快;20、25 ℃时,种子发芽率与发芽势较高,地上部与根系生物量较大;20、25、30 ℃时,种子发芽指数、活力指数较高,苗高较高,根长较长;长度根冠比随着温度升高先降后升,25 ℃时最小。宽叶雀稗种子在土壤粗颗粒含量较高(>2 mm:1~2 mm:<1 mm=100%:0%:0%)时,种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数均为最低;土壤粗细颗粒含量适中(>2 mm:1~2 mm:<1 mm=25%:37.5%:37.5%或50%:25%:25%)时,种子发芽指数、活力指数较高。苗高随着土壤粗颗粒含量的增加逐渐增大,根长、长度根冠比则随土壤粗颗粒比例的增加而降低,幼苗地上部与根系生物量则在土壤粗细颗粒含量适中(>2 mm:1~2 mm:<1 mm=50%:25%:25%或75%:12.5%:12.5%)时较高,说明土壤粗颗粒比例高有利于宽叶雀稗苗高生长,土壤细颗粒比例高有利于根系生长,土壤粗细颗粒比例适中有利于种子发芽及幼苗生物量的积累。     

不同供磷水平对宽叶雀稗形态及生理的影响

为探讨宽叶雀稗在不同供磷水平条件下的形态及生理变化,了解宽叶雀稗对磷胁迫的适应策略,以期为宽叶雀稗的磷养分管理和生理调控提供理论依据。试验采用砂培法,设置极低磷(2μmol·L~(-1))、低磷(20μmol·L~(-1))、适磷(200μmol·L~(-1),对照)、高磷(600μmol·L~(-1))、极高磷(1000μmol·L~(-1)) 5个供磷水平处理,分别在胁迫10、20、30 d后测定幼苗生长状况、根系形态、保护酶活性的变化。结果表明,低磷和极度低磷胁迫显著降低了宽叶雀稗植株高度和地上生物量,同时,叶面积和叶周长均有降低的趋势;根系生物量、总根长、根表面积、根体积、根尖数目、根冠比均高于适磷处理,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、酸性磷酸酶(ACP)活性均显著增强(P0.05),叶片电导率和根部电导率显著提高(P0.05);主成分分析表明,CAT活性、POD活性和根系磷酸酶活性、根尖数目和根膜透性受磷胁迫的影响较大,供磷水平为600μmol·L~(-1)时表现较好;偏最小二乘回归分析表明,根表面积、根系磷酸酶活性和叶周长是影响宽叶雀稗产量的重要指标。综合表明,宽叶雀稗可通过降低地上生物量、增加根系数量和根表面积、提高保护酶活性来适应低磷胁迫。     

镉胁迫对紫花苜蓿镉吸收特征及根系形态影响

采用盆栽模拟方法,研究了4种镉(Cd)浓度(0,10,25,50 mg/kg)下紫花苜蓿对Cd吸收特征及根系形态的变化特征。结果发现,随着镉胁迫加剧,紫花苜蓿地上生物量、根系生物量、根系总长度、根平均直径、根表面积、根系体积、根尖数和分枝数均显著下降(P<0.05),地上部生物量分别为对照的87.8%,56.5%,14.3%,根系生物量分别为96.1%,63.3%,16.2%;不同部位镉吸收量表现为细根>地上部>粗根,三者均随着处理浓度增加而显著提高,细根镉含量与地上部镉含量呈显著正相关;地上部最高镉积累量出现在25 mg/kg处理中,达到7.715 μg/株;不同径级根系的总根长、根表面积、根体积随镉浓度增加呈下降趋势,根径<0.5 mm根系占总根系比例呈增加趋势。研究表明,紫花苜蓿可用于低Cd污染场地的植被恢复,其根系对Cd胁迫的响应特征呈现侧根产生—根受损的动态平衡现象。     

