高寒区氮添加和间作种植互作对燕麦和豌豆根系构型影响的研究

种间根系的相互作用是禾豆间作体系系统生产力提升的关键途径,外源氮素添加也能显著改变植物根系构型。然而,有关氮添加和间作种植方式对燕麦和豌豆根系构型影响的研究鲜有报道。基于此,本研究以燕麦和豌豆为对象,比较氮添加和不同间作种植方式对燕麦和豌豆生物量、根系形态及构型的影响。结果表明:1)高氮隔行间作燕麦地上和地下生物量最高,而高氮单播豌豆生物量最高;2)高氮隔行间作燕麦除根体积和根尖数外,其他根系形态参数显著高于单播燕麦,高氮单播豌豆的根表面积、根体积和根尖数最高,而未添加氮单播豌豆的分叉数、内部和外部连接数最高;3)高氮间作燕麦拓扑指数和分形维数较高,未添加氮单播豌豆分形维数较高;4)氮添加和间作种植可增加燕麦根体积、根表面积、外部连接数和促进侧根生长,而间作种植和氮添加却降低豌豆根系连接数、根尖数、内部连接数和抑制侧根发育。由此可见,氮添加和间作种植通过增加燕麦根系与土壤接触面积强化燕麦获取土壤的能力,进而使间作燕麦生物量快速增加,这将为燕麦和豌豆间作体系中燕麦常表现出强竞争力和积累高生物量提供直接证据。

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。

不同硝态氮水平下钙对小麦根系发育的影响

为探讨不同硝态氮供应水平下外源钙对小麦根系生长发育的影响,通过水培实验,在不同浓度硝态氮(0、2.5、50.0 mmol·L^(-1))下设置0 mmol·L^(-1)CaCl_(2)(缺钙)、2 mmol·L^(-1)CaCl_(2)(正常供钙)和2 mmol·L^(-1)CaCl_(2)+6 mmol·L^(-1)EGTA(Ca^(2+)螯合剂)三个外源钙梯度,比较分析了不同处理下小麦地上部鲜重及根系长度、表面积等形态指标的差异。结果表明,与2.5 mmol·L^(-1)硝态氮处理相比,0和50 mmol·L^(-1)(高浓度)硝态氮供应下,小麦地上部鲜重、侧根长度、根系表面积、根系体积均明显减少,根系生长受到抑制。无硝态氮(0 mmol·L^(-1))供应下,缺钙与EGTA施用对小麦根系侧根长度、侧根总数、次生根数、平均侧根长度均无明显影响。在硝态氮供应条件下,缺钙与EGTA施用后小麦根系伸长受抑,初生根长度、侧根长度、根系总长度均显著变短;一、二级侧根数及侧根总数和根系表面积均明显减少;直径>0.45 mm的根系所占比例增加,根系变粗。缺钙和添加EGTA对小麦根系生长发育影响表现一致。综合分析,硝态氮供应水平对小麦根系生长发育具有重要调控作用,外源钙可能参与了硝态氮的这一生物学功能。

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。

小麦根系分泌物对苦瓜幼苗生长及土壤生物学环境的影响

为解决苦瓜生产上遇到的连作障碍问题,利用具有化感促进作用的小麦根系分泌物对苦瓜幼苗进行处理,以未经处理的为对照,分析苦瓜幼苗生长及其根际土壤酶活性和微生物多样性的变化。结果表明,3个苦瓜材料经小麦根系分泌物处理后的株高、茎粗、根长、生物量均较对照有所增加,处理组与对照组之间差异达到显著或极显著水平,株高和茎粗均随着生长天数的推迟呈增加趋势。在第5、10、15天时,处理组株高较对照组分别增加7.32%、14.67%、19.98%,茎粗较对照组分别增加7.98%、8.24%、10.89%;处理组根长、地上鲜重、地上干重、地下鲜重、地下干重较对照分别增加16.29%、18.08%、31.70%、33.74%、27.21%;处理组苦瓜幼苗根际土壤脲酶、多酚氧化酶、转移酶及过氧化氢酶活性分别提高84.88%、35.68%、443.73%、54.39%,并且差异达到显著或极显著水平。经小麦根系分泌物处理后,提高了苦瓜根际土壤中的细菌和放线菌数量和丰富度,降低了真菌数量及丰富度,主要降低了有致病潜力的镰刀菌属的相对丰度。综上所述,小麦根系分泌物可以提高土壤中酶活性,改善土壤生物学环境,促进苦瓜植株的生长,从而改变苦瓜连作产生的不良生态影响。

