水盐胁迫对超高产小麦幼苗生长及根系导水率的影响

【目的】揭示水盐胁迫对超高产小麦幼苗生长及根系导水率的影响机制。【方法】以超高产小麦品种“烟农1212”为研究对象,设置水分胁迫、盐分胁迫和水盐胁迫3种胁迫处理(2%PEG6000、0.1%Na Cl和2%PEG6000+0.1%Na Cl)和对照(Hoagland营养液,CK),测定不同处理下的小麦的生长指标、根系导水率及全氮、K^(+)和Na^(+)量,利用逐步回归分析方法,分析水盐胁迫下导致小麦幼苗根系导水率降低的因素。【结果】(1)与CK相比,水分胁迫、盐分胁迫和水盐双重胁迫分别使冬小麦幼苗的株高和叶面积显著降低。(2)水分及盐分胁迫处理的根冠比与CK相比分别增加了12%和14%,而在水盐双重胁迫条件下则显著降低了6%。(3)与CK相比,盐分胁迫和水盐双重胁迫显著增加了小麦叶片和根系的Na^(+)/K^(+)比,水分胁迫下的Na^(+)/K^(+)比虽然也有增加,但差异不显著。(4)水分胁迫、盐分胁迫及水盐双重胁迫显著降低了叶片的全氮量。(5)与CK相比,水分、盐分及水盐双重胁迫使小麦幼苗根系总导水率显著降低了58%、51%和93%,逐步回归分析表明,小麦幼苗的叶面积与根系导水率显著正相关(R^(2)=0.9619)。【结论】水盐胁迫条件下,叶面积可作为表征根系导水率的关键指标。

林分不同径级根系对土壤饱和导水率的影响

为研究重庆四面山根系分布对土壤饱和导水率的影响,选取四面山典型人工林,采用恒定水头法测定土壤饱和导水率,通过origin方差分析、相关系数分析探究不同林分类型、土壤深度、径级根系对饱和导水率的影响,旨为延缓地表径流和植物种植提供数据支撑及科学指导。结果表明:1)不同林分间径级根系所占比例存在差异,总体上根系所占比例呈现随垂直深度向下减少趋势,针叶纯林≤5 mm的根系比例最高,为71.00%~98.67%;针叶混交林中,不同径级根系分布均匀;针阔混交林根系径级分布呈现随土层垂直深度增加径级根系增大的规律;2)各林分随着土层深度的增加,其土壤饱和导水率呈现递减趋势,且在0~20 cm显著高于其他土层;相同土层深度的不同林分条件,土壤饱和导水率具有显著差异;另外,同一深度不同林分平均土壤饱和导水率从大到小依次是:针阔混交林>阔叶混交林>针叶混交林>杉木纯林>马尾松纯林;3)5种林分中,根系直径为>1~3 mm与土壤饱和导水率有极强相关性,根系直径≤1 mm及>3 mm与土壤饱和导水率的相关性较低。

干旱低磷胁迫对不同品种小麦根系导水率的影响

控制磷素水平,采用控制灌水量(正常供水、中度及重度干旱胁迫)的盆栽试验法,选择抗旱性小麦品种陕合6号(W1)和水分敏感型品种郑引1号(W2)为供试材料。用压力室法测定了三叶期的两品种小麦根系导水率(LPr)的变化规律。结果表明:陕合6号,在有磷正常供水处理(+PH)下具有较高的导水率,干旱胁迫时LPr降低较少,且复水后有较强的恢复能力。郑引1号,+PH的LPr值相对较小,干旱导致的根系导水率下降非常突出,复水后的恢复能力也较弱。另外,干旱胁迫对小麦苗期根系导水率的影响大于磷胁迫对其导水率的影响,且两品种小麦无磷正常供水处理(-PH)的LPr分别为+PH的31.9%和53.6%,即磷对前者LPr的影响大于后者。

干旱胁迫下磷营养对不同作物苗期根系导水率的影响

通过控制灌水量 (正常供水、中度及重度干旱胁迫 )的盆栽试验 ,采用压力室法测定了玉米、小麦和大麦苗期的根系导水率变化 ,研究在磷素控制下 ,旱后复水过程中根系导水率恢复能力。结果表明 ,不同水分状况下 ,根系的导水率无磷处理明显小于有磷处理 ,且随干旱程度的加重下降加剧 ;复水过程中 ,前者的恢复能力显著弱于后者 ,表明磷营养对增强作物对干旱胁迫的适应性及提高恢复能力具有非常重要的作用。干旱和磷胁迫对不同作物及不同品种苗期根系导水率的影响有所区别 ,小麦和大麦在正常供水情况下的导水率相对较高 ,而且有磷与无磷处理间的差异非常显著。抗旱品种陕合 6号具有较高的导水率和复水后较强的恢复能力 ;而水分敏感型品种郑引 1号 ,干旱导致根系导水率下降显著 ,复水后恢复能力也较弱。

