适用植物根系生长观察的半固态凝胶配方筛选

【目的】植物根系是植物吸收土壤水分和养分的重要器官,研究植物根系有助于了解植物根系与地上部相互作用以及植物对环境变化的响应机制。本研究分析高分子吸水树脂(SAP)和卡波姆U20(U20)单配和复配的稳定性和植物生长安全性,尝试建立植物根系生长观察的半固态凝胶开放培养方法。【方法】借助根箱试验,以草本植物黑叶芋(Alocasia longiloba)和灌木鹅掌藤(Schefflera actinopylla)为试验对象,基于营养液和SAP与U20复配半凝胶配方,分析1/4 Hoagland’s营养液(CK)、0.3%SAP凝胶营养液(T1)、0.5%U20凝胶营养液(T2)、0.4%U20+0.3%SAP凝胶营养液(T3)和0.5%U20+0.2%SAP凝胶营养液(T4)的稳定性以及在这些培养介质中植物生长、叶片叶绿素、根系形态变化和养分吸收差异。【结果】放置5周后,各处理培养介质均没有观察霉变和长菌现象,T1、T2和T3出现水化或絮凝分层,T4与CK一样性质稳定且澄清透明。动态观察叶片叶绿素变化发现,同一时间内,鹅掌藤各处理SPAD值和总叶绿素含量均与CK无显著差异,黑叶芋各处理SPAD值也均与CK无显著差异(P>0.05)。与CK相比,T1和T2均对鹅掌藤和黑叶芋根系生长产生抑制作用,T1和T2处理鹅掌藤总根长分别显著降低了51.59%和47.48%(P<0.05),根表面积分别显著降低了30.59%和32.27%(P<0.05);黑叶芋总根长分别显著降低了44.72%和45.86%(P<0.05),根表面积分别显著降低了29.23%和27.75%(P<0.05)。T1和T2处理的鹅掌藤和黑叶芋的生物量累积以及氮磷钾吸收也显著低于CK。T3和T4中两种植物的总根长、根表面积、氮磷钾吸收和生物量累积均与CK无显著差异(P>0.05);与CK中根系多下垂于营养液不同,T4中根系舒展自然,侧根和细根均呈一定角度展开在半固态凝胶中,较好的模拟了根系在土壤介质的生长状态。【结论】0.5%U20+0.2%SAP凝胶营养液可在较长时间内保持稳定的半固态凝胶状态,较好满足了模拟植物根系在土壤中生长的要求,并且短时间内在该营养液中植物生长、叶片叶绿素、根系形态变化和养分吸收与纯营养液无显著差异,可考虑选择该凝胶配方来建立植物根系生长观察的半固态凝胶开放培养方法。

表施和混施污泥对团花根系生长的影响

林地利用被认为是污泥资源化利用的重要方式,但施用污泥对林木根系生长的影响报道较少。本研究通过根箱试验,分析表施和混施10%污泥对速生树种团花不同土层根系形态、土壤pH值和电导率动态变化及根系重金属含量的影响,并拟合土壤pH值、电导率和根系重金属含量与根长的关系。结果表明:与不施污泥(对照)相比,混施污泥显著抑制了团花根长、根表面积和根体积增长,混施污泥120和240 d后,0~20 cm土层总根长分别为不施污泥的76.9%和67.4%;表施污泥对团花根长和根表面积的影响不显著,但显著提高了根体积。混施污泥显著提高了土壤pH值和电导率及根系重金属含量,混施污泥0~20和20~40 cm土层根系镉含量分别是不施污泥的11.5和10.0倍。线性回归拟合分析显示,不同处理0~20 cm土层的电导率与根长均呈显著负相关;表施和混施污泥根系镉含量与根长呈极显著负相关。上述结果表明,混施污泥抑制了团花根系生长,这可能是由于混施污泥提高了土壤电导率和根系镉含量所致,而表施污泥对团花根系生长的作用不明显。