不同根构型玉米品种间作对根系分布、养分积累和产量的影响

为探讨不同根构型玉米间作模式下的根系形态分布、养分积累和产量变化,本研究设置大田和盆栽试验,以2个不同根构型的玉米(Zea mays L.)品种金赛501(JS501,根紧凑型)和漯玉16(LY16,根平展型)为材料,研究了玉米间作和单作下根系形态、空间分布、养分积累和产量的变化特征。结果表明,间作下玉米群体根总长度、根总表面积和根总体积分别比单作增加10.28%、19.55%、15.95%,但根平均直径无明显变化。在0~20 cm土层中,间作的玉米根总长度、总表面积和总体积平均比单作高15.27%、21.82%和9.44%;在20~40 cm土层则比单作高12.95%、9.18%和20.31%。间作使根紧凑型品种(JS501)根系横向分布扩大了15 cm,群体根系纵向分布较单作平均加深10 cm,并使40~60 cm土层根长密度平均增加26.03%。间作显著提高了群体根系活力和养分积累量,根系活力比单作平均提高27.83%,植株氮、磷和钾积累量平均比单作提高18.27%、14.79%和15.75%。同时,间作提高了干物质和籽粒产量,比单作提高11.03%和15.36%,且土地当量比大于1。通径分析表明,间作下根总表面积直接显著影响植株氮和钾积累量,进而促进干物质量和百粒重提高,增加了籽粒产量;单作下各因素间的相关系数均低于间作。综上所述,间作改变了不同根构型玉米根系的空间分布,增加了深层根长、提高了根系活力,合理重塑了40~60 cm群体根构型,实现了群体根系空间互补,提高了养分积累量和产量。本研究结果为作物养分资源高效利用和农业可持续发展提供了理论和实践依据。

大豆根构型在玉米/大豆间作系统中的营养作用

运用根构型不同的大豆品种与玉米进行间作,比较大豆根构型在玉米/大豆间作系统中的营养作用。结果表明,玉米与大豆间作具有明显的间作优势,间作作物的生物量、氮磷含量都显著好于单作。玉米与浅根型大豆品种巴西10号间作,间作优势大于与深根型大豆品种本地2号。说明大豆根构型在玉米/大豆间作系统中具有十分重要的作用。间作系统的氮磷养分竞争比率表明,玉米/大豆这类豆科/禾本科间作组合的优势主要来自对氮的优势性吸收,而玉米与不同基因型大豆间作的优势差异则主要来源于对土壤磷吸收的差异。浅根型大豆品种不仅有利于两种间作作物对土壤磷的吸收,同时还有利于对氮的吸收。

不同根构型大豆对低磷的适应性变化及其与磷效率的关系

【目的】探讨土壤低磷胁迫下大豆的根形态、构型适应性变化的基因型差异及其与大豆生长和磷效率的关系。【方法】采用具有不同根构型和磷效率的51个大豆品种,分别在广东省博罗县和英德县两个试验点的酸性缺磷红壤上,分春播和夏播两个季节进行田间试验,测定低磷、高磷处理下根形态、构型的差异及其与大豆生长和磷效率的关系。【结果】低磷处理下供试大豆基因型间生物量和产量具有极显著的基因型差异;供试大豆基因型的根形态、构型与磷效率密切相关,浅根型大豆根系具有合理的三维空间分布和较长的总根长,其磷效率和产量最高;低磷条件下,浅根构型和深根构型的大豆基因型根构型可塑性最小,中间根构型的大豆供试材料根构型最不稳定,可塑性最大。【结论】缺磷是供试酸性红壤上大豆生长的主要限制因子之一,大豆具有适应低磷土壤的遗传潜力;土壤中磷的有效性等环境因素对根构型具有调节作用;具有较好根形态构型的大豆基因型有利于从耕层土壤中吸收有效磷和其它养分,其产量和磷效率均较高。

