植物营养中的根系分泌物作用研究

在植物生长过程中,根系将自身所产生的全部有机物质(分泌物)分泌到相关的介质中。文章重点分析了根系分泌物的相关类型,并在文章的第2部分详细地论述了植物营养中的根系分泌物所起到的调节、异种克生、以及与根际微生物所发生的相互作用。     

解淀粉芽孢杆菌L-S60与黄瓜互作特性研究

植物根系分泌物作为植物与土壤进行物质交换和信息传递的重要载体物质,对植物-微生物种间互作发挥着重要作用。本文分析了解淀粉芽孢杆菌L-S60与黄瓜的互作过程,研究了黄瓜根系分泌物的主要成分有机酸及氨基酸对菌株的趋化作用及菌株的利用情况,通过计数和荧光定量PCR的方式分析了菌株在黄瓜幼苗的根际定殖情况。结果表明,L-S60能够部分利用黄瓜根系分泌物中主要的有机酸(柠檬酸、草酸、琥珀酸和苹果酸)及氨基酸(谷氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸和色氨酸)成分并且受到这些成分的趋化作用,其中对于苹果酸和谷氨酸的利用情况及受趋化作用最优。从定殖量及相关基因转录水平差异上分析,菌株具有在黄瓜幼苗根系表面定殖的能力,且菌株最大定殖量为1. 02×10~5CFU/g。     

质地和根系深度对水分探头埋设的仿真模拟

利用Hydrus-1D模型模拟不同植物根系深度和不同土壤质地条件下的土壤水分动态与平衡,研究了根系分布深度和质地对控制灌溉土壤水分探头埋设深度的影响,并利用试验进行了验证. 土壤质地和植物根系分布深度对探头埋设深度有显著影响,砂壤土和壤土分别采用高频低灌量和低频率高灌量的方法.浅根系植物（10 cm）在砂壤土条件下探头埋设5 cm深度最佳,但是根系深度增大到30 cm,探头应该埋设到20 cm深度.对壤土而言,利用位于根系1/2至1/3处的探头控制灌溉. 太浅的埋设深度会导致灌溉频率增大,太深的埋设可能造成植物缺水.黏土条件下,结果较为复杂,探头的埋设深度需要田间试验研究. 研究结果表明：针对具体植物,因其需水规律和生理特征的不同,根据植物需水规律来调整探头的控制范围达到高效节水目的.     

基于L系统的大豆根系模拟研究

随着虚拟植物研究的不断深入,对于虚拟植物研究的重点也从地上部分转入地下部分.根系是植物最重要的器官之一,在植物整个生长发育、生理功能和物质代谢中发挥着重要作用,因此对植物根系进行虚拟研究具有重要意义.为此,以大豆为例,通过对大豆根系形态及生长特点的分析,探讨了使用L系统进行大豆根系虚拟建模的方法,并在Visual C 环境下进行了算法实现.     

基于XCT技术的植物根系原位形态可视化研究

在总结植物根系观测技术研究进展的基础上 ,提出基于多层螺旋 CT技术的根系原位形态的可视化研究方法 ,并进行了试验研究。结果表明 ,采用 XCT成像技术实现植物根系原位形态构型的定性观察和定量测量是可行的。在对成像技术、介质成分和根系类型等影响根系成像质量的主要因素进行系统分析的基础上 ,提出了进一步的研究思路。     

基于面向对象技术的植物根系基础类库构架研究

研究设计了一个高重用性、高维护性的,基于面向对象技术的植物根系基础类库,可有力地支持植物根系模拟仿真软件的开发模式,大大提高了软件开发中的资源再利用率和共享性.该设计建立在面向对象的软件重用技术基础上,根据面向对象技术定义植物根系基类的重用性、多态性以及继承机制,阐述了植物根系基础类库的开发思想以及具体设计步骤.该研究的实现可以构架一个适用性强的植物根系基础类库的架构规范,以便更好地指导研发人员在此基础上通过方法复用来快速地进行根系基础类库的基础类设计及基础类库的构建.     

铅对14种本土草本植物根系生长及根系活力的影响

采用温室盆栽试验,研究了不同质量浓度铅对山西省14种本土草本植物根系生长及根系活力的影响。结果表明,藜、新麦草、红叶苋和紫花苜蓿为一类,属于铅高耐性植物,其根长、根系生物量、根系活力在各处理下均高于对照;紫苑、反枝苋和高丹草为一类,属于铅敏感植物,1 500mg/kg铅处理下,根长、根系生物量、根系活力均显著低于对照(P<0.05);其余7种植物对铅的耐性介于上述二类植物之间。这一结果将为铅污染土壤的生态恢复提供一定的理论依据。     

植物根际微生物研究进展

根际微生物是植物根系环境中特有的微生物群.分析植物类型、土壤类型、栽培管理制度等因素对根际微生物群落多样性和群落结构的影响,阐述根际微生物对植物生长发育的积极作用,以期为进一步研究与利用根际微生物来促进作物优质高产提供参考.     