基于改进U-Net的根系表型参数测量系统

为解决背景噪声干扰下,从微根管采集的原位根系图像中难以直接提取准确的表型参数问题,提出一种基于改进U-Net的微根管根系表型参数测量系统。在U-Net网络中引入优化后的空洞空间金字塔池化模块(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)和高效通道注意力模块(Efficient Channel Attention,ECA),增大感受野,提升模型捕捉根系细节特征的能力,获取精确的根系分割图像。结果表明,改进的U-Net模型平均交并比和平均像素精度分别为87.07%和91.85%,相较原始U-Net分别提高了2.49%和2.3%。与WinRHIZO根系分析软件测量值相比,根长度和面积决定系数分别为0.951 8和0.984 9,Spearman相关系数分别为0.972 5和0.975 7,可以实现根系长度和面积的准确测量。

淹水胁迫下鸭茅根系基因差异表达及相关通路分析

近年来我国南方地区洪涝灾害频繁发生,严重制约草牧业的发展。鸭茅作为重要的生态草种和优质牧草,耐淹性较差的特性严重影响其在频繁遭受洪涝区域的推广应用。本研究以国审品种“安巴”鸭茅为研究对象,对淹水胁迫0、8和24 h处理后的幼苗根系生理和转录等进行分析,以探究鸭茅在淹水胁迫下的响应机制。结果显示,淹水胁迫引起鸭茅根系中可溶性糖、可溶性蛋白和丙二醛含量显著增加,相对电导率先减少后显著升高。在淹水胁迫处理8 h后(相较于0 h),鸭茅根系中有5788个差异表达基因,包括上调基因2872个,下调基因2916个。胁迫处理24 h后,鸭茅根系中共有8807个差异表达基因,包括上调基因4123个,下调基因4684个。GO富集显示,这些差异表达基因功能主要涉及多糖代谢、微管结合、纤维素代谢过程、抗氧化反应等。KEGG富集显示,鸭茅根系主要通过苯丙烷生物合成、碳代谢、谷胱甘肽代谢、氨基酸生物合成、淀粉和蔗糖代谢以及糖酵解/糖异生等途径来响应淹水胁迫。进一步分析苯丙烷生物合成、碳代谢、谷胱甘肽代谢通路中的差异表达基因,推测HXK1、HXK2、ADH1、GST和APX2等关键基因在鸭茅响应胁迫中发挥重要作用。MYB、NB-ARC、WRKY、GRAS和AP2等转录因子家族基因在淹水胁迫中表达丰富,可能与鸭茅的耐淹性密切相关。本研究结果为进一步探究鸭茅耐淹的分子机理提供了基础数据,也为后续的鸭茅耐淹性状改良工作提供理论支撑。

基于CP-DeepLabv3+的玉米根系图像分割

利用微根管技术可以直接监测植物根系动态生长,并获取清晰根系图像,但土壤环境复杂、颗粒不均匀、细根数量多,图像分割时容易造成根系不连续,将土壤背景误认为根系。针对以上问题,提出了CP-DeepLabv3+算法进行图像分割。该算法引入坐标注意力机制(coordinate attention, CA),更精确地获得分割目标信息,使得分割目标边缘更加连续;在ASPP特征提取模块加入条纹池化(strip pooling,SP)分支,避免在相距较远的位置之间建立不必要的连接,提高图像分割精度。利用CP-DeepLabv3+算法对玉米根系数据集进行测试,结果显示,平均交并比(mean intersection over union,MIoU)值为82.95%,平均像素精确度(mean pixel accuracy,MPA)值为92.47%,相比于原始DeepLabv3+模型分别提高了3.69%、4.44%,表明该算法可有效分割玉米根系,对图像特征提取具有实际意义。