植物根构型特性与磷吸收效率

植物根构型 ,即根系在生长介质中的空间造型和分布 ,与磷吸收效率密切相关 ;认识植物根构型 ,可为植物磷效率的遗传改良提供依据。长期以来 ,人们试图定量描述植物根构型 ,确立一个能客观全面地描述根系三维立体构型的综合指标。试验指出 ,植物主要通过向地性变化和根冠之间的碳源分配来改变根构型 ,从而影响磷吸收效率 ;根系向地性变化可由缺磷等因素所诱导 ,且存在着一定的遗传变异性。有证据表明 ,根构型对低磷胁迫的适应性变化是受基因调控的一个生理过程 ,其中乙烯可能是一种重要的生理调节物质。迄今已在一些植物上定位到了部分控制根构型的数量性状座位 ,为该性状的分子生物学改良提供了基础。随着现代技术的进展 。

磷有效性对大豆菌根侵染的调控及其与根构型、磷效率的关系

以30个不同根构型的大豆基因型为材料,通过盆栽试验,研究了生长介质磷有效性对大豆接种摩西球囊霉属丛枝菌根真菌的影响及其与根构型、磷效率的关系.结果表明:生长介质磷有效性显著地影响大豆菌根真菌的接种效果.低磷条件下接种菌根真菌效果明显,菌根侵染率较高,菌根对大豆磷吸收的贡献率较大;高磷条件下接种菌根真菌效果不显著,菌根侵染率较低,菌根对大豆磷吸收的贡献率较低.磷有效性和大豆根构型对菌根真菌接种的影响具有交互作用.低磷条件下,中间型和深根型大豆的菌根侵染率最高,浅根型最小.高磷条件下,根构型与菌根侵染率间的关系不明显.根构型和菌根侵染状况对大豆磷效率的贡献存在互利互补关系,磷效率高的大豆基因型一般具有较好的根构型或较高的菌根侵染率.

晋西黄土高原三种灌木的根构型研究

采用三维坐标体系追根挖掘法对晋西黄土高原半阴坡虎榛子、黄刺玫和三裂绣线菊3种灌木根构型进行了研究。研究结果表明，3种灌木根系水平分布范围较广，垂直分布范围较窄，虎榛子主要集中分布在0～60cm土层中，黄刺玫集中分布在0～40cm土层中，根系空间构型表明虎榛子和黄剌玫以水平根和斜生根为主，无明显主根，7a生三裂绣线菊根系错综复杂，根系中有一定数量的2～3级分枝根，表现出了较其他两种灌木较强的适应性。

水肥(氮)对水稻根构型参数的影响及其基因型差异

采用分根干旱胁迫 (PEG)营养液培养系统 ,研究干旱胁迫和部分根系供应硝态氮对水稻根长、根表面积、分根数等根系构型参数的影响及其基因型差异。结果表明 :水肥 (氮 )对水稻根系发育有明显的影响。全根培养无干旱胁迫下缺氮诱导总根长 (RL )增加 7%～ 13%、分根数 (RT)增加 7%～ 2 0 % ,根系表面积 (RS)无显著变化 ;而干旱胁迫下供氮诱导总根长、根表面积和分根数分别增加 16 %～ 34% ,4 %～ 35 %和 12 %～ 36 %。分根培养无干旱胁迫下 ,供氮诱导 RL ,RS和 RT分别增加 80 %～ 110 % ,6 0 %～ 2 30 %和 70 %～ 2 6 0 % ;干旱胁迫下分别增加5 0 %～ 14 0 % ,6 0 %～ 110 %和 70 %～ 2 6 0 %。水肥对根系形态发育存在明显的基因型差异和水肥交互效应 ,这种作用不仅与根系的水肥营养有关 ,而且还与是否全部根系受到胁迫有关。 IR15 5 2 ,Tesanai和 Azucena基因型 RL ,RS和 RT分根供氮的效应分别是全根的 3.3,14 .0 ,1.3,3.8,15 .0 ,9.8,3.0 ,7.3,2 .4倍。可以认为 ,干旱和部分根系缺氮共同作用下 ,缺氮可明显限制根系的发生发育。全部根系在受到适当干旱胁迫 ,并供应一定氮素的情况下 。