根系微生物在环境污染治理中的应用及其发展

根系微生物是植物根系微区域内丰富的微生物宝库,研究和利用根系微生物进行环境污染治理和修复成为研究热点问题.首先阐述了根系微生物的概念、形成原因和生理生化特性,并在基础此上分析了根系微生物在环境污染治理中的贡献、作用机理和应用现状；最后分析了根系微生物在未来污染治理领域的研究方向和热点.     

基于XCT技术的原位根系三维可视化研究

为解决植物根系原位三维观测的技术难题,采用XCT层析成像技术获取原位根系的断层序列图像,然后利用计算机图像图形处理技术实现对植物根系的原位三维可视化.为了提高图像分割的精确性,提出一种利用根系几何形态特征的综合分割方法,有效清除了与根系密度极其近似的杂质体素,完成了对序列图像的三维分割.并利用VTK工具箱采用移动立方体算法(MC)实现了对分割后序列图像的三维重建.编程实验证实,本文提出的技术路线和方法能够有效地实现对生长在介质环境中原位根系的三维可视化观测.     

植物根系竞争生长的三维可视化模拟

基于Simroot模拟系统的数学理论,结合Visual C++编程工具和OpenGL三维图形库技术,建立了一个虚拟植物根系竞争生长的三维可视化模拟系统.通过对作物大豆的根系竞争生长的模拟表明:本系统能够形象逼真地显现植物根系竞争生长的形态结构和生物特性,具有良好的通用性和适用性.     

植物根系环境保护及生态建设研究进展

植物的根系对有机体的生长发挥着十分重要的作用,参与植物的营养供给和代谢循环,但是由于植物根系生长位置和周围环境的特殊性,对其研究不是十分有利,还需要更多研究进行深度探讨。本文通过对以往的文献检索以及综合分析,综述了植物根系对于处理水体污染、土壤污染和固土护坡的机理。目前的研究大多数还集中在人工湿地等环境内,所以在日后的研究中应该多加注重植物根系在城市水体污染治理中的具体应用。在城市开展的试验中,要以植物本身的特性作为依据,找出合适的实验方案。     

与环境交互的根系动态生长可视化算法

为结合环境因素进行植物根系三维建模,分析根系生长机理,提出了一种模拟根系与环境交互的动态生长可视化算法。该算法以根尖与环境的交互为主导,首先计算每个根尖吸收到的养分含量,再根据内部资源分配机制并采用环境影响的缩放函数调节根尖的伸长率与侧根密度,同时结合所受到的向性与障碍物的阻挡因素,实时调整生长方向。提供了根茎形状与根系整体形态的控制方法,包括编辑根茎形状的模板曲线、设定资源分配权重和向性权重等。对不同类型的根系,以及不同土壤环境下(包括各种养分分布、障碍物与盆壁影响)的根系进行了模拟实验。实验结果表明,所提出的算法具有为多类植物根系建模的泛化能力,并且能够合理地表现与环境的交互过程。     

秸秆覆盖对桃树地植-土环境变化的影响研究

对果园实施秸秆覆盖,短期内主要表现为保墒和调节土壤温度两大功效.研究在桃树果园实施秸秆覆盖3年以来对植物与土壤环境的影响,主要从地上部分桃树形态变化、地下部分根系生长变化、土壤养分与土壤微生物变化这几个方面将覆盖与对照进行对比分析.分析表明,覆盖比对照树冠体积、茎干断面、根系直径小于1 cm的总长分别增加33.9%、110.6%和115.69%,同时使土壤养分和微生物也发生很大变化,分别是对照硝态氮含量、真菌、细菌和放线菌含量的2.2倍、1.56倍、2.36倍和1.89倍.所以长期实施秸秆覆盖对植物生长和土壤环境的改善有着很大的积极作用.     

土壤水分再分布特性研究进展

在干旱半干旱地区,土壤水分的再分布对生态环境、农业发展有着重要的影响,是自然界中水循环的重要过程之一,是土壤墒情的自我调节过程,是土壤水在势力梯度作用下的非饱和运动.在国内外学者多年研究工作的基础上,分别从物理角度和生物角度对土壤水分再分布的基本理论和模型进行了归纳总结.从物理角度分别以耕作措施、雨强、灌水方式、土壤初始含水率等因素对土壤水分再分布过程的影响进行了研究,并归纳了基于土壤水分特征曲线及其滞后作用、土壤水分运动通量法、土壤水分运动基本方程等的数学模型.从生物角度对土壤水分再分布的生态功能及影响因素进行了总结:研究发现土壤水分的再分布作用可以有效地调节根系层土壤水分状况、丰富群落结构,提升土壤养分、增加根层土壤微生物;植物根系在对根层水分进行调节的过程中又会因土壤水分、植物种类和土壤特性的不同而发生变化.通过对前人研究成果的总结,理清研究现状,以期为理论的进一步研究提出建设性意见.     

