长江上游暗针叶林生态系统主要树种的根系结构与土体稳定性研究

根系结构不同 ,其固持土体的能力存在很大差异。利用分形理论对不同根系结构稳定土体的能力进行了量化比较 ,结果表明 :(1)长江上游暗针叶林生态系统中主要树种根系都表现出了较为明显的分形结构特征 ,高山柳(Salix sp.)的根系结构最复杂 ,具有多层次细微分枝结构 ,分形维数最大 ,达 1.73 5 6 75 ,冬瓜杨 (Populuspurdomii)次之 ,为 1.6 0 16 6 ,峨眉冷杉 (Abiesf abri)分枝结构简单 ,以侧行主根为主 ,分形维数仅为 1.4 4 93 8,并且根系的分形维数随着其年龄的增长而增大。(2 )根系结构与稳定土体的能力明显相关 ,根系直径或树干基径与根系抗拉阻力受环境条件的影响 ,关系较为复杂 ;而根系分形维数更能揭示根系的结构与发育动态 ,根系分形维数与抗拉阻力的对数呈比较稳定的指数函数关系。(3 )峨眉冷杉根系结构简单 ,垂直根系较少 ,且分布层次较浅 ,在冰碛物环境中可以通过在岩石中迂回缠绕而从较大范围内将岩石、土壤等压在其下 ,但结构较为散乱 ;而冬瓜杨以垂直分布为主 ,分布层次较深 ,毛根很发达 ,土壤颗粒间的粘结程度较好 ,二者结合配置将有助于改良土壤结构 ,防治水土流失 。

北京市3种针叶绿化树种根系结构分析

该文从根系长度、表面积、体积、根系序级、根系数量等方面对北京市油松、侧柏、白皮松3种针叶绿化树种的根系形态特征进行了对比分析。结果表明:3个树种在根系结构上有良好的一致性,即直径<1mm的根系连接数量、根系累计长度以及表面积占据总量的多数;直径<2mm的根系数量、根系长度和根系表面积是根系总量的主体;0～3序级根系连接数和根系表面积占所有序级根系连接数和表面积的70%以上。根系形态分析结果显示,白皮松根系分枝能力弱于侧柏和油松,并以油松根系分枝强度为最大。

CO2浓度和温度升高对川西亚高山红桦幼苗根系结构的影响

CO2浓度和温度升高对植物产生了深刻的影响,为从多角度对这种影响进行研究,该文利用封闭式生长室系统控制CO2浓度和温度,以红桦幼苗为材料,研究了CO2浓度升高、温度升高以及二者同时升高对川西亚高山红桦幼苗根系结构的影响。结果显示:①与对照相比,CO2浓度升高处理显著增加了红桦细根的生物量(最大增幅达152%)、根幅(增幅为10%～22%)、0～10cm土壤层根系总长度、5～10cm层根夹角。②温度升高处理使红桦细根生物量2004年6、10月增加,8月减少,但只有0～5cm土壤层与对照相比差异显著;根幅6、8、10月分别减少16%、7%、30%;5～15cm土壤层根系总长度、0～10cm土壤层根夹角显著(P<0.05)减少。③二者同时升高处理使红桦各层细根生物量8月增加最多,0～5cm、5～10cm、10～15cm土壤层分别比对照增加237%、51%、107%;根系总长度减少,但0～10cm土壤层根夹角增加。表明CO2浓度和温度升高均改变了红桦根系结构,且对浅层根系结构影响较大,这是红桦对气候变化的一种有利适应。