菜豆根构型对低磷胁迫的适应性变化及基因型差异

利用特殊设计的营养袋纸培和分层式磷控释砂培等根系生长系统结合计算机图像分析技术 ,以基根根长在生长介质各层的相对分布和基根平均生长角度为指标 ,定量测定菜豆 (PhaseolusvulgarisL .)根构型在低磷胁迫下的适应性变化及其与磷效率的关系。结果表明 ,菜豆根构型对低磷胁迫具有适应性反应 ,在缺磷条件下基根向地性减弱 ,基根在生长介质表层相对分布增多、基根平均生长角度 (与水平线夹角 )变小 ,从而导致整个根系较浅。供试菜豆根构型对低磷胁迫的适应性反应具有显著基因型差异 ,缺磷时G19833等基因型向地性明显减弱 ,基根向高磷剖面趋向生长的能力较强 ,因而具有较高的磷吸收效率。研究结果表明根构型变化是菜豆适应低磷胁迫的可能机理之一 ,为通过改变植物根构型来提高磷吸收效率提供了依据。

植物根构型的定量分析

植物根系具有锚定植株、吸收和运输土壤中的水分及养分、合成和贮藏营养物质等重要功能。根构型是根系在土壤中的空间造型和分布。对植物根构型进行定量分析,有助于人们了解根系结构和根系功能在生态系统中的重要作用。本文对植物根构型的概念及其定量分析研究进展进行了概述,并介绍了植物根构型的主要研究方法和定量分析技术。

低磷土壤条件下菜豆根构型的适应性变化与磷效率

利用分层隔网式土壤盆栽系统结合计算机图像分析技术 ,以基根根长、根表面积等在生长介质各层中的相对分布量为指标 ,定量测定菜豆 (PhaseolusvulgarisL .)根构型在低磷胁迫下的适应性变化及其与磷效率的关系。研究结果表明 :在低磷条件下 ,菜豆根部生物量减少 ,根系总长度变短 ,根总表面积减少 ,磷高效基因型G1 9833、G1 9839的基根根长、根表面积降低较少且在介质表层的相对分布量增加 ;而磷低效品种DOR364的根长、根表面积降低较多而在表层的相对分布量减少 ,说明菜豆根构型特征对低磷胁迫具有适应性变化 ,磷高效基因型在低磷条件下能保持一定的根长、根表面积 ,且根系向地性减弱而形成浅根式的根构型 ,使根系内竞争减少 。

氮磷钾营养亏缺对玫瑰幼苗根构型的影响

以玫瑰(Rosa Rugosa)实生苗为试材,在砂培条件下研究氮磷钾营养亏缺对玫瑰幼苗根系总长度、表面积、体积、根尖数、分枝角度、分形维数等根构型参数与根系活力的影响。研究结果表明:氮磷钾营养亏缺条件下,玫瑰幼苗细根数量占总根量的比例降低;侧根密度增大;根系直径变大;分枝角度整体增大,根系趋向水平分布;根系活力显著下降,比对照分别下降19.08%、29.96%和55.59%;根系分形维数减小;其中缺氮或缺磷处理后,玫瑰幼苗侧根数量和长度、根系总长度、表面积、根系体积明显增大,缺钾与之相反,比对照分别下降了8.70%、53.95%、47.75%、55.91%和47.50%;缺钾比缺氮、缺磷处理的根系活力和分形维数下降得更多。因此,氮磷钾营养亏缺与玫瑰根构型的构建有很大的关联,玫瑰因氮磷钾营养亏缺而形成不同的根构型,这有利于根系对营养元素的吸收利用,促进玫瑰生长。

