北京市3种针叶绿化树种根系结构分析

该文从根系长度、表面积、体积、根系序级、根系数量等方面对北京市油松、侧柏、白皮松3种针叶绿化树种的根系形态特征进行了对比分析。结果表明:3个树种在根系结构上有良好的一致性,即直径1 mm的根系连接数量、根系累计长度以及表面积占据总量的多数;直径2 mm的根系数量、根系长度和根系表面积是根系总量的主体;0～3序级根系连接数和根系表面积占所有序级根系连接数和表面积的70%以上。根系形态分析结果显示,白皮松根系分枝能力弱于侧柏和油松,并以油松根系分枝强度为最大。      

根区不同改土模式对葡萄根系生长的影响

利用草炭对葡萄根区进行改良,比较研究了传统混合和局部改土方式对葡萄根系形态、生物量、冠根比、根系活力和根系激素状况的影响。结果表明:草炭可有效提高根系干物重、根系活力以及根系Zip、IAA和GA的含量,降低根系ABA含量。不同改土模式对葡萄根系的影响不同,局部改土一定程度提高根系干重和根系活力,并有效促进了地上和根系的平衡生长。     

树木根系呼吸及其对环境的反应研究进展

对根系呼吸在植物生态系统碳平衡中的作用、根系呼吸的碳消耗、根系呼吸与林木生长间的关系、土壤温度、CO2、养分以及水分对根系呼吸的作用等方面进行了综述。结果认为,由于根系呼吸占土壤碳释放的40%～70%,是土壤碳过程的一个重要环节,是植物生态系统碳平衡的重要组成成分。植物通过根系呼吸可消耗8%～52%的叶片光合作用所固定的碳,是影响植物生态系统初级生产力的重要因素。通常根系维持呼吸占根系呼吸的大部分,它在一定范围内随根系年龄的升高而提高。土壤温度和CO2对根系呼吸的作用有一定争议,但普遍认为CO2体积分数升高大幅度降低根系呼吸强度,土壤温度升高会显著提高根系呼吸强度。土壤养分对根系呼吸的影响主要起因于根系生长和根系吸收养分对能量的消耗,尤其是根系蛋白质的周转和修复对能量的消耗。土壤水分显著影响根系呼吸强度,但这方面的研究较少。     

宿根甘蔗黄化苗根系活力及其营养特性研究

【目的】研究宿根甘蔗黄化幼苗根系活力及其营养特性,探明宿根甘蔗幼苗黄化与根系吸收矿质元素能力的关系。【方法】在宿根蔗幼苗黄化发生严重的蔗区采集宿根黄化苗、相邻地块宿根正常苗和新植蔗苗的根系样品,测定根系活力及根系N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Mg、B、S等营养元素含量。【结果】黄化苗根系活力极显著低于宿根正常苗根系和新植蔗苗根系;黄化苗根系N含量略高于宿根正常苗根系,但低于新植蔗苗根系;黄化苗根系P、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Mg、B、S等元素含量均极显著低于宿根正常苗根系和新植蔗苗根系,新植蔗苗根系矿质元素含量最高。【结论】宿根蔗黄化苗根系活力微弱,矿质元素含量不足,营养贫乏,不能从土壤吸收矿质元素。     

宿根甘蔗黄化苗根系活力及其营养特性研究

【目的】研究宿根甘蔗黄化幼苗根系活力及其营养特性,探明宿根甘蔗幼苗黄化与根系吸收矿质元素能力的关系。【方法】在宿根蔗幼苗黄化发生严重的蔗区采集宿根黄化苗、相邻地块宿根正常苗和新植蔗苗的根系样品,测定根系活力及根系N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Mg、B、S等营养元素含量。【结果】黄化苗根系活力极显著低于宿根正常苗根系和新植蔗苗根系;黄化苗根系N含量略高于宿根正常苗根系,但低于新植蔗苗根系;黄化苗根系P、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Mg、B、S等元素含量均极显著低于宿根正常苗根系和新植蔗苗根系,新植蔗苗根系矿质元素含量最高。【结论】宿根蔗黄化苗根系活力微弱,矿质元素含量不足,营养贫乏,不能从土壤吸收矿质元素。     