黄栌根系结构与个体健康程度的关系

以北京延庆八达岭国家森林公园红叶岭景区阳坡黄栌纯林为调查对象,采用人工挖掘法,研究黄栌根系结构与个体健康程度的关系。结果表明:健康程度、树木大小及其交互作用对黄栌根系结构影响显著;健康黄栌根系结构各指标显著高于中等健康黄栌和不健康黄栌,不健康黄栌0.0~0.1mm、2.0~5.0mm、>5.0mm直径范围内的根系显著低于健康黄栌;大树的比根长、比根表面积、比根体积、根尖数量、分枝数量、连接数量和平均连接长度分别比小树低71.8%、54.6%、35.4%、59.3%、26.3%、30.1%和6.9%,在0.0~0.2mm范围内,小树根系结构各指标及其所占比例显著高于大树根系,而在>1.0mm范围内则显著低于大树根系;黄栌根系的发育能力随着树木老化和健康程度的降低而减弱,不健康黄栌大树的根系发育能力最弱。因此,根系发育程度和结构变化可较好地反映北京地区黄栌健康程度,恢复根系活力可能成为恢复老龄黄栌生命力的重要措施。

分形理论在植物根系结构研究中的应用

根系结构是影响植物生长的重要因素 ,本文首次探讨了分形模型在植物根系结构研究中的应用 ,并以马尾松为例分析了马尾松根系结构与分形维数的关系。结果表明 :马尾松细根含量越低、根桩含量越高、生长越好 ,分形维数越小 ;根系结构的各径级含量、根桩量以及胸径、树高与植物根系结构分形维数之间存在显著的回归关系。分形模型可以应用于植物根系结构特征的研究 。

豫南山区典型林分地表层根系结构与土壤特性的关系

以豫南山区20年生的不同林分类型为研究对象,通过野外调查和室内分析,对林地地表层细根结构参数和土壤理化特性指标以及两者之间的关系进行研究。结果表明：麻栎—马尾松混交林土壤全氮质量分数、有效氮质量分数和有机质质量分数均高于麻栎林和马尾松纯林,且主要集中在林地0-10 cm土层中;各根系结构参数值均随土层深度增加而减少;根质量密度最大的林分类型为马尾松纯林,达到2.268 mg·cm^-3;各林分类型林地表层的根系以直径在0.3-0.7 mm的细根为主。土壤有机质质量分数和土壤有效氮质量分数均与根质量密度、根长密度、根表面积密度和根体积密度存在显著的相关关系（P〈0.05）;土壤密度与根系结构参数存在不显著的负相关关系（P〉0.05）;三次曲线能很好的拟合土壤有效氮质量分数与根长密度、根表面积密度、根体积密度的关系,而对土壤有机质质量分数和根系各参数拟合效果较好的是幂函数或S形曲线。

氮肥和容器深度对栓皮栎容器苗生长、根系结构及养分贮存的影响

【目的】氮肥施用量或容器深度可有效调控苗木质量,本研究同时采用2种措施培育容器苗,探讨2种措施对苗木质量提升的叠加效应,为丰富苗木质量调控措施提供参考。【方法】以1年生栓皮栎容器苗为试验材料,采用双因素完全随机试验设计,设置2个施肥水平(100 mg N·株^(-1))及2个容器深度(25,36 cm),通过测定第1年生长季末栓皮栎苗高、地径、生物量、养分浓度以及不同径级根系体积、表面积、长度。【结果】施氮肥与容器长度交互效应对根氮浓度和中等径级根系(2~3 mm)的根体积、表面积显著,25 mg N-36 cm组合有利于中等根系径级生长,100 mg N-36 cm组合有利于根系氮浓度提高,这表明交互效应对地下部分的影响大于地上,2种措施交互作用通过影响根系来调控苗木质量。主效应表明,充足施肥量有利于地径生长、根氮和钾浓度提高;容器长度对根系结构的影响较施氮量显著,深容器可促进根系径级为3~4 mm的根系发育,否则造成窝根;长容器可促进苗高生长、茎生物量积累以及茎氮浓度提高。【结论】苗木生长、养分、根系结构对施氮量与容器深度的交互效应与主效应响应规律证实2种措施相结合调控苗木质量的必要性。主根发达树种栓皮栎容器苗最佳组合为100 mg N和36 cm深的容器。