氮、磷、钾营养胁迫对黄芪幼苗根系活力及根系导水率的影响

以膜荚黄芪为试验材料,通过室内1/2Hoagland全营养液、1/2Hoagland缺N(-N)、缺P(-P)和缺K(-K)营养液控制营养水平,进行水培试验,比较在营养胁迫情况下黄芪幼苗根系活力、根系导水率和叶绿素含量的变化。结果表明:与全素营养(CK)相比,缺素条件下黄芪根系活力、根系导水率及叶绿素含量降低,根面积减少,根冠比差异显著。-N和-P处理对根系导水速率影响极显著。

压力室测定根系导水率方法探讨

用压力室连续测定了玉米根系升压和降压过程的导水率。结果表明 ,降压过程测得的根系导水率显著大于用升压过程的 ,并且前者的相关系数大于后者。这种差异是由于这两个过程中质外体途径细胞壁空间充水量不同造成的。开始升压时 ,由于细胞壁空间含水量低 ,质外体途径阻力大 ,导致非结构阻力 ;随着压力的升高 ,细胞壁空间含水量增大 ,质外体途径导度增大 ,减小甚至可以消除非结构阻力。降压法可以使根系快速复水 ,消除传统方法因长时间复水所致根结构的改变。

硫营养对小麦苗期根系导水率的影响

以小偃503号小麦为试材,通过室内水培、盆栽试验,比较了干旱及硫胁迫情况下小麦苗期根系导水率的变化。其中水培以PEG6000模拟干旱胁迫,1/2强度Hoagland全营养液和1/2强度Hoagland无硫营养液控制硫素水平;盆栽采用重量法控制水分。结果表明:无论在正常供水还是干旱胁迫时,供硫处理的根系导水率始终高于无硫处理,硫营养显示出对根系导水率的调节能力。旱后复水过程中,供硫处理的导水率较无硫处理有显著的增加,供硫处理显示出较强的恢复能力。水培和盆栽试验的结果均证实了硫营养对小麦根系导水率有明显的调节作用。

局部水分胁迫对玉米根系导水率的影响

【目的】研究局部水分胁迫对玉米根系导水率的影响,为局部灌溉在农业生产中的利用提供理论依据。【方法】采用分根法对奥玉3007玉米进行水培试验,设4个水分胁迫处理(渗透势分别为0(CK),-0.2,-0.4,-0.6MPa),在所有根系经受6d水分胁迫后,对一侧根系恢复正常水分供应,对另一侧根系持续进行水分胁迫,用压力室法测定处理0,6,12,24,72,120,168,216h后两侧根系的导水率。【结果】水分胁迫越严重,玉米的根系导水率越低。经受水分胁迫后再恢复正常水分供应的玉米根系导水率12h后出现了明显的增长,且始终明显大于持续水分胁迫处理。经水分胁迫再恢复正常水分供应的玉米根系导水率的增幅,与水分胁迫强度呈负相关,与恢复水分供应时间呈正相关。【结论】轻度水分胁迫处理后对局部根系恢复正常水分供应,可明显刺激根系产生水分传导的补偿效应,且这种补偿效应的大小与水分胁迫强度呈负相关。

土壤机械阻力对玉米根系导水率的影响

研究了土壤干旱(基质势为-0 86MPa)和湿润(基质势为-0 17MPa)条件下土壤机械阻力对玉米根系导水率(Lpr)的影响.结果显示,土壤机械阻力降低根系导水率,原因是土壤机械阻力使根系平均直径增大,根直径增大使根的径向导水阻力增大,从而使根系导水率降低,土壤干旱除了使土壤机械阻力增大外,还可能加速根内外皮层木质化和栓质化,从而降低根系导水率。

土壤因素对根系导水率影响的研究进展

根系导水率研究在SPAC系统水分传输应用中有重要意义。通过对土壤水分、盐分、养分、温度、质地和寄生生物等多种土壤因素影响根系导水率研究现状的论述与分析,对相关研究进行了总结,认为今后在研究多种环境因素对根系导水率影响的同时,还应考虑时间(包括天、月、年等不同时间尺度)对根系导水率的影响;为推动根系导水率研究的发展,还需要对现有的测定手段进行改进和创新,以方便、快捷、准确地测定根系导水率。