基于虚拟植物技术的冬小麦根系3D构型测试与分析

【目的】构建一套由硬件和软件集成且完整而适用的虚拟植物根系技术,定量描述稻茬田冬小麦根系的三维几何构型特征。【方法】自主设计制作“根系构型数字化仪”,该数字化仪为纯机械结构,分别设有一个水平回转臂、一个横向滑动臂和一个竖向滑动臂,回转臂与滑动臂都配有标尺,且3者的组合运动能保证测头在3D范围测取任一点的空间坐标。测量时将置于工作台的根区土壤按3-5 mm厚度逐层清除并进行根系构型数字化,从而测取田间小麦根系的真实空间拓扑数据,实现小麦根系实体构型的数字化。将实测的小麦根系构型数据导入Pro-E软件平台,利用软件的3D造型技术完成小麦根系构型的虚拟重构,实现计算机虚拟根系与实体根系的一致性。利用软件的分析工具对虚拟重构的小麦根系构型进行计算分析,定量小麦不同时期根系的三维空间构型、根系的土体空间搜寻能力、根系总长以及根系平均增长率等指标的变化,通过不同的指标反映田间土壤环境下真实小麦根系构型的时空动态。【结果】植物根系构型数字化仪能够提供＜1 mm的测试分辨率,操作使用方便,耐污染、抗干扰能力强,对工作环境要求不高,可满足作物根系三维空间几何构型测试要求,而使用Pro-E的小麦根系三维空间几何构型重构技术也便于根系构型的深度计算与分析。冬小麦的根系构型分析结果表明,该虚拟根系技术能够直观展示小麦生长期不同时间节点的根系构型状态特征及土体空间搜寻动态,根系构型图可以反映各时期小麦根系在土体中的纵深拓展和周向扩展状态。同一时期植株个体的根系构型变异性较大,越冬期小麦根系很浅,在返青及分蘖旺期小麦的根系迅速向深层土层中伸展,拔节期根系爆发迅速。【结论】由软硬件单元组构的虚拟植物根系三维空间几何构型的测试与分析方法是准确定量根系动态、根-土关系、根系拓扑特征、根系动态空间行为指标等作物根际生理生态行为的技术保障,其不仅直观展示了水稻土条件下冬小麦根系空间几何构型在不同时期的空间拓展状况,也能够定量根系构型的动态,因此能够满足作物根系三维空间几何构型分析的实用要求。     

林木根系与黄土复合体的抗剪强度试验研究

为了深入了解林木根系在增强黄土抗剪强度中的作用机理,该文用三轴压缩试验方法研究了林木根系与黄土构成的复合体的应力 应变及强度特性,探讨了不同根系直径、根系分布方式、复合体含水量和围压下的土体抗剪强度.试验证明,根系-土壤复合体抗剪强度τf与法向正压力σ的关系符合库仑定律, 即τf=σtan+C.由试验结果可知,根系直径相同时,复合体含水量从12.72%增至15%,水平根系的根土复合体的抗剪强度减小,垂直根系和复合根系的复合体抗剪强度增加;复合体含水量一定时,3种分布方式的根土复合体的抗剪强度都随根系直径的增加而增大;根系直径和复合体含水量一定时,复合根系的根土复合体的抗剪强度最大,垂直根系次之,水平根系最小.      

根系逐渐破坏过程中固土效果研究

植物根系的固土效果会随根系破坏而发生变化,但其变化过程并不明确。以重庆缙云山的四川山矾为研究对象,以2 mm为根系径级,采用逐径级剪除根系法模仿根系逐渐遭到破坏的过程;同时测量根系的抗拉与抗拔强度,利用自制大盒直剪仪测量根土复合体的抗剪强度,并与Wu模型计算值作对比,系统研究根系逐渐破坏过程中的固土效果。结果表明,春季生四川山矾3年幼苗的植物根系抗拉强度随着根系直径的减小而减小。当根系直径小于2 mm时,根系拉拔强度要高于植物根系的抗拉强度,当根系直径大于2 mm时,则根系抗拉强度更大。大盒直剪测量结果显示,根系破坏过程中根土复合体的抗剪强度首先保持不变,当大于2 mm的根系开始与土壤分离时,根土复合体的抗剪强度会快速下降。在一定范围内,根面积比越大,根土复合体的抗剪强度越大,根系对土壤的加固作用越强。在根系逐渐破坏过程中,Wu模型在一定程度上高估了根土复合体的抗剪强度,且高估值与根面积比呈正相关关系。      

基于动态生长模型的植物根系模拟研究

围绕基于动态生长模型的植物根系模拟技术展开研究与讨论,在分析了冬小麦根系动态生长模型的基础上,提出了一种利用改进型L系统规则结合动态数据结构的冬小麦根系模拟方法并予以实现.引入了植物根系的"管道模型",使系统在模拟根系生长的同时,能完成对根系各生长参数的计算,最后能生成根系图形并计算出根系研究所需要的根长、根重、根体积等重要参数,实现了根系生长发育模型和形态发生模型的有机结合.     

林木根系研究综述

林木根系研究始于18世纪,发展至今,研究主要集中在林木根系的生态学、生物学、生理学、固土力学等方面,林木根系与生态环境相互作用的机制、林木根系生理学、林木根系固土力学机理的研究和应用将是今后根系研究的重要方向.     