水培与土培红掌根系结构比较

[目的]研究水培条件下红掌根系结构的变化。[方法]以红掌为材料,制作徒手切片,用水培与土培2种培养方式比较不同培养环境对红掌根系结构的影响。[结果]红掌土培根的表皮细胞近外侧有角质层,水培根没有。水培根的薄壁细胞比土培根排列更为疏松,细胞间隙增大。经过番红染色后,植物根的木质化细胞壁呈红色。红掌的土培根比水培根的红色区域要多,维管柱直径相对大。土培和水培的根伸长区细胞没有明显区别,但土培根伸长区很短,成熟区根毛长短大小不一。水培根的根毛排列整齐。[结论]水培环境中根系内部结构发生了不同程度的变化,但并不影响植物体的生长。

根际高温对快白菜根系结构、光合及叶绿素荧光参数的影响

为研究水培快白菜耐热性,以耐热品种‘立丰快菜’和不耐热品种‘新极品快菜’为材料,采用营养液栽培法,以27.5℃为对照(CK),研究35.8℃根际温度处理7 d后两种快白菜的生长、根系结构、光合色素含量、叶绿素荧光参数及光合参数的差异。结果表明,高温处理后‘新极品快菜’和‘立丰快菜’的地上部鲜质量分别较对照降低41.94%和16.39%;总根长、总表面积、根总体积及根系分叉数分别较对照降低42.3%和24.9%、46.9%和33.2%、54.8%和41.3%、52.0%和38.5%。F0、Fm、ΔF/Fm’、qp分别较对照降低6.3%和11.0%、5.9%和19.0%、16.1%和4.5%、21.3%和7.1%;Pn、Gs、Ci和Tr较对照分别降低58.5%和21.6%、51.6%和29.8%、10.6%和13.1%、56.9%和34.7%‘。新极品快菜’叶绿素b、总叶绿素分别较对照降低10.3%和4.1%,而‘立丰快菜’叶绿素b、总叶绿素分别较对照增加4.4%和1.0%。高温对‘新极品快菜’各指标的影响大于‘立丰快菜’,以地上部鲜质量、总根长、叶绿素b、qp、ΔF/Fm’和Pn表现最为明显,可优先考虑作为水培快白菜的耐热性指标。

镉胁迫对绢毛委陵菜-丛枝菌根真菌共生体根系结构和生理的影响

为从生理水平上揭示绢毛委陵菜(Potentilla sericea L.)-丛枝菌根真菌共生体对镉胁迫的应答机制,以绢毛委陵菜多年生植株为试验材料,分别接种根内根生囊霉(Rhizophagus intraradices)和摩西球囊霉(Funneliformis mosseae),80 d后以不同浓度的镉胁迫处理并测定菌根侵染率,研究侵染率较高菌种的共生体植株的生理指标变化和结构变化。结果表明:摩西球囊霉较根内根生囊霉对绢毛委陵菜菌根侵染率高,达100%,而根内根生囊霉侵染率为89.33%;接种摩西球囊霉真菌的植物,当镉质量浓度达10 mg·L^(-1)时,细胞壁小范围破裂、液泡出现变小的趋势,高浓度镉(20 mg·L^(-1))处理时,根系细胞壁破裂,细胞无法维持原有形态;镉胁迫下,Cd(5 mg·L^(-1))~Cd(10 mg·L^(-1))MDA含量显著上升(P<0.05),Cd(0 mg·L^(-1))~Cd(5 mg·L^(-1))SOD活性和脯氨酸含量变化显著(P<0.05),可溶性蛋白含量和叶绿素含量显著减少(P<0.05),Cd(10 mg·L^(-1))~Cd(15 mg·L^(-1))可溶性蛋白含量和叶绿素含量变化不显著(P>0.05),植物可以抵抗一定浓度范围的镉胁迫。综合来看,接种摩西球囊菌可以增强绢毛委陵菜耐镉胁迫能力,为利用绢毛委陵菜修复镉污染土壤提供了理论依据。

