干旱及复水对谷子苗期根系形态特征及叶片解剖结构的影响

本试验选用抗旱性强的谷子品种济谷16和旱敏感谷子品种鲁谷1号为材料,设置盆栽试验,于出苗15 d时停止浇水进行干旱胁迫处理,并于9 d后复水,研究不同抗旱性谷子品种叶片以及根系形态指标对干旱-复水的响应。结果表明:(1)与CK相比,干旱胁迫导致两个谷子品种的根分枝数、根尖数和根体积显著减少;复水后,济谷16的根尖数显著增加(P<0.05),而鲁谷1号的根尖数进一步显著降低。济谷16的根分枝数在复水后的增加幅度大于鲁谷1号。(2)干旱胁迫下,两个品种叶片泡状细胞面积缩小,叶片厚度下降;复水后济谷16泡状细胞面积与CK相当,而鲁谷1号仍显著小于CK(P<0.05)。(3)干旱胁迫下济谷16下表皮气孔密度增加,上表皮气孔密度减小,且均与CK差异显著(P<0.05);复水后,上表皮气孔密度略有增加但仍低于CK,下表皮气孔密度降低至CK水平。干旱胁迫下鲁谷1号上、下表皮气孔密度较CK均显著下降(P<0.05);复水后,上表皮气孔密度继续降低,而下表皮气孔密度显著增加至略高于CK水平。干旱胁迫后济谷16上、下表皮气孔长度无显著变化,复水后较CK和干旱处理均显著增加;鲁谷1号上表皮气孔长度显著减小(P<0.05),复水后仍继续减小,但较干旱处理差异不显著;鲁谷1号下表皮气孔长度较CK增加但差异不显著,复水后继续增长,显著高于CK。综上所述,干旱胁迫后复水,抗旱品种济谷16通过根分枝数和根尖数的增加以及叶片泡状细胞面积、气孔密度快速恢复,使其表现出更强的形态适应性和自我调节能力。

番茄秸秆堆肥添加量对番茄幼苗生长及根系形态的影响

【目的】我国是番茄生产大国,番茄秸秆废弃物产生量逐年增加,急需无害化处理和利用。试验将番茄秸秆进行高温好氧发酵形成有机肥料,在番茄种植底肥中添加不同用量番茄秸秆堆肥(TS),通过分析番茄幼苗生长、根系形态土壤养分含量变化,优化番茄堆肥施用方案,旨在探索番茄秸秆废弃物肥料化利用技术。【方法】采用盆栽的方法,按照堆肥与干土质量比,设置1%、2%、3%、4%添加量处理,分析定植30 d的番茄幼苗植株生长指标、根系形态指标和根际养分含量以及相关关系。【结果】相比不添加对照CK,1%添加量番茄秸秆堆肥(TS)处理的番茄幼苗株高、茎粗、全株干物质量和壮苗指数均显著低于CK,其根系在>5 mm径级范围内的根表面积、投影面积和根体积也低于CK。TS 2%处理能显著增加番茄幼苗根长、根体积和根表面积,降低根系平均直径,但对地上部生长和物质积累没有显著影响。3%TS和4%TS处理能够显著增加番茄幼苗植株株高、茎粗和全株干物质量的积累,二者之间没有显著差异,但3%TS处理在提高番茄幼苗根体积和根表面积上显著高于4%TS处理。径级范围在0~0.5 mm和0.5~2.0 mm的根系对番茄根系长度的贡献率最大,添加番茄秸秆堆肥处理能够增加<0.5 cm和0.5~2.0 mm径级范围的根系长度,增加0.5~2.0 mm径级范围的根表面积和投影面积,其中3%TS处理增加幅度最高。3%TS和4%TS处理能够提高番茄幼苗根际土壤全碳、全氮和速效养分含量,其中土壤速效磷养分含量增幅最高,冗余分析RDA表明土壤速效磷是影响番茄幼苗根系形态建成的关键土壤环境因子。【结论】在日光温室番茄生产中,在底肥中添加干质量比3%的番茄秸秆堆肥可显著改善土壤养分环境,增加番茄幼苗根系生物量,促进地上部物质积累。