草地群落类型对乳白香青种群特征和雌雄株形态及抗性的影响

为探究亚高山雌雄异株草本植物乳白香青对生境的适应方式,通过测定5个草地群落(A-老芒麦改良草地,B-虉草改良草地,C-天然草地,D-天然草甸,E-沙化草地)中乳白香青种群数、种群密度和面积、分布系数、性比组成,以及雌雄株构件性状、生物量配比、水分分配及抗性物质含量等参数,研究群落组成对乳白香青种群特征、雌雄株形态可塑性及抗性的影响。结果表明,5个草地群落的优势种、群落密度、基盖度、物种密度和优势种高度及土壤理化性状的显著差异(P<0.05),使不同群落中乳白香青种群特征显著不同,群落类型对种群特征参数影响顺序为种群面积>种群密度>性比>年龄结构>种群数>分布系数;D群落中乳白香青种群数和分布系数最高,C中乳白香青种群面积和密度最大,E中乳白香青种群数仅分别为D和C中的30.21%和35.11%,分布系数仅为C中的36.04%;群落类型对乳白香青种群年龄结构和性比有显著影响(P<0.05),雌株数为雄株的2.22~7.03倍;叶数和叶面积、株高和茎径、根长、小花数和苞片层数有显著的性别差异(P<0.05),群落类型对雌雄株的叶数和叶面积、株高、根数、花序数和小花数有显著影响,对雄株茎径和苞片层数有显著影响;雄株总生物量和花分配比显著高于雌株,而根分配比显著低于雌株(P<0.05),群落类型对乳白香青生物量配比有显著影响,雌株生物量配比受影响顺序为花>总生物量>叶>根>茎,雄株受影响顺序为花>茎>叶>总生物量>根;雄株茎、叶、花含水量显著高于雌株(P<0.05),根含水量在性别间和群落间差异较小,雌株构件含水量受群落类型影响顺序为花>茎>叶>根,雄株为叶>茎>花>根。雄株中MDA含量高于雌株,雌株中H₂O₂含量及T-AOC活性大于雄株(P<0.05),群落组成对雌、雄株中H₂O₂和MDA含量及T-AOC活性有极显著影响(P<0.01)。A和B中H₂O₂和MDA含量最低,E中H₂O₂和MDA达最大值,而T-AOC活性最低。雌、雄个体均能依据群落生境调整生长策略,通过构件性状、生物量配比、水分分配和抗性生理等适应性变化,使种群具有与生境匹配的种群特征,利于提高种群适合度和生活史完成。     

丝茅侵入量对3种冷季型草坪草竞争力及生长潜力影响的差异

通过复合取代试验设计,设置5个侵入梯度,模拟丝茅入侵高羊茅、草地早熟禾、多年生黑麦草3种冷季型草坪幼坪,测定草坪草单株生物量、相对产量、相对产量总和、攻击力和竞争力及株高、分蘖数、茎基和根系性状等指标,研究侵入量对3种草坪草竞争力及生长潜力影响的差异。结果表明,1)丝茅与草坪草为拮抗关系,3种草坪草相对产量、相对产量总和极显著受丝茅入侵的影响(P<0.01),随侵入量增加草坪草的攻击力指数和种间竞争力不断下降,草种是影响草坪草攻击力和竞争力的主要因子,丝茅侵入量次之,受影响顺序为高羊茅>早熟禾>黑麦草;2)丝茅草侵入对3种草坪草分蘖数、茎基性状和根系性状均有显著影响,对分生再生能力的影响顺序为早熟禾>黑麦草>高羊茅,对根长和根生物量影响顺序为黑麦草>早熟禾>高羊茅;3)幼苗期黑麦草的现实攻击力和竞争力显著大于高羊茅和早熟禾(P<0.05),丝茅入侵对黑麦草根系胁迫度显著大于高羊茅和早熟禾(P<0.05),致使其生长潜力降低;高羊茅竞争力和攻击力虽低,而茎基和根系性状受丝茅入侵影响显著低于黑麦草和早熟禾,保持了极高的潜在生长力;4)丝茅入侵对3种草坪草竞争力和生长潜力均有影响,必将导致草坪种群组成与结构的破坏。所以,加强草坪养护、防治丝茅入侵,是提高草坪品质、延长草坪寿命的根本途径。     

紫色土区香根草不同径级的根系特征与培肥效应

为探讨水土保持先锋物种香根草的培肥效应及其与各径级根系指标间的关系,以裸地为对照,定期分010 cm,1020 cm,2030 cm土层采集土壤和根系样品,常规方法测定土壤有机质、氮、磷、钾的全量和速效养分,WinRHIZO(Pro.2004c)根系分析系统分10个径级测定根系参数(根长、根表面积和根体积)。结果表明:香根草的培肥效应主要体现在有机质上,且此效应随香根草定植时间的延长而增强,其次是全氮,而有效磷和速效钾则出现亏损;香根草小区土壤有机质、有效磷、全钾、速效钾均表现出明显的土壤养分表聚现象,在010 cm土层的含量显著大于其他土层的(P<0.05);0.00 mm相似文献   