黄栌个体生长情况与根系结构的关系探究

为探究黄栌个体生长情况与自身根系结构之间的关系,将以阿克苏水平衡试验站下的黄栌树为例,通过人工挖掘的方式获取成年黄栌根系并进行探究。从地下水深埋程度与根系关系和植株生长情况与根系关系的角度出发,分析黄栌个体生长情况与根系结构和环境的关系。结果表明:地下水的深埋程度对黄栌根系的生长有刺激作用,其中A3B2号黄栌根系各项参数达到最大值。同时,植株健康的黄栌其根系结构各项指标均高于较健康和不健康的黄栌,而且成年黄栌的比根长、比根面积、比根体积、平均长度、根尖数以及分支数等均低于未成年黄栌对应参数。

根结线虫对文冠果苗木根系结构与生长及矿质养分分布特性的影响

以根结线虫侵染的文冠果一年生苗木为材料,观察分析苗木根系的形态和显微结构,植株生长发育以及主要矿质养分在苗木中的分布特性,并分析不同矿质元素与线虫侵染的关联关系,以揭示根结线虫对文冠果苗木生长发育的影响机制。结果表明:(1)受根结线虫侵染的文冠果苗木根系形成根结,依据根结发生程度分为0(对照,正常植株)、2、3、4级;与对照相比,具有根结的文冠果苗木根系解剖结构特征主要表现为皮层相对较厚,木质部排列扭曲,导管较少,射线数目较少且分布不均匀;韧皮细胞内含物明显较多;多个巨细胞及细胞空腔主要存在于韧皮部。(2)具根结的苗木株高和地径较对照均增加,且株高增幅达显著水平(P<0.05)。(3)具根结苗木根、茎、叶部位的N、P含量均较对照下降,根部降幅达显著水平(P<0.05),其中具2~4级根结的根部N含量分别较对照显著下降7.8%、16.0%和29.5%,P含量分别显著下降15.6%、7.1%和43.3%;根部Fe含量、Zn含量显著上升,2~4级根结根系中Fe含量较对照分别增加1.56倍、0.81倍和3倍,Zn含量分别增加1.11倍、1.56倍和1.78倍;具3和4级根结的苗木根系中K含量较对照显著增加(P<0.05),具2和4级根结的苗木叶片中K含量较对照分别显著下降61.5%和47.0%。(4)苗木根部、茎部N元素含量对于根结线虫侵染的响应最明显,且其含量随侵染程度的增大而降低,叶部Mg元素含量与根结线虫侵染率、K元素含量与整株苗木生物量均呈显著负相关关系(P<0.05)。该研究为根结线虫对文冠果苗木养分吸收利用及运转的影响提供了一定的理论依据。

基于微根管观测的盐渍农田向日葵根系三维结构模拟

根系作为作物汲取水分、养分的重要器官,其形态结构量化对于田间水肥管理具有重要意义。然而相比于地上部分,当前关于根系形态结构的研究十分有限,特别是在盐渍土壤。以内蒙古河套灌区开展的盐渍农田向日葵田间实验为背景,利用微根管法对不同盐分田块(低盐S1,高盐S2)的向日葵根长密度(RLD)动态变化进行了观测,并结合RootBox根系结构模型(RSA)对各田块作物根系三维结构进行模拟。结果显示,RootBox模型能够较好地模拟不同盐分下大田向日葵的根系形态,其微根管观测点的RLD模拟值与实测值接近,R2超过0.73,RRMSE小于0.28,但S2田块RLD模拟精度相对较低,RMSE比S1田块的高0.31 cm/cm^(3)。并且,S1田块平均RLD模拟分布与微根管RLD观测值分布接近,而在S2田块,二者差异较为显著,特别是在60~90 cm土层。上述结果表明,微根管观测法和根系结构模型可为盐渍农田作物根系形态结构量化提供工具支持,并且高盐田块作物根系量化效果受土壤盐分影响更为显著。