丛枝菌根真菌对元宝枫生长及其根系形态的影响

【目的】阐明丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌对元宝枫生长状况及根系形态特性的影响,探讨元宝枫根系形态与其生长发育的关系。【方法】在元宝枫幼苗生长基质中接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)和根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices)2种AM真菌,以不接种AM真菌为对照,通过盆栽试验,培养90 d后,测定元宝枫的生长状况、根系活力及根系形态指标,利用单因素方差分析和多重比较方法,分析接菌与不接菌处理之间的差异,采用envfit()函数、冗余度分析和变差分解分析元宝枫生长状况与其他指标间的关系。【结果】①接种2种AM真菌后,元宝枫株高、地径、茎干质量和根系活力较对照显著提高,根冠比下降。根内根孢囊霉对元宝枫的促生作用比摩西斗管囊霉显著。②与对照相比,接种2种AM真菌后,元宝枫根表面积和根体积显著增大,粗根根长占总根长的比例增加,细根根长占总根长的比例显著降低。根内根孢囊霉对元宝枫根系形态的影响比摩西斗管囊霉显著。③元宝枫生长状况与其根系活力和根系形态密切相关。【结论】接种AM真菌有助于增强元宝枫的根系活力,改善其根系形态,促使其汲取更多养分,进而提高其生物量。

施氮量对滴灌水稻根系形态构型和分形特征的影响

旨在探明水稻在膜下滴灌下根系形态、构型、氮利用效率变化及其与分形维数的关系。于2021—2022年,以氮高效品种(T-43)和氮低效品种(垦-26)为材料,设置滴灌(drip irrigation,DI)、淹灌(flooding irrigation,FI)2种方式与4种施氮水平(0、150、300和450 kg hm^(–2))的盆栽试验。基于盒维数法结合根系图像分形分析程序计算根系形态的分形维数和分形丰度,研究滴灌及施氮对水稻产量、氮素利用效率、根系形态、构型、分形维数、分形丰度的影响。结果表明,(1)在相同施氮水平下,与淹灌相比,滴灌处理下T-43和垦-26细根百分比、根长密度(root length density,RLD)β值、氮肥农学利用效率(nitrogen agronomic efficiency,NAE)显著提高(分别为6.8%~14.5%和9.9%~17.2%、0.65%~5.45%和0.32%~3.43%、12.1%~22.4%和12.2%~20.5%);>0.5 mm RLD、0~40 cm土层表面积密度(surface area density,SAD)和根体积密度(RLD)、分形维数(fractal dimension,FD)、分形丰度(fractal abundance,FA)显著降低,造成产量降低(3.8%~37.4%和7.6%~48.3%)。(2)滴灌模式下,施氮显著提高了水稻根系FD和FA,T-43在施氮量为300 kg hm^(–2)时,FD和FA最高(分别为1.55和14.07);垦-26在施氮量为450 kg hm^(–2)时最高(分别为1.62和14.78)。(3)相关分析表明,FD、FA与直径0.1~0.3 mm RLD、0~10 cm土层根长和根质量密度、产量、氮素稻谷生产效率呈显著正相关,与30~40 cm土层表面积密度呈显著负相关。因此,在滴灌条件下,氮高效品种“T-43”配施300 kg hm^(–2)氮肥,能够增加细根根长密度比例,优化表层根系形态分布,提高根系分形维数和丰度,进而实现滴灌水稻产量和氮肥利用效率协同提高。

光强对木麻黄幼苗根系形态、解剖结构及其碳氮含量的影响

对光环境的灵敏响应使得森林中常见的光照异质性成为影响植物自我更新的关键因素,然而植物地下根系结构对光照的响应较为难测而缺乏深入研究。为探究不同光强下木麻黄根系响应策略,以一年生木麻黄(Casuarina equisetifolia)幼苗为试验材料,模拟森林幼苗生长的林外(CK)、林缘(L1)、林窗(L2)和林下光环境(L3)设置4种光照强度,测定及分析木麻黄幼苗的生长、根系形态、细根解剖结构及碳氮含量等指标。结果表明:(1)L1下,幼苗采取维持高度,降低横向生长的方式,保证正常累积生物量,随光照强度的下降,株高、地径、叶片生物量及地上部分生物量逐渐下降。(2)在根系表型上,幼苗随光限制的加重呈现抑制纵伸但促进根系的横向生长,其中总根长、根平均直径及根体积达到显著差异。在径级结构上,细根发育程度随光照减弱而下降;而适当的遮光(L1)促进粗根生长但L3时除根尖数较CK上升外,根长度、根表面积、根体积均显著下降。(3)1—3级细根解剖变化较大,相较CK,1级细根皮层细胞面积显著增加,但根半径、维管柱结构、表皮厚度等指标则显著下降,2级细根根半径、皮层细胞面积、表皮厚度明显减少,但维管柱结构仅在L2、L3时显著下降;3级细根根半径、皮层细胞面积和维管柱面积均较CK显著增大,L1时维管柱结构下降,但随光照减弱加重,维管柱面积和中柱占比均明显增加。(4)在碳氮含量上,CK与L1无显著差异,TC在L2时显著下降,TN则在L2时显著上升,TC、TN均在L3达到最大,而C:N随光强降低逐渐下降。综上所述,光限制时,木麻黄生物量及碳分配稳定根茎部分生长,采取“弱化吸收,强化储存”收缩型生长策略;当限制加重时,光合和呼吸作用失衡导致植物对细根投入养分的浪费,并最终造成林木死亡。研究结果为林下植被的更新提供理论参考。

