根系分泌物对根际土壤关键氮转化过程的影响

根系分泌物是影响土壤氮素转化、N₂O排放和植株氮肥利用率的重要因素之一,也是土壤学、植物营养学、作物生理生态与耕作栽培学、环境科学等学科的重要关注点。为全面认识根系分泌物在土壤氮循环中的作用,综述了根系分泌物的种类和测定方法,介绍了根系分泌物影响土壤关键氮转化过程及N₂O排放的机理,根系分泌物对土壤硝化和反硝化过程及N₂O排放的抑制作用,并对该领域未来的研究方向进行了展望。为土壤氮素转化的土壤–植物–微生物互作机制研究提供一定参考,以进一步提高氮肥利用率,减少氮肥引起的环境污染。     

小麦/玉米/大豆三熟套作体系中小麦根系分泌特性及氮素吸收研究

为探讨小麦/玉米/大豆多熟套作体系下小麦根系分泌物的分泌特性及其对根系生长环境和植株氮素吸收的影响,2006-2008年连续两个生长季采用田间定位试验,研究了小麦-大豆、小麦-甘薯、小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯4种种植模式下小麦根系分泌物的数量与种类、小麦根系生长、土壤水分、土壤氮含量及植株吸氮量的变化特性。结果表明,与小麦-大豆和小麦-甘薯两种净作模式及小麦/玉米/甘薯套作模式相比,小麦/玉米/大豆套作降低了开花期和成熟期小麦生长区的土壤湿度、pH值及NO₃^--N和NH₄⁺-N的含量,提高了小麦植株地上部总吸氮量、根系活力、根干重及土壤总氮含量,并且,开花期小麦根系分泌有机酸总量和可溶性糖含量增加,表现为套作>净作,大豆茬口>甘薯茬口,边行>中行,其中以小麦边行处理的分泌量最高。拔节期根系分泌的有机酸,净作处理以乙酸含量较高,占总量的47.8%~51.6%,套作处理以柠檬酸含量较高,占总量的31.7%~55.1%;开花期根系分泌的有机酸,净作和套作处理均以乙酸含量较高,占总量的33.3%~78.3%。小麦/玉米/大豆套作对小麦根系分泌有机酸和可溶性糖有促进作用,从而改善了根系生长环境,提高了小麦对氮素的吸收。     

灌溉与供磷对复合群体作物根系的调控及其产量效应

利用大田和管栽试验结合的方法,选择小麦/玉米/马铃薯和小麦/玉米两种间作模式,对灌溉与供磷条件下间作群体中作物根系时空分布的特征进行了研究。结果表明,适当的干旱有利于根系的下扎和产量的提高,严重干旱大大地降低了带田小麦和玉米的根量和产量;供磷促进根系的下扎,增加根重。供磷与不供磷相比,在小麦拔节期(玉米三叶期)小麦总根量平均高出94.66%,玉米高出67.67%;小麦灌浆期(玉米大喇叭口期)小麦高出42.08%,玉米高出124.13%;小麦收获后(玉米灌浆期) 小麦高出82.58%,玉米高出61.61%。大田试验结果表明,经济产量以中灌（1050 m3 /hm2·次）和高磷（150 kg纯P2O5/hm2）处理最高。     

微生物诱导剂浸种对小麦萌发期的抗旱诱导效果

试验结果表明,在正常供水和水分胁迫条件下,经微生物诱导剂处理,可增加小麦萌发时期的根冠比,而且在水分胁迫条件下的增加幅度大于正常供水条件。微生物诱导剂可在水分胁迫条件下促进根系生长发育,提高根系干物质积累。这些性状的改善有利于提高小麦的抗旱能力。但诱导剂处理后在一定程度上抑制了小麦种子萌发率以及小麦芽和根的伸长生长。     

宿主植物对AM真菌生长发育的影响

研究了宿主植物对丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizae,AM)真菌(Glomus mosseae)生长发育的影响。结果表明:温室条件下,4种宿主植物都能与丛枝菌根真菌共生,综合比较菌根长度、根外菌丝量及孢子数3项指标,高粱敖杂1号对真菌的生长发育最为有利。宿主植物菌根长度及根中的可溶性糖质量分数与根外孢子数呈显著正相关,而宿主植物中磷质量分数与菌根真菌的生长发育没有显著的相关性。说明不同宿主植物甚至同种宿主植物不同基因型的品种与丛枝菌根真菌的共生状况不同,宿主植物的菌根长度及根中可溶性糖质量分数对菌根真菌的生长发育有显著影响。     