种基盘对侧柏幼苗根系形态和生理特性的影响

以种基盘侧柏播种苗为试验材料,普通营养钵侧柏播种苗为对照,测定播种后第20、40、60、80、100天的根系形态和生理指标。结果表明:在试验阶段,种基盘能显著提高侧柏幼苗平均根尖数、平均表面积、根系密度(p0.05),但根系平均直径较对照小;种基盘可以显著提高侧柏幼苗的根系活力、可溶性糖和可溶性蛋白(p0.05)。2种处理根系的形态指标(根尖数、根系表面积和根系密度)和生理指标(根系活力、根系可溶性糖和可溶性蛋白)之间均表现出显著的相关性(p0.05),而种基盘播种苗的根系直径与根系密度及可溶性蛋白的相关性不显著。逐步回归分析显示,种基盘播种苗根系表面积的大小对根系活力的强弱起决定性作用;根尖数的大小则对根系活力、根系可溶性糖和可溶性蛋白含量有显著影响。     

等渗Ca（NO3）2和NaCl胁迫对黄瓜幼苗根系形态及活力的影响

以盐敏感型黄瓜品种‘津春2号’为试材,采用营养液栽培,研究了等渗Ca(NO3)2和NaCl胁迫对黄瓜幼苗根系形态、活力及幼苗生长的影响。结果表明:2种盐胁迫均显著抑制根系的生长,导致根系表面积和根体积大幅下降。在56 mmol.L-1Ca(NO3)2胁迫下,根系生物量下降了29.23%,根系总长度显著降低,但侧根密度与根系平均直径显著增加,根尖膨大短粗,根系整体呈簇生状,根系活力显著上升;而在84 mmol.L-1NaCl胁迫下,根系生物量下降了43.08%,根系总长度下降的幅度小于等渗Ca(NO3)2胁迫的,但侧根密度与根系平均直径均显著减小,根尖纤细,根系外观细小,根系活力显著下降。表明,根系形态的变化与2种盐胁迫对根系造成的不同伤害密切相关,其中NaCl胁迫对根系的抑制程度大于等渗的Ca(NO3)2。     

植物根系抗拉力学性能研究进展

根系是植物固土的基本单元,根系力学性能研究是植物根系固土研究的基础。植物护坡工程中,植物根系通过发挥抗剪和抗拉作用提高边坡稳定性。根系抗拉能力是增强边坡稳定性最重要的因素之一,根系抗拉力学性能研究具有重要意义。在分析国内外多种植物根系抗拉力学性能研究的基础上,总结了这些植物根系抗拉力学特性的研究现状,分析比较了植物根系抗拉力学性能研究试验的方法和多种影响因素与植物根系抗拉性能的关系,得出如下结论:①目前尚未形成标准的根系抗拉试验,根系抗拉性能试验研究的方法和设备有待科学规范;②根系直径与抗拉力和抗拉强度关系研究已经形成共识,即根系直径越大,抗拉力越大,抗拉强度越小;③根系抗拉强度随根系采伐时间的推移而降低;④根系长度、含水量、加载速率、根系内部化学成分和微观结构等对抗拉力和抗拉强度的影响研究较少,尚未形成统一结论,还需要加强研究。最后,探讨了植物根系抗拉力学性能研究存在的问题和趋势,认为夹具的改进、根系形态解剖结构研究、根系疲劳破坏研究应成为今后研究的重点。     

大豆根系研究现状与展望

文章从大豆根系演化、根系性状与养分吸收、根系与地上部的关系、根系与产量的关系等方面概括了大豆根系的研究现状,提出了未来深入研究的方向。     

玉米生长空间对根系吸收特性的影响

 在不供应和补充供应水、氮条件下 ,研究了限制根系生长空间对玉米根系生理特性、植株养分吸收及产量的影响。结果表明 ,限制根系生长空间虽严重影响了根系自身发育 ,降低了根系吸收总面积和TTC还原量 ,但却增加了根系的活跃吸收面积、比吸收表面、比活跃吸收表面 ,并提高了根系的TTC还原强度。这说明在限制根系生长的逆境条件下 ,作物并不是被动地忍受逆境的胁迫 ,而是主动地调节生理代谢过程 ,增强对水分和养分的吸收能力 ,从而减缓逆境的伤害。水、氮供应促进根系生长 ,增加根系吸收面积和活力 ,促进了根系对养分的吸收 ,从而提高了玉米产量 ,并减轻了因限制根系生长所引起的不良影响。     