不同苗龄云南松苗木平茬根系形态特征分析

【目的】分析云南松Pinus yunnanensis不同苗龄平茬后苗木根系形态特征,为选择适宜平茬苗龄提供依据。【方法】以6、10、14、18、30月龄的云南松苗木为材料,统一留茬高度(5 cm)进行平茬,分别在平茬后60、120、180、240、300、360、420、480 d测定苗木根系形态特征及生物量,分析云南松不同苗龄苗木平茬后的根系构型。【结果】不同苗龄平茬对云南松苗木根系形态特征有显著影响(P<0.05)。在平茬后480 d时,6月龄平茬的苗木根平均直径(0.825 mm)、根体积(4.435 cm^(3))比30月龄平茬的苗木根平均直径(1.302 mm)、根体积(16.282 cm^(3))小,但总根长较大;6~30月龄平茬苗木的比根长整体呈降低趋势,且6月龄平茬苗木根比表面积、根组织密度、根细度均显著大于其余苗龄平茬的苗木(P<0.05),且表现为随着苗龄增加而减小的生长趋势。根平均直径、根体积与根生物量的生长速率没有显著差异,总根长、根表面积与根生物量之间表现为随着苗龄增大生长速率逐渐降低的趋势。【结论】苗龄较小的苗木构建了更细更密集的根系,有利于对水分和养分的吸收利用;苗龄为6个月的苗木平茬效果较好。

水培条件下火龙果根系形态和生理过程对供磷水平的响应

磷是作物生长必需的大量元素,参与体内重要生理生化过程。火龙果是热带、亚热带地区重要经济作物,高额的果实磷含量和巨大的产量使得火龙果对磷的需求量极高。然而,火龙果磷吸收特性以及根系形态和生理过程与磷高效吸收之间有何关系尚不清楚。本研究以国内主要火龙果品种软枝大红为研究对象,采用水培实验,设定0、0.01、0.1、0.5、1.0 mmol/L共5个不同磷浓度梯度,探究不同施磷浓度下火龙果根系形态和生理过程的变化,分析地上部磷以及其他营养元素的含量,阐明磷高效利用的根系形态和生理过程机制以及供磷对火龙果其他营养元素吸收的影响规律。研究结果表明,与对照相比,供磷并未影响火龙果地上部生物量的积累。火龙果枝条磷吸收量及磷浓度随着供磷浓度的升高而增大。0.1 mmol/L处理的总根长以及直径≤0.05 mm的细根数量显著高于其他处理;1.0 mmol/L处理的总根长中直径≥2 mm的粗根数量高于其他处理。0.01 mmol/L处理总有机酸含量最高,根系阳离子交换量(cation exchange capacity)含量较高;与对照相比,1.0 mmol/L处理下有机酸分泌速率降低,根系阳离子交换量(CEC)含量下降。其他营养元素吸收方面,母枝及一级侧枝中,铁元素的吸收浓度表现出随着施磷浓度的升高逐渐下降。二级侧枝中氮、钙、镁、锰、锌等元素均随着施磷浓度的升高逐渐下降,呈显著负相关关系。本研究表明,适度供磷(0.01 mmol/L或0.1 mmol/L)能够促进火龙果根系生长以及根系有机酸分泌和离子吸收能力,而过量供磷(1.0 mmol/L)会显著抑制火龙果根系生长,同时显著降低地上部枝条中、微量元素的吸收。因此合理施用磷肥,对火龙果自身发挥根系生物学潜力,为植株中、微量元素营养均衡起到关键作用。