磷对大麦根系导水率的调节作用研究

在控制土壤磷素供应水平及控制灌水量的盆栽试验中,采用静态压力室法测定了三叶期大麦根系导水率(Lpr)的变化。结果表明:无磷处理植株的导水率(Lpr)远远低于有磷植株,即使在正常供水条件下,仅为有磷处理植株的近19%,表明磷营养可以调节大麦幼苗细胞到细胞途径水通道蛋白(AQP)的表达量。无磷处理随干旱程度加重,其导水率下降较有磷处理更为剧烈,旱后复水过程中,导水率恢复能力也显著低于有磷处理,表明磷营养对增强大麦对干旱胁迫的适应性及提高恢复能力具有非常重要的作用。

土壤水分有效性对梭梭苗根系导水率的动态影响

为探讨土壤水分有效性和萌芽后天数对梭梭苗根系导水率的影响,进行了盆栽试验。试验结果表明,梭梭苗的根系总导水率随土壤水分有效性和萌芽后天数的增加均呈线性增加;梭梭苗的单位面积根系导水率随土壤水分有效性的增加呈先增后减的抛物线变化,随萌芽后天数的增加呈线性递减。获得的梭梭苗根系导水率的动态变化规律,可用于根系吸水动力学模型和植物体水分传输规律的研究。

玉米和小麦幼苗根系导水率的测定与分析

采用压力室法测定了玉米和小麦苗期的根系导水率，井对升压法和降压法进行了比较。玉米苗期根系导水率测定结果表明，根系水流速率（L）随压力增加而增加，当静水压力△P〈0．8 MPa时，降压法测得的水流速率显著大于升压法，△P为0．8～1．2MPa时两者的测定结果基本相同，表明降压法测得的Jv与升压法的Jv之间的数值变化随△P压力改变有一个临界点。先升压再降压或降压后再升压过程比较发现，后一过程的Jv总是大于前一过程，说明压力诱导可能改变水分传导的方式。在0～2．0 MPa压力范围中，对玉米水培和小麦土培试验的降压法测定中，Jv都会出现一个平台，表明其导水过程存在着特定的传导机制。

硫营养对重金属胁迫下玉米和小麦根系导水率的影响

以‘秦单4号’玉米和‘小偃22’小麦为供试材料,通过室内玉米水培和小麦盆栽试验,采用静态压力室法测定了不同硫营养水平与不同重金属胁迫处理下根系导水率(Lpr)的变化。结果表明:玉米Lpr经100μmol/LHg2+、Zn2+、Cu2+胁迫处理后分别降低到CK的13%、79%和45%,Cu2+、Zn2+对其Lpr的抑制效应分别为同浓度Hg2+的62.9%及24.3%;施硫处理的玉米Lpr在无Cu2+胁迫条件下都极显著高于无硫处理,且低硫处理显著较高,在Cu2+胁迫条件下亦都极显著高于无硫处理,并且Cu2+胁迫对其Lpr的抑制效应随着硫浓度增大而逐渐减小;不施硫和施硫处理的小麦Lpr在500mg/kgZn2+胁迫下分别比相应CK降低36.89%和37.71%,在400mg/kgCu2+胁迫下则分别比相应CK降低了34.61%和12.29%。研究发现,重金属Cu2+、Zn2+对玉米和小麦根系导水率具有显著的抑制作用且Cu2+>Zn2+,施硫对Cu2+胁迫下的玉米和小麦根系导水率都具有显著的保护作用,并随硫浓度增加而增强。