7种能源草在酸性红壤中的性状比较及适应性评价

本研究比较了7种能源草在酸性红壤中物候期、越冬率、农艺性状和化学成分等20个性状,并利用其中与适应性相关的12个性状来综合评价不同能源草在酸性红壤中的适应性。结果表明,1)7种能源草中除狼尾草以外其余各品种均能完成生育期,且都能在酸性红壤上生长良好;2)7种能源草的7个主要农艺性状和5个化学成分均有显著差异(P<0.05)。其中五节芒、湘杂芒、柳枝稷的干物质产量较高,单株分别达到5385.24,4846.09和4566.83 g,而斑茅、奇岗和湘杂芒的纤维素含量较高,分别达46.13%,45.38%和45.16%;3)对12个数量性状进行主成分分析,得到累计贡献率为92.626%的4个主成分因子,说明前4个主成分代表了主要的遗传信息;4)利用主成分线性模型综合评价7种能源草的适应性,排序结果如下:湘杂芒>五节芒>狼尾草>斑茅>柳枝稷>奇岗>荻。本研究结果可为我国南方酸性红壤边际性土地的开发与利用提供理论依据。     

香根草和马唐的根系特征及对坡地紫色土抗侵蚀性的影响

为探讨紫色土区草类根系特征及对土壤抗侵蚀性的影响,本试验选取坡地香根草和马唐为研究对象,分0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm土层采集根系和土壤样品,分别采用WinRHIZO(Pro.2004c)根系分析系统、ZJ型应变控制式直剪仪和改进的原状土冲刷水槽测定根系指标、根-土复合体抗剪和抗冲性能,研究了不同土层香根草和马唐的根系特征及与土壤抗侵蚀性之间的关系。结果表明,0~30 cm土层范围内,香根草根系的总体指标和径级指标(根长密度、根表面积密度、根体积密度和根重密度)均优于马唐;较之马唐,香根草更有利于降低土壤容重,改善土壤微团聚体组成状况和提高土壤有机碳含量;上述2种草类根-土复合体的抗冲剪性能均表现为:0~10 cm土层最优,10~20 cm土层次之,20~30 cm土层最差,且各土层均表现为香根草的优于马唐的;相关分析表明,1.0相似文献   

砷胁迫下老芒麦和香根草根茎叶砷吸收特征及抗氧化响应

采用盆栽试验,研究3种砷浓度下(0、10和100 mg·kg-1)老芒麦(Elymus sibiricus)和香根草(Vetiveria zizanioides)生长特征及根、茎、叶三部位砷含量变化及其细胞膜透性、抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)]响应特征。结果表明,低浓度砷对老芒麦和香根草株高和生物量抑制不明显,高浓度下抑制显著(P<0.05),二者相比香根草对重金属砷有更好的抗性。除老芒麦叶片变化不显著外,两种植物其余部位的砷含量均随着浓度的增加而显著增加;老芒麦地上部的砷积累量随浓度的增加显著降低,香根草则表现出随浓度的增加显著升高,高浓度条件下香根草地上部的砷积累量要高于老芒麦。老芒麦根、茎、叶三部位的细胞膜透性均表现出随砷浓度增加显著升高,香根草根、叶部位表现出相同的变化趋势,但茎部的差异不显著(P>0.05)。砷胁迫引起了老芒麦根、茎、叶三部位CAT、SOD和APX活性的显著增加,而香根草这3种酶的活性能够在10和100 mg·kg-1间维持。POD活性有所不同,表现为砷胁迫引起两种植物茎、叶部位降低,根系增加。综合而言,香根草对于重金属砷有更好的抗性、更强的富集能力,并且SOD与POD可能在其抗氧化体系中起关键作用。     

C4牧草在北亚热带适应性及生产性能研究

为探讨C4牧草在北亚热带的适应性和生产性能,筛选出适合北亚热带中山地区种植的牧草,于2009年5-11月,对宽叶雀稗Paspalum wettsteinii、威提特东非狼尾草Pennisetumclandestinum cv.Whittet、纳罗克非洲狗尾草Setaria sphacelata cv.Narok和贝斯莉斯克伏生臂形草Brachiaria decumbens cv.Basilisk进行田间栽培试验,研究各种群产草量、营养成分、高度和密度等指标的动态变化。结果表明:1)臂形草和非洲狗尾草的干物质产量显著高于宽叶雀稗和东非狼尾草(P0.05);饲草供应集中于7月中旬-9月底;2)非洲狗尾草粗蛋白产量显著高于其他3种牧草(P0.05);3)4种牧草品质营养期优于开花期,适宜于营养期刈割。对各指标综合评价后初步认为,4种牧草的种植表现由好到差依次为非洲狗尾草、臂形草、宽叶雀稗和东非狼尾草。     