孕穗期渍水对小麦花后根系形态、抗氧化酶活性及籽粒产量的影响

为明确孕穗期土壤渍水对花后不同土层小麦生长发育和产量的影响,本研究以扬麦18和烟农19为供试品种,采用管栽方式,在小麦孕穗期进行渍水5 d、10 d和15 d处理,以无渍水处理为对照(CK),分析孕穗期不同渍水持续时间对花后不同土层小麦根系形态、抗氧化酶活性和产量及构成要素的影响。结果表明:孕穗期渍水能显著影响小麦花后根系形态、抗氧化酶活性和产量。随孕穗期渍水持续时间的延长,花后6 d和18 d,不同土层小麦根系累计根长、累计根表面积、累计根体积及根平均直径均呈减少趋势;各渍水持续时间处理下,根系累计根长、累计根表面积、累计根体积、根平均直径与CK的相对值变化不大。随孕穗期渍水持续时间的延长,花后18 d不同土层根系超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性都呈减少趋势,而丙二醛(MDA)含量呈增加趋势;小麦成熟期茎叶的干物质分配指数呈增加趋势,而籽粒的干物质分配指数呈减少趋势。孕穗期渍水通过影响穗粒数及千粒质量使籽粒产量降低。花后18 d 20.1~60.0 cm土层的累计根长、累计根表面积、累计根体积及根系SOD活性、POD活性、MDA含量及产量之间的相关性极显著。

施氮水平对青稞氮素吸收利用率、根系形态和产量的影响

为探讨青稞氮素吸收利用、根系发育及产量对氮素营养的响应规律,以青稞籽粒高产型品种昆仑15号为供试材料,通过2年大田试验,设置3个施氮水平(0、37.5和75 kg·hm^(-2)),探讨施氮对青稞氮素吸收利用率、根系形态、光合特性和产量的影响。结果表明,青稞氮素吸收利用率随施氮水平的增加而显著提高,低氮和高氮处理(37.5和75 kg·hm^(-2))的氮素农学效率和氮素偏生产力较不施氮处理均显著增加;两施氮处理的根干重在分蘖、开花和成熟期较不施氮处理均呈增加趋势,根长表现为在分蘖期显著增加、在开花期显著降低、在成熟期呈增加趋势,根表面积、根体积、根尖数和根直径在低氮处理下与不施氮处理差异均不显著,但在高氮处理下呈降低趋势;籽粒产量和秸秆产量的较不施氮处理均随着施氮量的增加而显著增加;净光合速率随施氮量的增加而增加,低氮处理下气孔导度、胞间CO_(2)浓度和蒸腾速率均显著高于其他处理。通过隶属函数分析法综合评价,得出最佳施氮量为37.5 kg·hm^(-2)。

灌木根系形态对土体强度影响的大型直剪试验研究

根系形态显著影响根土复合体强度,然而现有研究局限于草本根系根土复合体和室内常规直剪试验。为探究多年生灌木根系形态及空间分布对固土效果的影响,采用大型直剪试验装置(直径400 mm),对原状根土复合体进行了剪切试验。试验中测量了根系形态参数(根面积比RAR、根长密度、根体积密度和根表面积密度)、根土复合体抗剪强度和剪胀特性,探讨了根系沿深度的分布特征、根土复合体剪胀性以及根系形态参数与根土复合体抗剪强度的相关关系。结果表明,根系加剧了根土复合体的剪胀;在4个根系形态参数中,剪切带上的RAR和根表面积密度与根系对剪切强度的贡献之间相关性较好;Wu模型能反映根系固土的本质,却存在强度被高估或低估的问题。研究成果有助于推动植物根系在固土领域的应用。