香蕉根系活力及物理结构与枯萎病抗性的关系

【目的】探讨不同品种香蕉根系活力和根系微观结构差异与抗枯萎病水平间的相互关系,为香蕉枯萎病的抗性评估提供理论依据。【方法】以12份香蕉品种(系)组培杯苗为试验材料,采用伤根浸菌接种法分析香蕉被枯萎病菌4号生理小种(Fusarium oxysporum f.sp.cubense race 4,Foc4)侵染后的发病情况,评价不同香蕉品种(系)对Foc4的抗性水平;通过显微观察和理化分析比较不同品种(系)香蕉根系组织结构及接种Foc4后根系活力指标的差异变化;运用单因素方差分析及Duncan氏显著性分析研究根系活力和解剖结构性状与病害发生程度间的相关性。【结果】供试香蕉品种(系)中,6个品种(宝岛蕉、175b、ZR1、23b、MJ9和43b)为中抗、4个品种(79b、169b、265b和264b)为感病、2个品种(173b和桂蕉6号)为高感。接菌40 d,各香蕉品种(系)根系活力均升高,其中宝岛蕉上升幅度为701.00%,抗病品种(系)根系活力显著高于感病品种(系)(P<0.05,下同),宝岛蕉与桂蕉6号相比显著增加674.24%;抗病品种(系)比感病品种(系)导管数目多,导管直径小,薄壁细胞数目多,导管细胞壁厚度厚,宝岛蕉相比桂蕉6号分别显著多106.98%、小50.20%、多65.07%和厚63.51%;根系活力、导管数目、薄壁细胞数目和导管细胞壁厚度与病害严重度呈显著或极显著(P<0.01,下同)负相关,导管直径与病害严重度呈显著或极显著正相关。【结论】根系活力、根系木质部导管数目、导管直径、薄壁细胞数目和导管细胞壁厚度与香蕉品种(系)的抗病性有较强的相关性,根系活力和根系解剖结构性状可作为香蕉苗期筛选抗枯萎病品种的参考指标。

上海市14种常见园林树种根系形态结构聚类研究

园林树木是城市绿地发挥综合效益的主体,其根系形态是影响植物抗性的关键生物学特性。文章首先采用文献综述法归纳出一套综合的根系形态指标体系,包括根系总生物量、根系直径、根系结构分布、根系密度4类共16项;进而基于该指标体系对所研究树种的根系形态结构进行聚类分析,并通过图示语言描述根系形态,采用象形的方法概括根系类型,共得到M型、W型、A型和T型4种根系类型;最后根据树种个体生长情况、遗传特性的影响情况,建议未来根系形态结构聚类分析应当进一步结合树种科属关系辅助判断根系类型或扩大数据样本研究,以期为提升园林树木适应和缓解气候变化的服务功能研究提供基础资料。

小麦根系构型及抗旱性研究进展

小麦是全球最重要的粮食作物之一,干旱是影响其生长发育最重要的非生物胁迫因子。根系作为作物获取水分和养分的重要器官,直接决定了作物对土壤水分的利用效率。近年来,越来越多的研究表明,根系构型在植物干旱胁迫响应中发挥了重要功能。本文综述了目前根系构型在调控小麦抗旱性方面的研究进展。首先概述了根向性生长,特别是根向重力性生长对植物根系结构的塑造作用,重点总结了目前挖掘到参与根系向重力性生长的相关基因及其分子调控机制,并阐述了根向性生长调控的根系构型是如何介导小麦对干旱胁迫的适应。除了根向性生长,根系的发育过程也参与了对植物根系构型的调控,并决定植物对干旱胁迫的适应能力,因此,本文进一步综述了在干旱胁迫条件下小麦如何通过调控根系发育来改变根系形态,包括增加根长、调控侧根数量和根毛密度等,来增强小麦对土壤水分的吸收和对干旱环境的适应;同时,系统总结了干旱胁迫条件下参与调控作物(尤其是小麦)根系发育的相关基因。此外,根系作为植物地下部分,其构型的解析一直是本领域研究难点,阻碍了对根系结构与植物耐旱性关系的进一步解析,因此,本文也归纳了目前可用于小麦根系二维结构和三维结构表型分析的技术。这些技术可测量和分析小麦根系的长度、密度、生长方向和形态等参数,为深入理解根系构型与小麦抗旱性关系提供技术支撑。最后,展望了改良根系结构在小麦抗旱育种中的应用前景,并对如何挖掘更多潜在的小麦根系构型调控基因,及解析相关基因的调控机理进行了讨论。综上所述,小麦根系结构与小麦抗旱性关系密切,随着测序和分析技术的不断发展,以及小麦根系结构调控机制研究的不断深入,为未来培育抗旱小麦新品种提供了新的手段和策略。

