毛竹向阔叶林扩展过程细根可塑性变化

【目的】探索毛竹向阔叶林扩展过程中细根可塑性变化规律,可以更好地揭示毛竹扩展的细根策略。【方法】以毛竹-阔叶林扩展界面为研究对象,采集不同扩展阶段、不同年龄毛竹的细根,并分径级(0~1和1~2 mm)测定细根生物量、根长密度、比根长、细根碳氮磷含量及比值。【结果】1)不同扩展阶段毛竹细根生物量、根长密度、比根长、细根N含量和N∶P的差异达到显著或极显著水平。随着毛竹扩展,细根生物量、根长密度上升,比根长下降,P含量先上升后下降,N∶P先下降后上升,细根性状随环境的变化发生了适应性改变。2)随着毛竹扩展,不同年龄毛竹细根性状的变化规律不同,具有“互补效应”。1年生毛竹细根在扩展前沿具有最大的比根长,能够更高效的利用土壤资源。3)不同等级细根生物量、根长密度,比根长具有显著差异,其中0~1 mm细根生物量、根长密度和比根长分别是1~2 mm细根的1.82、6.70和3.54倍,0~1 mm细根比1~2 mm细根具有更强的资源利用能力;随着毛竹的扩展0~1 mm细根的比根长变化幅度大于1~2 mm细根,细根生物量和根长密度小于1~2 mm细根。【结论】随着毛竹的扩展,生长环境发生变化,细根性状发生了明显的变化,具有较强的可塑性。同时,不同年龄毛竹细根性状变化规律存在明显差异,这种差异性可能使鞭-竹系统更好的发挥集团优势,在竞争生长中处于有利地位。

不同耐密性玉米品种的根系生长及其对种植密度的响应

根系形态和分布对土壤中养分和水分的吸收有重要影响。增加耐密性是现代玉米(Zea may L.)育种的主要方向,而耐密性与根系的关系尚了解不多。本文以70年代主推的2个不耐密型品种(中单2号与丹玉13)和2个当代耐密型现代品种(先玉335和郑单958)为材料,将田间试验和室内水培试验相结合,在3个密度水平下,研究了不同耐密性玉米品种的根系差异及其对种植密度的响应。结果表明,目前推广的耐密型品种的根系要小于不耐密的老品种。不同耐密性品种之间的差异主要表现在0—40 cm。随着密度的增加,根显著变小、变细。密度主要降低0—20 cm土层中的根系生长,对深层根系影响较小。先玉335和中单2的根系长度对密度的反应较弱,郑单958和丹玉13较强。这说明先玉335主要依靠其小根系适应高密度,而郑单958既依靠较小的根系,同时依靠较高的根系反应性适应高密度。

基于群体行为的根系构型仿真

为了分析根系群体行为机制对环境刺激下根系生长发育的影响,提出了一种基于群体行为的根系构型可塑性分析模型。把整个根系视为由智能个体单根组成的智能群体,利用智能个体单根间的排斥、对齐和偏好构建环境感知的根系群体行为模型,结合通用根系模型ArchiSimple构建群体行为影响的根系生长发育模型。设置随机、分层、梯度3种不同的环境条件,比较分析了群体行为、随机生长和向性生长机制对根系长度、体积、分布和资源吸收量等特征影响。显著性检验结果表明,群体行为、随机生长、向性生长机制有显著不同;在分层和梯度环境条件下,3种生长机制对资源吸收量的影响有显著差异;在其他情况下3种生长机制对根长、体积、分布等特征的影响无显著差异。进一步分析表明,群体行为机制能够提升根系资源利用效率,群体行为模型能够被用于环境影响的根系构型可塑性分析。