水肥耦合对‘聊红’椿幼苗根系形态特征的影响

为探明‘聊红’椿幼苗根系生长对水肥耦合的响应规律,以确定最佳的灌溉施肥组合,本试验以一年生‘聊红’椿幼苗为对象,采用双因素试验设计,设置3个水分处理梯度(低水,W1:田间持水量的30%~40%;中水,W2:田间持水量的50%~60%;高水,W3:田间持水量的70%~80%)及4个施肥水平(无肥,F0:N、P_(2)O_(5)、K_(2)O施用量均为0;低肥,F1:N、P_(2)O_(5)、K_(2)O施用量分别为2.0、1.0、1.5 g·株^(-1);中肥,F2:N、P_(2)O_(5)、K2_(O)施用量分别为4.0、2.0、3.0 g株^(-1);高肥,F3:N、P_(2)O_(5)、K2_(O)施用量为6.0、3.0、4.5 g·株^(-1))共组合成12个处理,通过盆栽试验比较不同水肥耦合处理对‘聊红’椿幼苗根系性状(根长、根表面积、根体积、根平均直径、比根长和比表面积)的影响。结果显示,水分处理和施肥处理对粗根各个性状均有显著影响;对细根的影响除比表面积不显著外其余性状均显著;水肥交互作用对粗根的根表面积和根体积有显著影响,对细根的根长、根表面积、根体积和比根长均有显著影响。在F0和F1施肥水平下,粗根、细根的根长、根体积和根平均直径随着灌水量增加而上升,而在F2和F3施肥水平下则先升后降,说明F0W3和F2W2处理对根系生长的促进作用较为明显。综上,高肥抑制根系生长,且细根较粗根对高肥的耐受性更强,水肥耦合对细根影响更为显著,F2W2组合最利于‘聊红’椿幼苗根系生长。

穗分化末期-灌浆初期干旱胁迫对优质食味粳稻根系形态和叶片光合特性的影响

【目的】研究穗分化末期至灌浆初期土壤干旱对优质食味粳稻根系形态生理与叶片光合特性的影响,为水稻抗旱栽培提供理论参考。【方法】以南粳9108和丰粳1606为供试材料,分别在穗分化末期至籽粒灌浆初期20 d(BAH)、穗分化末期10 d(BH)与灌浆初期10 d(AH)设置轻度干旱(LD,ψsoil=−20±5 kPa)、重度干旱(SD,ψsoil=−40±5 kPa)及常规水分(CK)处理。【结果】1)在处理结束当天、处理结束后10 d、穗后30 d与成熟期,根长、根表面积、根体积、根尖数、根干质量与根系活力均表现为SD<LD<CK,根冠比呈相反趋势。在处理结束时,BAH时段SD、LD均与CK差异显著,除根冠比外,BH、AH时段SD与CK差异显著,LD与CK无显著差异。处理结束后10 d、穗后30 d与成熟期,BAH时期SD与CK差异显著,除根尖数外LD与CK差异不显著,BH时期SD根系部分指标与CK差异显著,AH时期水分处理间无显著差异。2)在处理结束时、处理结束后10 d、穗后30 d与成熟期,剑叶净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO_(2)浓度(Ci)、最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qp)均表现为SD<LD<CK,非光化学猝灭系数(NPQ)呈相反趋势。在处理结束时,BAH时段SD、LD各指标均与CK差异显著,除Ci外SD、LD间差异也显著,BH、AH时段SD各指标均与CK差异显著,LD与CK差异不显著。在处理结束后10 d、穗后30 d与成熟期,BAH时段SD与CK差异显著,LD与CK差异多不显著,BH时段SD的Pn、Tr、Fv/Fm较CK差异显著,而AH时段各指标在水分处理间差异多数不显著。3)三处理时段下各胁迫处理间产量均表现为SD<LD<CK,BAH、BH时段不同水分处理间差异显著,AH时段LD、CK间无显著差异,但二者均与SD差异显著。【结论】BAH时期轻度干旱、重度干旱均会抑制根系生长与叶片光合能力,显著降低产量,其中轻度干旱影响较小。BH时期土壤重度干旱时,根、叶形态生理指标在处理结束后难以恢复至对照水平,AH时期轻度干旱、重度干旱处理各指标在处理结束后能较快恢复。可见,在穗分化末期至灌浆初期,水稻根系和叶片生长对穗分化末期干旱胁迫更为敏感。