干旱风沙区煤炭基地12种草本植物对干旱胁迫的生理生态响应及抗旱性评价

为筛选适宜于西北干旱风沙区煤炭基地植被恢复建设需要的草本植物,以二色补血草、蒙古冰草、沙生冰草、沙打旺、草木樨、白三叶、苜蓿、甘草、沙蒿、碱蓬、蜀葵、沙米为试验材料,采用盆栽控制土壤水分的方法,研究了土壤自然渐进干旱胁迫下12种草本植物功能性状、光合特性及抗氧化保护酶的变化,并基于主成分分析与隶属函数值相结合的方法,对其抗旱性进行综合评价。结果表明:在土壤渐进干旱胁迫过程中,12种草本植物的株高(H)、比叶面积(SLA)、叶片干物质含量(LDMC)、叶片相对含水量(LRWC)与根冠比(R/S)均受到不同程度的影响,并在胁迫14 d后影响更显著(P<0.05)。渐进干旱胁迫至21 d(土壤含水量为1.35%),12种草本植物的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)与蒸腾速率(T_r)均降低;超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量均升高;复水后,各草本植物SOD、CAT活性均降低,而MDA含量存在较大差异,其中蒙古冰草、沙生冰草、沙打旺与苜蓿的MDA含量均升高。主成分分析表明,功能性状与抗氧化保护酶等指标贡献率较大,可作为评价各草种适应干旱胁迫的重要指标。基于主成分分析与隶属函数值相结合的方法,综合评价12种草本植物的抗旱能力排序为:沙蒿>沙打旺>草木樨>蜀葵>蒙古冰草>碱蓬>白三叶>苜蓿=甘草>沙生冰草>二色补血草>沙米。     

9种禾本科草本植物的耐旱能力

草本植被过滤带在控制农田氮磷面源污染方面起着重要的作用,但在北方地区其生长易受春季干旱的影响。为了筛选农田氮磷截留草地过滤带适宜草种,本研究通过室内水分控制试验对9个多年生候选草本植物的耐旱能力进行了评价研究。结果表明,1)9个植物材料的生长特性存在明显的差异,黑麦草(Lolium perenne)和新麦草(Psathyrostachys juncea)分蘖能力最强,偃麦草(Elytrigia repens)两个品种生长速度最快;2)干旱胁迫下9个植物材料的分蘖能力和试验初期的茎生长速率受到了限制,因而生物量受到了影响,但在中度和重度干旱胁迫下,狼尾草(Pennisetum alopecuroides)、京草1号偃麦草和京草2号偃麦草分蘖数显著高于其它植物。3)干旱胁迫下,京草1号根系长度显著高于对照,柳枝稷(Panicum virgatum)根长与根表面积较对照均呈现增加的趋势。4)9个植物材料耐旱性能顺序为狼尾草京草2号柳枝稷细叶芒(Miscanthus sinensis)无芒雀麦(Bromus inermis)京草1号披碱草(Elymus dahuricus)和黑麦草新麦草。     

5种草本植物根系理化特性及其相关性

为理解草本植物根系的主要化学成分对根系力学特性影响,选取武汉地区5种常见的水土保持草本植物,开展了根系抗拉特性研究。根系直径范围选取0~1.5mm,按直径分成4个径级,并按根系分级测定了纤维素、木质素和半纤维素含量,计算了综纤维素含量和木纤比。结果表明,5种根系4个径级的抗拉力、抗拉强度均表现为香根草(Vetiveria zizanioides)百喜草(Paspalum natatu)狗牙根(Cynodon dactylon)马尼拉草(Zoysia matrella)狗尾草(Setaria viridis)。香根草和百喜草的根系具有较大的抗拉力学特性,与其它3种植物根系的抗拉力学特性差异显著(P0.05)。随着直径增大,5种根系抗拉力均增大,而抗拉强度均减小,两者均表现为幂函数关系。5种植物不同径级根系纤维素含量范围为21.90%~34.57%,木质素含量为12.85%~19.42%,半纤维素含量为14.31%~20.22%,综纤维素含量为38.52%~51.83%,木纤比为0.37~0.90。根系抗拉力与纤维素、综纤维素含量显著负相关(P0.05),与木纤比显著正相关(P0.05);抗拉强度则均与纤维素、综纤维素含量显著正相关(P0.05),与木质素含量、木纤比显著负相关(P0.05)。纤维素、木质素、综纤维素含量和木纤比与5种草本植物根系的力学性质有较好的相关关系。研究结果表明,香根草和百喜草可作为武汉重要的固土护坡植物种类,为分析植物根系力学、化学性质和直径的相互作用关系提供理论依据。