土壤肥水热状况与玉米根系及地上部生长发育关系的研究

试验结果表明，地膜覆盖和浅施有机肥可以使玉米根长和根干重在自然生长过程中的Ｓ型曲线发生改变，根系在土壤中上层的分布比例有所增加；单株干物质积累向生殖器官转移较快，成熟期产量较高。研究发现，提高地温与玉米２叶期的干物质积累有显著相关，３至５叶期没有相关性，而土壤水分却极大地影响玉米根系及地上部的生长发育。     

夏大豆籽粒成熟期根叶衰老特性的研究

以在冀中南地区夏播表现相对高产和低产的6个大豆品种为材料,通过测定鼓粒始期至成熟期根系和叶片的生理性状,探讨了大豆籽粒成熟期根、叶衰老之间的关系。结果表明:根、叶生理参数之间高度相关,不同产量类型大豆品种根系可溶蛋白含量、可溶糖含量、SOD活性衰退幅度均小于叶片,表明在生育后期叶片衰老先于根系;不同产量类型间比较,相对高产品种较相对低产品种根、叶各生理指标衰退速率慢,相对高产品种根系较叶片衰老的进程显著落后于相对低产品种。应在栽培上重视养根护叶及育种中加强根系生理性状的选择,延缓衰老进程进而获得高产。     

不同灌溉策略下冬小麦根系的分布与水分养分的空间有效性

通过田间试验研究了少量多次和少次多量的灌溉方式下冬小麦根系的分布与水分养分的空间有效性。结果表明 :少量多次的灌溉方式降低了冬小麦返青后表层根系的生长 ,减少了拔节后该层根系的衰退。在少次多量的灌溉方式下返青期不灌水促进了表层根系的生长 ,然而拔节后该层根系衰退较多 ,但中层 ( 3 0～ 60cm)根系生长高于少量多次的灌溉方式。不同灌溉策略下根系分布的差异并不影响冬小麦对土壤水分和养分的吸收 ,由于播前土体内蓄水不足 ,三种灌溉方式下 0～ 90cm土壤可用水在收获后均消耗殆尽。灌溉促进了表层硝态氮的吸收和向下迁移 ,但两种灌溉方式下硝态氮在土体内的迁移均未超出 60cm土体 ,仍在根层之内。而不同的灌溉方式对冬小麦全生育期内土体速效磷钾的分布没有影响。扬花前两种灌溉方式下冬小麦的生长发育和养分的吸收并无差异 ,扬花后少次多量的灌溉方式由于水分供应不足 ,影响了灌浆 ,降低了千粒重 ,进而影响了产量 ,同时土壤水分缺乏也减少了该时期养分的吸收。而在少量多次的灌溉方式下 ,扬花后灌水不仅可以促进冬小麦灌浆 ,提高千粒重 ,而且增加了对养分的吸收。     

根分泌物对根际微生物生态分布的影响

本文从根分泌概念着手 ,依据近 2 0年来国内外有关根分泌研究的一些成果 ,就根分泌物的概念、产生机制进行了综合论述 ,并重点讨论了植物根分泌物对根际微生物代谢、生态分布、病原微生物抑制作用的影响以及土壤环境对根分泌物的影响。     

孕穗期渍水对不同小麦品种根系生长和籽粒产量的影响

为给长江中下游地区小麦高产耐渍品种选用提供参考,以小麦品种扬麦25、扬麦24、宁麦13和宁麦9号为材料,分析了孕穗期连续10 d渍水处理对小麦叶面积和光合速率、地上部干物质积累、籽粒产量及其结构和不同土层（0~100 cm）根系干重的影响。结果表明,与对照（正常水分）相比,渍水处理显著降低小麦籽粒产量,降幅12%~31%,穗粒数和千粒重的减少是减产的主要原因。相比其他品种,渍水后扬麦25产量降幅小,产量构成较协调,受渍水影响轻。渍水处理显著减少小麦开花期和成熟期不同土层根系干重,其中对下层根系的影响大于上层根系;渍水也显著降低乳熟期倒三叶面积、倒二叶和倒三叶净光合速率,明显抑制成熟期地上部各器官和花后光合物质积累。在对照条件下,扬麦25的根系干重在开花期与其他品种相近,成熟期的0~20和80~100 cm土层根系干重则较高;在渍水条件下,扬麦25能在花后维持较高的上层根系生物量,成熟期的0~60 cm土层根干重占总根干重比例较高。不同水分处理下,扬麦25均具有面积大的旗叶且高的净光合速率,花后维持较久的上三叶绿色面积和积累更多的光合产物。因此,小麦花后根系生物量保持稳定（尤其是表层根系）,绿叶面积较大且衰减慢（尤其是旗叶）,有助于增强小麦花后光合物质积累能力,促进籽粒灌浆和单穗高产稳产,这可作为高产耐渍品种的筛选依据。