土壤微生物和氮添加对柠条根际微生境及根系形态的调控作用

【目的】探究氮沉降背景下土壤微生物对柠条根际微生境特征的影响,探明微生境变化对柠条根系形态构建的调控规律,为脆弱生态系统的生态修复提供理论依据。【方法】在土壤灭菌处理(灭菌土和非灭菌土)基础上,对1年生柠条盆栽苗木进行接菌和未接菌试验,并设置3个氮添加[不施氮(0N)、低氮(LN)和高氮(HN)]处理。生长季结束后,对比分析各处理的土壤微生物生物量、土壤养分转化相关酶和土壤养分等指标以及苗木细根形态变化,探究微生态环境变化与根系形态构建的关联性。【结果】1)在不施氮和低氮处理中,非灭菌土处理的柠条根际土壤微生物生物量碳含量均显著高于灭菌土处理;在高氮处理中,灭菌土处理的柠条非菌根苗土壤微生物生物量碳含量最低。在不同氮添加处理中,灭菌土处理的柠条菌根苗根际土壤碳转化相关酶活性均高于非菌根苗(P<0.05),而非灭菌土处理和接菌处理交互作用下的柠条根际土壤可溶性碳含量高于单一处理(P<0.05)。2)在不同氮添加处理中,非灭菌土处理下柠条非菌根苗根际土壤微生物生物量氮含量显著高于灭菌土处理(P<0.05);非灭菌土处理和接菌处理交互作用下的柠条根际土壤氮转化相关酶活性显著高于单一处理(P<0.05)。在低氮和高氮处理下,土壤灭菌处理的非菌根苗根际有效氮含量显著高于其他处理(P<0.05)。3)在高氮处理中,非灭菌土处理和接菌处理交互作用下的柠条根际土壤微生物生物量磷含量和碱性磷酸酶活性显著高于其他处理(P<0.05),且柠条根际土壤有效磷含量介于非灭菌土处理和接菌处理的单一作用之间。4)在高氮处理中,灭菌土处理的柠条菌根苗各根系形态指标最大;而不施氮处理中,非灭菌土处理的柠条非菌根苗各根系形态指标最小。5)冗余分析表明,影响苗木根系形态的关键因子中解释度最大的为微生物生物量碳含量,且为正调控作用。多元线性回归分析表明,对苗木根系形态影响最大的是碱性磷酸酶活性,且表现为负调控作用。【结论】在外源氮输入背景下,非灭菌土处理和苗木接菌处理协同作用有利于维持植物根际微生境的平衡,且高氮处理中根际微生境的限制因子转化为磷元素;接菌处理促进柠条根系生长,土壤灭菌限制根系生长。根系生长与土壤碳、磷元素循环关系密切,土壤微生物生物量正调控根系形态构建,磷转化相关酶表现为负调控根系形态构建。

不同光照强度对黄波椤苗木根系形态和菌根侵染率的影响

在东北林业大学帽儿山实验林场苗圃,选取健康且长势一致的1年生黄波椤(Phellodendron amurense Rupr.)苗木(苗高15.1 cm,地径6.0 mm),统一进行切根处理(切去根系总长的2/3),移栽入塑料花盆中,移栽后缓苗1个月;利用遮光棚对盆栽苗木进行3个遮光处理(铺设1层、2层、3层遮光网),以全光(自然光)为对照,共4个处理(光照强度分别为100%(对照)、65%全光、35%全光、20%全光);遮光处理1个月后,于7、8、10月份分别对4个处理的苗木进行破坏性取样,将苗木带土完整取出剪下苗木根系,将根系分成不同根序(1级根、2级根、3级根),记录各根序细根的数量;测定主根长、根系体积、根系平均直径、比根长、组织密度、分支比、分支强度、菌根侵染率,分析不同遮光处理对黄波椤苗木根系形态和菌根侵染率的影响。结果表明:由光照强度为100%(对照)至20%全光,随遮光强度增大,苗木主根长和1级侧根数均先增大后减小;且光照强度为65%全光时的主根长,显著高于光照强度为20%全光时的主根长(P<0.05)。不同根序比根长,均随遮光强度增大而增大;2、3级根直径和分支比,均随遮光强度增大先增大后减小;10月份2级根,光照强度为65%全光时的分支强度,显著高于光照强度为100%(对照)时的分支强度(P<0.05)。苗木经遮光处理时的菌根侵染率,与光照强度为100%(对照)的菌根侵染率相比,呈降低趋势;其中,光照强度为35%全光遮光处理时的菌根侵染率,显著低于光照强度为100%(对照)时的菌根侵染率(P<0.05)。综合试验结果,适度遮光(光照强度为65%全光)有利于黄波椤苗木根系生长,重度遮光抑制根系生长;遮光对黄波椤苗木菌根侵染具有明显影响,全光有利于菌根侵染,过度遮光时菌根侵染率降低。