水分胁迫对不同根型小麦幼苗水分利用率和导水率的影响

以旱地小麦晋麦47和高水肥小麦石4185为试材,比较分析了充分供水和模拟干旱胁迫条件下小麦幼苗水分利用效率(WUE)和根系导水率(Lpr)的差异。结果表明:正常供水条件下,晋麦47单株耗水量、根系干质量和单株干质量皆低于石4185,但根系水分利用率(WUEr)、茎叶水分利用率(WUEs)、单株水分利用率(WUE)以及根系导水率均高于石4185。轻度干旱胁迫下,石4185根系干质量稍有增加,晋麦47变化不明显,两者单株干质量均降低;两品种根系、茎叶和单株水分利用效率均显著提高,石4185根系水分利用效率反而高于晋麦47;但两品种根系导水率呈显著下降趋势,晋麦47下降幅度大于石4185并最终低于石4185。以上说明:水分充足条件下,晋麦47表现出“奢侈”利用水分,干旱条件下,表现出以降低水分消耗而维持地上部生长的耐旱节水机制;石4185在水分充足条件下耗水量大,表现出水地品种特点,胁迫条件下,水分利用率均升高且根系水分利用率升高相对更大,体现出干旱胁迫下依赖根系进一步发展增大吸收水分表面积来适应缺水环境。两者相比较,体现了不同根型小麦品种根系在干旱胁迫调节中的重要性和差异性。

适度局部水分胁迫提高玉米根系吸水能力

局部根区灌溉可以刺激灌水区根系吸水的补偿效应。为了揭示局部灌溉条件下玉米根系补偿效应的动态变化及其影响因素，以聚乙二醇6000（polyethylene glycol 6000，PEG-6000）营养液的渗透势模拟水分胁迫，采用分根技术，通过水培试验模拟局部根区水分胁迫，设置3个水分胁迫程度处理（-0.2、-0.4、-0.6 MPa）和1个对照处理（无营养液），于处理后0、0.25、0.5、1、3、5、7、9 d连续动态监测各根区根系的生长及导水率。结果表明，局部根区受中度及其以下（≥-0.6 MPa）经水分胁迫0.25 d内，所有处理胁迫区根系总导水率和单位根长导水率均与非胁迫区和对照无显著差异（P＞0.05）。胁迫持续时间超过0.25 d，胁迫区根系总导水率和单位根长导水率均显著小于非胁迫区（P＜0.05），降低程度随水分胁迫程度而增大，各处理间胁迫区根系总导水率的差异随胁迫持续时间延长也逐渐增大。对于非胁迫区，轻度胁迫（-0.2 MPa）持续0.5 d，单位根长导水率较对照高10.11%（P＜0.05），1～9 d与对照持平；-0.4 MPa胁迫持续9 d，单位根长导水率为25.08×10^-11 m^2/（MPa·s），显著高于对照（P＜0.05）；中度胁迫（-0.6 MPa）持续0.5～3 d单位根长导水率显著小于对照（P＜0.05），较对照低19.05%～40.11%，5 d后与对照持平。说明局部根区水分胁迫能有效刺激非胁迫区根系吸水的补偿效应，这种补偿作用在局部水分胁迫0.5 d时就已发生，受到局部水分胁迫程度和持续时间的影响，且根系吸水补偿效应的临界胁迫程度为≥-0.4 MPa。该研究可为更好的发挥局部灌溉在农业节水中的作用提供理论依据。

有机肥与种植密度对旱作玉米根系生长及功能的影响

在大田条件下研究了基施有机肥及3种种植密度(60,75,90千株/hm2)对旱作玉米根系生长和功能的影响。结果表明,在大喇叭口期,基施有机肥显著降低了30—100cm土层内的根长与根表面积,但对根干重影响不显著;由于基施有机肥处理地上部生物量更大,因而显著降低了根冠比;种植密度对该时期根系生长的影响较小。在蜡熟期,基施有机肥限制了30—100cm土层及1/4行间、行间与膜下位置的根系分布,但对根冠比的作用不显著。该时期根长、根表面积及根干重均有随密度增加而减少的趋势,该趋势在0—30cm土层和株上位置表现显著;种植密度的增加也降低了根冠比。有机肥延缓根系衰老作用不明显,其根系导水率与不基施有机肥处理无显著差异;而在种植密度增加情况下,单位根系表面积吸水功能的提高弥补了根量减少带来的损失,表现出一定的适应性。

植被根系对青藏高原中部土壤水热过程影响的模拟

针对青藏高原中部高寒草甸表层植被根系密集、土壤有机质含量较高的特征,利用陆面模式Noah-M P对1998年5 9月安多站水热过程进行模拟,初步评估了对土壤温度影响较大的物理过程,对比分析了土壤垂直分层、有机质和根系对土壤水热、地表能量模拟的影响。结果表明:Noah-MP模式中地表热交换、辐射传输等6个物理过程对土壤温度的影响较大;考虑垂直分层和有机质影响后,模式对土壤含水量的模拟有所改善,但浅层仍存在较大干偏差;加入根系的影响后,浅层土壤含水量的平均偏差显著减小,由原来的-0.094 m3·m-3减少到-0.016 m3·m-3,浅层土壤温度在模拟后期偏冷,但在深层有一定改善;同时地表感热通量和潜热通量也有明显改善,平均偏差分别由原来的24.3W·m-2、-22.5 W·m-2减小到5.9 W·m-2、1.2 W·m-2。