井窖式移栽烟苗根系覆土程度对烤烟前期生长发育的影响

在贵州省烟草科学研究院贵阳龙岗基地,开展井窖式移栽烟苗根系不同覆土程度对烟株前期生长发育影响的试验。结果表明,移栽后35 d,根系全覆土的烟株农艺性状表现最好,地上部生物量、根系活力相对最高,根系发育较好;根系覆土1／3的烟株根系发育相对最好,根系抗逆性最强。井窖式移栽的烟苗根系采取全覆土方式较为适宜,有利于烟株前期地上部生长和干物质的积累。     

普通油茶不同嫁接组合对苗木根系生长发育的影响

对普通油茶长林系列长林3号、长林4号、长林18号、长林23号、长林27号、40号、长林53号、长林166号的穗条和普通油茶砧木开展嫁接苗根系研究。结果表明,不同品种的接穗对油茶嫁接苗根系有很大的影响。不同品种的普通油茶接穗嫁接2年后,苗木在根系体积、根系表面积、根系长度及根系生物量等指标上均表现显著差异,根系总长为1718.04 cm,为最小的3倍;根系表面积最大为498.27 cm~2,为最小的3.1倍;根系体积最大为12.16 cm~3根系长度最长,为最小的3.2倍。除个别例外,所测量指标两两之间均成极显著相关。在不同根级之间,在0.0d≤0.5 mm根级根系长度最长,但根系表面积和根系体积最小,在d2.0 mm根级根系长度最短,根系表面积和根系体积反而最大。     

作物根系表型鉴定评价方法的现状与展望

根系是作物固定植株并吸收土壤水分和养分的主要器官,其表型特征直接影响作物的生产力和适应性。优化根系表型被认为是实现第二次“绿色革命”的重要途径之一。然而,根系的隐匿性、复杂性和可塑性极大地制约着根系表型鉴定效率,导致根系优化进程远远滞后于地上部器官。随着光谱成像、机器学习和三维重建等新技术的快速发展,根系表型鉴定方法逐渐由传统取样观测向原位、无损、自动化检测转变,评价依据由二维形态指标向立体构型参数拓展,促进了根系表型鉴定效率大幅提升,根系表型数据快速增长。与此同时,海量数据也带来了信息冗余及利用率低等问题,对根系表型研究提出了规范化和共享化的时代新要求。本文概述了现行主要根系表型鉴定方法的原理和技术要点,从精准度、通量和成本等方面对不同方法进行系统比较,并从使用许可、运行平台和分析方式等方面对常用根系表型量化软件进行归纳总结;进一步提出今后重点研究方向,即开发高效的田间根系表型鉴定方法,建立根系可塑性鉴定评价技术体系,加强根系解剖结构的鉴定和利用,强化分子检测技术在根系表型鉴定中的应用,推进根系表型鉴定技术规范化和数据信息共享化,以期为合理选用和改进作物根系表型鉴定评价方法提供参考,促进作物根系改良。     

植物生长条件下土壤水分与养分资源动态分布的模拟研究

借助根系功能-结构机理模型,在动态描述根系空间生长发育的基础上,采用根系空间吸水速率函数耦合三维土壤水动力学模型,描述根系吸收条件下土壤水分的时空分布;以根个体为中心,采用扩散方式,描述了由于根系吸收土壤中磷元素而引起的土壤中有效磷分布的动态变化。通过小麦苗期根系结构与生物量的动态观测试验,获取了根系生长参数,利用文献资料获取了土壤水分运移参数、土壤有效磷扩散参数。在设定的灌溉与蒸散情景下,模拟了根长密度与根系吸收速率在三维空间的动态分布、根系吸水条件下土壤水分三维时空变化以及根系吸收磷元素的条件下土壤中有效磷的亏缺区域变化过程。模拟结果显示,根系-土壤系统能够实时地模拟根系生长下土壤环境资源的动态变化。     

根系分隔和施氮对蚕豆/玉米间作体系根系分布和形态的影响

为西北1熟制灌区豆科/禾本科间作体系高产高效提供科学依据,于2007年在甘肃省农业科学院武威绿洲农业试验站设计了蚕豆/玉米间作体系的田间根系分隔试验,研究蚕豆/玉米2种作物间根系分隔和施氮对作物根系空间分布、根系形态的影响.采用根系行分隔法进行田间作物间根系分隔,并用根钻法采集根系.蚕豆和玉米根系主要分布分别在0～40 cm浅土层和0～60 cm土层,且间作玉米根系在60～120 cm比根系分隔的多,较深根系分布有利于玉米的后期竞争恢复生长.玉米根系可以占据蚕豆地下部空间,而蚕豆的根却较少到间作玉米的地下部空间.种间互作和施氮增加了玉米和蚕豆在纵向和横向2个尺度上的根重密度、根长密度、根表面积、根系体积.蚕豆玉米间作和施氮扩展了2种作物根系纵向和横向的空间生态位,改变了作物根系形态,从而增加了作物水分和养分吸收的有效空间.