种植密度对绿豆根系形态、光合特性及产量的影响

为探究陕北旱区绿豆种植密度与根系形态和光合特性的关联机制,以陕西省榆林市横山区特色绿豆品种榆绿1号为试验材料,采用随机区组设计,设置5.70万(D1)、6.60万(D2)、7.95万株/hm^(2)(D3)3个种植密度,并分析种植密度对根系形态、叶片光合特性的影响。结果表明,与D2、D3处理相比,D1处理的绿豆根长和根表面积分别提高29%、2%;绿豆的净光合速率、蒸腾速率在整个生育期整体趋势呈现W型,3个处理间差异不显著;胞间二氧化碳浓度在鼓粒期达到最大,D2、D3处理比D1处理胞间二氧化碳浓度分别提高14%和27%;3个处理下,株高、茎粗、生物量均随种植密度的增加呈现略微下降的趋势,处理间差异不显著;相比D2、D3处理,D1处理的绿豆产量分别提高了5%和32%。相关性分析结果发现,净光合速率、气孔导度分别与蒸腾速率呈极显著正相关,产量分别与根质量、茎质量呈显著正相关和极显著正相关。综上,不同种植密度对根系形态均有所调节,能显著优化调节花荚期光合生理特性,改变根茎叶干物质积累和分配,促进干物质向籽粒转移,进而促进绿豆产量增加。综合比较发现,绿豆榆绿1号种植密度为5.70万株/hm²时最适宜陕北干旱地区种植。

C/N配施对旱作谷子根系形态分布及土壤养分的影响

为明确不同C/N配比对谷子的根系形态分布及土壤养分的影响,研究以晋谷21号为研究对象,设置5个处理分别为C115 g/m^(2)生物炭、C220 g/m^(2)生物炭、C325 g/m^(2)生物炭,N13 g/m^(2)氮肥、N29 g/m^(2)氮肥交互的处理。结果表明:拔节期C2N2谷子根系长度、根系总表面积、根系体积增幅分别为134.06%、293.40%、500.00%;成熟期C2N2土壤铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、有机碳增幅分别为149.64%、139.00%、10.53%、20.83%和136.00%,综上所述,C2N2配比能显著促进晋谷21根系的生长发育,调控土壤养分,存在最佳的配比。

藜麦根系形态特征及生理特性对干旱胁迫的响应研究

本试验采用水培法研究两个藜麦品种(晋藜1号和晋藜2号)幼苗根系对干旱胁迫的响应机制,通过PEG-6000模拟干旱胁迫设定不同浓度(5%、10%)和不同处理时间(3、6、9 d)对藜麦幼苗根系形态指标及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性以及丙二醛(MDA)含量进行测定,旨在为藜麦的抗逆性机制研究及开发利用提供一定的理论依据。结果表明,与未进行干旱胁迫处理(对照)相比,晋藜1号在同一胁迫浓度下,随着胁迫时间的延长,根系的长度、平均直径、体积、表面积、投影面积、根尖数和SOD活性、POD活性均呈增长趋势;同一胁迫时间下,5%和10%胁迫浓度下根系形态各指标值均显著高于对照,5%胁迫浓度下达到最高值,SOD活性、POD活性则随着胁迫浓度的增大而增大,MDA含量则在5%胁迫浓度下达到最低。晋藜2号在同一胁迫浓度下,根系各项形态指标会随着胁迫时间的延长而呈现增长趋势,SOD活性和POD活性在5%胁迫浓度下呈现逐渐增长趋势,但在10%胁迫浓度下则呈现先增后降趋势,MDA含量呈现逐渐升高趋势;同一胁迫时间下,与对照相比,5%胁迫浓度下根系形态各指标值均显著高于对照,10%胁迫浓度下根平均直径和根尖数高于对照,但其他指标均低于对照,SOD活性和POD活性则随着胁迫浓度的增大呈现先增后降趋势,MDA含量则在5%胁迫浓度下达到最低。可见,晋藜1号和晋藜2号根系通过形态和生理指标变化均能抵御一定的干旱胁迫,但晋藜1号较晋藜2号更抗旱。