根系分区交替滴灌对苹果幼苗生理特性和水分利用效率的影响

以矮化红富士苹果幼苗为试验材料,采用交替滴灌(ADI)、固定滴灌(FDI)和常规滴灌(CDI)3种滴灌方式和3种灌水量对苹果幼苗的生理特性和水分利用效率进行了研究,以阐明根系分区交替灌溉下苹果幼苗生理特性和节水机理。结果表明:与CDI方式相比,当灌水定额由20 mm增大到30 mm时,ADI方式提高了苹果幼苗根干重、根系导水率、叶水势和净光合速率,降低了其蒸腾速率、棵间蒸发量和蒸散量,从而使得ADI方式下的叶片水分利用效率、总水分利用效率和灌溉水分利用效率较CDI方式大大提高;3种滴灌方式的根系导水率均存在显著的季节变化,并以8月份最大,12月份最小;与CDI方式相比,ADI和FDI方式在节水达33.3%时的平均根系导水率仅分别降低了5.81%和14.7%,但水分利用效率、灌溉水利用效率分别较CDI方式高出16.31%和14.48%、40.52%和27.65%。可见,局部根区灌溉方式能促进苹果幼苗生长和光合作用,并主要通过提高根系导水率的途径来提高水分利用效率。

局部恢复供水对苗期玉米生长、根系吸收能力及解剖结构的影响

【目的】作物对局部灌溉的响应研究已受到广泛关注,能否采用局部灌溉还需考虑局部灌溉前的土壤水分状况。研究水分亏缺后局部恢复供水下玉米生长、水分吸收的动态变化以及补偿效应的生理机制有重要意义。【方法】以聚乙二醇6000(polyethylene glycol 6000,PEG-6000)调控营养液的渗透势模拟水分亏缺,采用分根技术,通过水培试验模拟前期水分亏缺后局部根区恢复供水,设置3个水分亏缺程度(-0.2、-0.4、-0.6 MPa)和1个对照(无PEG),于处理后0、0.25、0.5、1、3、5、7、9 d连续动态监测各根区根系的生长和导水率状况,玉米干物质累积以及叶水势。并在此基础上,于处理后0、1、5、9 d连续动态测定对照和-0.2 MPa两个处理各根区根系解剖结构特征。【结果】水分亏缺6 d后局部恢复供水,恢复供水区根干重和导水率平均增长速率显著大于持续胁迫区(P<0.05);-0.2 MPa亏缺后局部恢复供水下,0—0.25 d时,恢复供水区根干重平均增长速率较对照明显增大(P<0.05),且持续到局部恢复供水后5 d,表现出根系生长的补偿效应;-0.4和-0.6 MPa亏缺后局部恢复供水处理分别于0.25—0.5 d和0.5—1 d时恢复供水区根干重平均增长速率较对照明显增大(P<0.05),产生根系生长的补偿效应,可见,根系生长的补偿效应发生随水分亏缺程度增大而延迟;-0.2 MPa亏缺后局部恢复供水5 d时,恢复供水区根系导水率平均增加速率恢复到对照水平,产生根系吸水的补偿效应,继续增大亏缺程度或延长恢复供水时间,补偿效应均消失,说明局部恢复供水有效刺激恢复供水区根系吸水补偿效应的临界水分亏缺程度为≥-0.2 MPa。此外,-0.2 MPa亏缺后局部恢复供水5 d,恢复供水区根系直径与导管直径显著小于1 d(P<0.05),但仍维持或超过对照水平,皮层厚度占根系直径的比例与对照无显著差异(P>0.05),9 d时,根系直径与导管直径明显减小(P<0.05),较对照减小19%,皮层厚度占根系直径的比例仍显著大于对照(P<0.05),与根系吸水补偿效应的产生与消失同步,从根系解剖结构特征方面揭示了恢复供水区根系吸水补偿效应的生理机制。【结论】局部恢复供水可有效刺激恢复供水区根系生长和吸水的补偿效应,但与局部恢复供水前水分亏缺程度和局部恢复供水时间有关,恢复供水区根系解剖结构的变化是补偿效应产生或消失的一个生理机制。该研究可为更好的发挥局部灌溉在农业节水中的作用提供理论依据。