增氧灌溉系统的优化设计

氧气在植物的生长过程中必不可少,但由于旱涝灾害、地下灌溉时暂时性根部缺氧及地表温度较高等原因,导致植物根系水氧矛盾日益突出,进而影响植物的生长发育,导致品质及产量下降。为了探索增氧灌溉对土壤呼吸作用、氧气含量、土壤温度与充气孔隙度的影响,拟采用空气泵给地下灌溉系统加入氧气的方法,设计了一种增氧灌溉系统,以期达到促进作物与根系生长的目的,并使作物产量显著增加。     

植物生长营养液对干旱期及复水后马铃薯渗透调节物质的影响

基于盆栽试验,研究了3种水分条件及复水后植物生长营养液对马铃薯叶片及根系渗透调节能力的影响。结果表明,不同水分胁迫程度及复水条件下,喷施植物生长营养液均能提高马铃薯叶片和根系渗透调节物质,与CK相比,叶片游离脯氨酸增加了8.05%~21.35%,根系游离脯氨酸增加了4.04%~18.37%;叶片可溶性糖增加了12.93%~20.12%,根系可溶性糖增加了10.76%~28.36%;叶片可溶性蛋白增加了6.22%~14.12%,根系可溶性蛋白增加了1.17%~6.54%,马铃薯产量增加了3.19%~7.55%。水分胁迫下植物生长营养液对马铃薯叶片和根系渗透调节物质的影响大于正常供水,且显著提高重度水分胁迫下马铃薯产量。     

基于微分L-系统的水稻根系三维生长模型研究

植物根系结构是其根系的空间构型,水稻根系结构表现出高度的多样性。为了探明水稻根系结构和分布规律,利用水培法开展试验,测定不同生长时期的根系三维空间坐标和形态参数,对水稻根系结构进行高精度的测量。统计分析所测试验数据,确定了根节点的初始位置、各级枝根的生长方向以及根系的生长函数。通过整合水稻根系的拓扑结构,量化其生物学特征,提出基于微分L-系统的水稻根系三维生长模型,以描述水稻根系生长规律,并检验该模型输出结果的精度。借助Visual C++和Open GL标准图形库实现了水稻根系三维生长可视化模拟系统,直观再现了水稻根系动态的生长过程。对比分析表明,系统对总根长、根表面积和根体积的平均模拟拟合度分别为96. 82%、95. 86%和93. 96%。     

间接地下滴灌条件下 红黏土水分入渗特性试验研究

植物护坡效果与根系在土壤中的空间造型和分布(即根系构型)密切相关,研究不同土壤初始含水率和滴头流量对红黏土内水分运移的影响规律,对合理匹配土壤湿润体与植物根系分布情况,准确调控植物根系构型,提高植物边坡固土能力具有重要意义。采用室内试验的方法,在间接地下滴灌的条件下,观测土壤初始含水率和滴头流量对土壤湿润体特征值、湿润锋运移速度和含水率分布情况的影响。试验研究发现湿润锋运移的形状近似椭圆形,而湿润体的形状则近似为椭球体。随着土壤初始含水率的增加,湿润体水平方向对称轴不断下移,水分趋于垂直向下运移,随时间呈对数函数变化。在相同的滴灌量条件下,流量较小的湿润体的范围稍大于流量较大的湿润体范围,但湿润锋的半径均随时间呈幂函数变化。滴灌初期,同一时刻湿润锋运移速度随滴头流量的增大而增大,但随滴灌时间的延长,这一现象逐渐减弱。滴头流量大时,水分向水平方向运移的趋势明显,而滴头流量小时,水分向垂直方向运移的趋势更优。不同滴头流量和土壤初始含水率会形成不同形状和大小的湿润体,也会导致湿润体含水量分布不同。在调控所需的植物根系构型时,可通过控制滴头流量和土壤初始含水率来控制植物根系分布情况,提高植物根系固土的能力。     

低温低碳园林景观设计中植物选取方法

为了满足低温气候下园林景观抗低温入侵的需要,对极端低温下低碳园林景观设计中植物的选取方法进行了研究。分析了由于抗低温侵蚀效果差,景观设计中优势植物选取存在的问题。根据存在的问题提出了极端低温下,低碳园林景观设计中植物选取的具体方法。具体测试结果表明,根据湿地植物根系泌氧及其对滇池N、P营养物去除的影响,对植物进行合理的塑形,以期为极端低温低碳园林的设计提供参考。