低磷胁迫下平邑甜茶根构型与磷吸收特性的变化

为揭示苹果适应低磷胁迫的机制，以平邑甜茶[Malus hupehensis（Pamp）Rehd．]为材料，采用水培方式研究了缺磷和复磷条件下根系磷吸收和根构型参数的变化。结果显示，平邑甜茶幼苗在缺磷营养液中培养120h期间，根系磷最大吸收速率始终高于对照，并趋向一个较稳定的差值；缺磷处理最初12h内根系磷吸收米氏常数Km值提高，但72—120h明显下降。缺磷处理的平邑甜茶幼苗转到完全营养液中培养12～120h，根系对磷的转运效率影响不大，而与磷的亲和力下降，并逐渐恢复到正常状态。平邑甜茶幼苗在缺磷条件下培养至11d时，一级侧根总长度低于对照，但在17～26d时，一级侧根总长度明显提高。结果表明，平邑甜茶在短期内主要通过磷吸收动力学的变化来适应缺磷胁迫，较长时期则通过根构型的变化来适应。

根构型分析在豆科作物磷效率研究中的应用

本文对根构型的概念、根构型的研究方法及豆科作物根构型与磷效率的关系进行了论述.初步研究表明,豆科作物根构型的一些指标(根重、根长、根吸收面积等)与磷效率具有较好的相关性.建议拟合具有普遍意义的根构型综合指标,指导豆科作物磷效率遗传性状改良.

根构型模拟模型及其应用(英文)

根构型定量表述是确定植物根系养分吸收的基础。因生长在不透明土壤中的根系难于被观测和分析解释 ,这就使得模拟模型成为研究相关问题的一种重要的补充方法。本文对根构型模型作了综述 ,介绍了根构型的几何模拟方法 ,评述了作为根构型与养分吸收主要模型的 SIMROOT平台。通过采用“扩展树”数据结构并在 SGI工作站上操作 ,这一模型能展现根系生长的生动图形。进而还可将此模型进一步开发用于评价扩散性养分的吸收。根构型模型的应用 ,包括我们改进模型对根系内及多根系间的养分竞争进行的模拟 ,也作了介绍。

干旱区四种典型植物根构型及其功能特征研究

[目的]探讨干旱区植物根系构型及其功能特征。[方法]以艾比湖流域四种典型一年生草本植物盐爪爪、盐角草、猪毛菜、碱蓬为对象,分析四种植物地下根系的数量特征、生理生化特征。[结果]碱蓬和盐爪爪主根较长,细根分布范围较广,根系相对发达,猪毛菜和盐角草主根较短,细根分布范围相对较窄,株高较小,但根径和茎径较粗,四种植物的比根长和比表面积顺序均为碱蓬>盐角草>盐爪爪>猪毛菜。氮磷比值(N/P)碱蓬为最大,盐爪爪最小,N/P与植株的茎径和根径存在显著负相关关系,而与植株株高、根长、根径、冠幅等呈显著正相关。[结论]对植株根系活力贡献最大的因子是全磷、全氮和过氧化氢酶(CATU)含量,四种植物根系活力综合得分的排序为盐角草>猪毛菜>盐爪爪>碱蓬。

果树根构型及其与营养和激素的关系

不仅树型(株型)影响果树产量和质量,根构型对果树生产也有重要意义。介绍了根构型的特点、根构型对环境营养状况的反应及其对养分吸收的影响,以及营养因素和激素对根构型的影响。指出果树根构型比1年生作物更加多样化,骨干根与毛细根的发生和生长状况是影响根构型的主要因素,果树可以通过根系变长、变细以及数量和密度的增加等方式改变根构型;生长素、细胞分裂素、乙烯和赤霉素等植物激素对根构型构建起主要调节作用,营养元素可以通过内源激素调控果树的根构型。根构型与养分吸收有很大的关联,通过构型的改变,可以增加根系与介质的接触表面积,促进营养元素的吸收利用。加强果树根构型研究,揭示果树根构型与营养的关系,构建理想根构型,对于果树根系管理和养分的高效利用有重要价值。