扁桃不同砧木资源根系解剖结构对干旱胁迫的响应

【目的】研究扁桃6个不同砧木资源当年生实生苗根系解剖结构特征对周期为60 d的中度土壤干旱胁迫的响应,为扁桃砧木抗旱机理的研究提供形态解剖学的依据。【方法】采用水分控制盆栽试验,运用光学显微镜观察,获取根组织解剖结构和木质部解剖结构相关12项指标,分析生物学特性。【结果】大巴旦和石头扁桃的根木栓层、木栓层数、木质部占比以及维管束占比等指标值比其它砧木资源的高(P<0.05),且干旱胁迫之后,其木栓层、木栓层数均增加(P>0.05);主成分分析筛选出主根(D≥5 mm)木栓层厚度、侧根(2<D<4 mm)木栓层厚度、主根木质部占比以及侧根导管直径等4项抗旱性相关指标;从根系解剖结构角度对扁桃不同砧木资源苗期进行抗旱性排序为大巴旦>石头扁桃>苦扁桃>桃巴旦2号>桃巴旦1号>桃。【结论】扁桃本砧资源根系的木质化程度较高,与其他砧木资源相比对干旱胁迫环境具有更好的适应能力。

水培与土培绿萝的根系形态及结构比较

对水培和土培绿萝的根系形态及结构的比较结果表明,水培绿萝根系长,侧根少,有气生根和根毛;土培绿萝根系短而粗,侧根多,根毛有脱落现象。两者的根系表面积和根体积差别不明显。

干热河谷优势灌木种类的根系结构及碳氮磷元素含量特征

研究干热河谷优势灌木的根系特征,有助于了解植物根系的养分和水分吸收能力、固土作用及对恶劣环境的适应与生存策略,为干热河谷植被恢复和生态环境改善提供理论依据.选取马桑(Coriaria sinica)、坡柳(Dodonaea viscose)和苦刺(Sophora davidii)3种干热河谷优势灌木种类,对其根系的形态结构特征和碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量状况进行研究.研究结果表明,马桑、坡柳和苦刺的根长、根表面积、干质量以及部分径级比根长(SRL)和比表面积(SSA)无显著差异,马桑0-2 mm根系的比根长显著高于>2 mm根系,表明其0-2 mm根的养分与水分吸收能力优于>2 mm的根;坡柳和苦刺0-1 mm根系的比根长均显著高于>1 mm根系,表明其0-1 mm根的养分与水分吸收能力显著高于>1 mm的根.苦刺根系的平均C、N、P含量显著高于马桑和坡柳,不同径级的N含量均显著高于马桑和坡柳,这与苦刺为豆科植物具有较强的固氮能力有关.根据N:P判断,苦刺根系受P的限制,马桑和坡柳根系受N的限制.3种灌木的比根长和比表面积与元素含量基本不存在显著相关性,原因在于比根长和比表面积随径级变化的趋势与根系元素含量的变化趋势不同,造成两者相关性不显著.综上所述,干热河谷3种灌木的根系形态结构特征具有一定的相似性,但元素C、N、P含量以苦刺最高,该结果有助于了解当地植物对土壤养分的利用效率和适应生存策略.