磷高效水稻材料的根系形态结构特征

【目的】选育磷高效水稻材料是利用土壤磷资源的有效方式,根系是水稻吸收磷素最重要的器官,其形态结构特征直接影响水稻的磷素吸收能力,研究水稻根系发育特征有助于揭示其磷高效吸收的机理。【方法】采用水培试验,以40份水稻材料为研究对象,设置0.003 mmol/L(低磷)和0.3 mmol/L(正常磷)两个供磷处理,于分蘖期调查水稻地上部生物量和磷积累量,采用聚类分析筛选磷高效水稻材料。针对筛选获得的磷高效水稻材料R527和磷低效水稻材料IR58025,分析其根系形态和解剖结构特征,解析水稻根系发育特征与磷吸收的关系。【结果】1)低磷条件下,40份水稻材料磷吸收能力存在显著差异,生物量和磷积累量的范围分别为0.11~0.93 g/plant和0.07~0.58 mg/plant。以磷积累量为主、生物量为辅进行聚类分析,获得磷高效水稻材料R527和磷低效水稻材料IR58025。2)低磷条件下,磷高效水稻材料R527的生物量(0.83 g/plant)和磷积累量(0.46mg/plant)显著高于磷低效水稻材料IR58025,分别为IR58025的6.38和5.75倍。3)低磷条件下,磷高效水稻材料R527的总根长、根表面积、不定根长、侧根长和侧根表面积比正常磷处理分别增加了61.79%、38.12%、60.44%、67.99%和186.67%。低磷条件下,磷高效水稻材料R527的总根长、根表面积、根体积、平均根直径、不定根长、侧根长、不定根表面积和侧根表面积分别为磷低效水稻材料IR58025的2.62、2.87、3.22、1.18、4.41、2.97、3.97和1.45倍。4)低磷条件下,磷高效水稻材料R527中柱、外皮层和皮层占比分别为磷低效水稻材料IR58025的1.11、0.67和1.05倍。5)低磷条件下,水稻的总根长、根表面积、根体积、平均根直径、不定根长、侧根长、不定根表面积、侧根表面积、皮层占比和中柱占比与生物量和磷积累量显著正相关,外皮层和内皮层占比与生物量和磷积累量显著负相关。【结论】磷高效水稻材料R527的生物量和磷积累量均显著高于磷低效水稻材料IR58025。低磷条件下,磷高效水稻材料R527更大的总根长、根表面积、根体积、不定根长、侧根长、不定根表面积、侧根表面积和皮层占比,更低的外皮层和内皮层占比是其磷高效吸收的重要原因。

3种耐旱耐瘠护坡植物根系形态及抗拉特性

[目的]探究耐旱耐瘠护坡植物的根系形态及抗拉特性,为边坡生态修复植物选用配置提供依据。[方法]在云南省大理市滇中引水项目区弃渣场边坡上选择戟叶酸模(Rumex hastatus D.)、车桑子(Dodonaea viscosa L.)和地瓜藤(Ficus tikoua Bur.)3种植物,通过整株挖掘法获取得根系样品,使用Epson12000XL扫描仪中在500 dpi下进行灰度扫描,用WinRhizo(Pro.2019)根系分析系统对根系形态参数进行分析,并使用万测牌微机控制时万能试验机进行单根拉伸试验。[结果](1)戟叶酸模和车桑子根系形态呈三角形,而地瓜藤呈抛物线形,戟叶酸模和车桑子根径小于2 mm的长度占比最大,大于4.5 mm根径的长度占比次之。(2)3种植物平均抗拉力车桑子最大、戟叶酸模次之、地瓜藤最小,平均抗拉强度地瓜藤最大,戟叶酸模次之,地瓜藤拥有良好抵抗形变的能力,其极限延伸率与杨氏模量优于其余两种植物。[结论]从根系形态看,戟叶酸模和车桑子的固土护坡能力高于地瓜藤,从抗拉特性看地瓜藤虽抗拉力较弱,但抗拉强度高,抵抗变形能力强,3种植物在固土护坡方面根系形态及抗拉特性各有优势,可根据边坡特点及部位有针对性地选用配置。

腐皮镰刀菌根腐病对砧用南瓜根系形态特征及生理指标的影响

根腐病严重影响瓜类生产,通过比较苗期接种腐皮镰刀菌后抗病和高感砧用南瓜材料根系形态及生理响应,为解析根系响应机理及创制抗根腐病材料提供理论基础。抗病和高感自交系两叶一心时伤根接种法接种,0 d、2 d、4 d、6 d、8 d检测根系总根长、根表面积、平均根系直径、总根体积等形态学指标;同一时期测定根部过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性及丙二醛(MDA)含量。结果表明,在接菌0~8 d,抗病材料总根体积极显著高于高感材料,总根长和根表面积极显著或显著高于高感材料,根构型参数较好。同一时期抗病材料根部的CAT、POD、PAL活性(除0 d)显著高于高感材料,而MDA含量显著低于高感材料。根系吸收功能评价及过氧化物酶系统调节酶的测定可以作为早期抗根腐病砧用南瓜材料的评价指标。