水稻根系生长及根构型对氮素供应的适应性变化

采用全根、分根培养系统,研究根构型参数对氮素供应方式和水平的适应性变化。结果表明:水稻根构型参数对供氮量和供氮方式具有适应性反应。分根供氮时,无论供氮量高低,供氮均能诱导根系生长发育,表现为供氮侧侧根长、根表面积、根系体积、根重等根构型参数明显高于无氮一侧,但是根系平均直径明显变细。分根处理,供氮侧中量和高量供氮使侧根长分别增加9%和91%,而在无氮侧,侧根长分别减少54%和42%;供氮侧根表面积分别增加20.1%和87.9%,无氮侧分别减少45.2%和33.3%;供氮侧根系体积分别增加32.4%和88.0%,无氮侧根体积分别减少33.9%和22.4%。供氮量适当时(N40),侧根长、根表面积、根体积的增加归因于生物量的增加;而在供氮量多时(N80),侧根长、根表面积、根体积的增加既有生物量增加的作用,又有比根长、比表面积的直接贡献。研究结果表明,根构型参数变化是水稻适应不同氮素供应的可能机理之一。

人工基质培养条件下营养亏缺对湖北海棠实生幼苗根构型的影响

【目的】试图建立营养与根构型变化的模型,塑造苹果理想根构型,提高果树营养利用效率和进一步探讨营养元素在根构型构建过程中的作用机理。【方法】采用滤纸培养系统研究了营养元素缺乏对湖北海棠[Malushupehensis(Pamp.)Rehd.]根构型的影响。【结果】湖北海棠实生幼苗根构型可分为8种类型。完全营养液中培养的植株根构型以“侧根集中分布在主根中上部”类型为主,生长介质分别缺磷、钾和钙时,植株根构型均以“侧根集中分布在主根上部”的类型为主,而“侧根集中分布在主根中上部”根构型减少;但缺磷时,根构型呈现“侧根集中分布在主根两端”的植株比例增加,“侧根集中分布在主根中部”的类型减少,根构型类型呈现多样化;缺钾时,“无侧根”植株比例增加,“侧根集中分布在主根中部”类型减少,并且“无侧根”、“侧根集中分布在主根上部”和“侧根集中分布在主根中上部”3种根构型的植株占97.9%,根构型类型简单。分别缺铁、镁和锌时,虽然植株根构型均以“侧根集中分布在主根中上部”类型为主,但拥有“侧根在主根上均匀分布”根构型的植株增加。缺氮介质中生长的植株根构型以“侧根在主根上均匀分布”类型为主,根构型类型呈现多样化。【结论】营养元素缺乏与湖北海棠幼苗根构型的改变有很大的关联,湖北海棠因缺乏不同营养而形成相应各异的根构型类型。

不同磷水平柱花草磷效率及根构型研究

为研究不同磷水平下柱花草磷效率的基因型差异及其与根构型的关系,利用盆栽试验,以磷低效、磷高效、磷敏感3种基因型柱花草品种为材料,研究0、0.020、0.035、0.050、0.075、0.100、0.200 g·kg^-1共7个磷水平下,不同基因型柱花草的磷营养特性;并进一步比较两个代表性基因型(磷低效、磷高效)柱花草在对照(0 g·kg^-1)、缺磷(0.010 g·kg^-1)、正常磷(0.025 g·kg^-1)处理下苗期根系生长状况,从而确定根构型与磷效率的关系。结果表明:不同基因型植株的磷含量、吸磷量随磷浓度的增加而增加,磷利用效率对磷浓度的反应趋势则相反。在不同磷处理下,磷高效基因型的磷利用效率均较高,且随着磷浓度的增加不同基因型品种磷利用效率的变化趋势度表现为:磷高效<磷低效<磷敏感。随着磷胁迫的加重,磷高效和磷低效基因型的侧根数、主根长、根体积、根表面积和根活跃吸收面积均增加,根直径减小。磷高效基因型柱花草根体积显著高于磷低效基因型,且在其他根构型指标上优于磷低效基因型。磷高效基因型品种较耐低磷,柱花草根系形态的改变是其适应低磷胁迫的重要机制。研究为柱花草的优质栽培提供理论依据。