植物根系特征与根区土壤水分高通量监测管道机器人研制

研究水分胁迫下的根系特征对于节水农业的发展具有重大意义。针对现有根系观测与土壤水分监测方法难以满足野外条件下根系和根区水分的同步、原位、高通量监测的不足,该研究研制了一种基于STM32芯片的管道机器人系统。系统由管道机器人、数据基站与PVC透明管道组成,通过在土壤中埋设管道机器人系统,控制机器人搭载的微距相机与土壤水分传感器在巡航时拍摄根系图像,并获取土壤水分数据。由根系图像识别分割与提取程序对图像进行畸变校正与根系识别,获取管道方向上植株的根系面积、长度与密度等特征参数。实验室条件下进行相机拍摄效果、图像畸变校正、识别与分割误差及里程轮测距误差测试,以及土壤水分传感器标定试验。测试结果表明:1)管道机器人能够清晰地拍摄到根系图像,图像畸变校正效果较好,单个像素点长度和面积分别为44μm和0.002 mm^(2),单张根系图像的拍摄范围为14.17 mm×10.60 mm;2)土壤水分传感器输出电压与土壤体积含水率之间呈现良好线性关系,决定系数R^(2)为0.990;3)自主巡航定位准确度较高,平均相对误差为1.47%。在田间条件下进行的根系生长动态监测、根系信息提取、土壤水分监测与电池续航试验表明:1)管道机器人系统能够在田间环境下高通量地拍摄根系图像,监测根系的生长动态,并进一步提取出根系长度、面积、根面积密度等特征参数;2)根区土壤水分监测较为准确,测量结果与烘干法结果平均相对误差为2.23%;3)在系统初始满电量状态下,管道机器人系统独立运行时长不少于7 d,最大巡航监测距离约为48 m。本文研制的管道机器人系统可在田间条件下实现根系特征以及根区土壤水分的原位、高通量测量,为节水灌溉与根系生长研究提供技术支持。

利用代谢组学分析红汁乳菇-马尾松菌根苗根系分泌物

为探究红汁乳菇(Lactarius hatsudake)与宿主共生后菌根苗根系分泌物中促进红汁乳菇生长及菌根合成的潜在物质,利用非靶向代谢组(LC-MS/MS)分析红汁乳菇-马尾松菌根苗与马尾松非菌根苗的根系分泌物。结果表明:与马尾松非菌根苗相比,红汁乳菇-马尾松菌根苗根系分泌物在正、负离子模式下的差异代谢物共有352种,其中315种显著上调,37种显著下调;差异代谢物主要分布在代谢途径、抗生素生物合成、赖氨酸降解、次生代谢产物生物合成等28条通路中;差异代谢物2-异丙基苹果酸、磷酸、UDP-N-乙酰葡糖胺、茉莉酸、甲羟戊酸等参与多条代谢通路,可能在红汁乳菇-马尾松菌根形成中起重要作用。选取的9种差异显著代谢物中,1 mg·L^(-1)的D-天冬氨酸、DL-精氨酸、脱硫生物素、脱落酸对红汁乳菇JH5菌丝生长具有促进作用;1 mg·L^(-1)脱硫生物素、烟酸、脱落酸对红汁乳菇-马尾松菌根形成有促进作用。本研究可为红汁乳菇-马尾松菌根苗的高效培育提供参考。

连作烟草根系分泌物鉴定及潜在化感物质的筛选研究

为探索长期连作状态下烟草根系分泌物内含有的化感物质组成成分,设置石英砂栽培和连作土壤栽培2种烟草培养处理,对2种烟草不同生长时期的根系分泌物进行提取,利用超高效液相色谱串联质谱(ultra-high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry,UHPLC-MS/MS)对提取的根系分泌物进行分析,通过数据库比对、差异分析和时间聚类分析等方法筛选连作烟草根系分泌物中潜在的化感物质。结果表明,共筛选出11类潜在化感物质,分别为生物碱、萜类、胺类、有机酸、苯酸及其衍生物、脂肪酸、酚类、氨基酸和多肽、香豆素、肉桂酸及其衍生物和其他。生物碱、萜类、胺类和有机酸4类化合物相对含量占所有化合物的73.3%。L-烟碱、熊果酸、β-氨基丙腈、5-羟基吲哚乙酸、早熟素Ⅱ、单乙基己基邻苯二甲酸、己内酰胺、姜酚、L-乳酸、邻苯二甲酸二乙酯和2,3-二氢-3,5-二羟基-2-氧代-3-吲哚乙酸甲酯是连作烟草根系分泌物中相对含量较高的潜在化感物质。研究结果为烟草根系化感物质的化感作用研究及缓解烟草连作障碍方法研究提供理论基础。

黄河南岸灌区玉米根系吸水来源研究

【目的】明晰玉米根系吸水来源。【方法】采用液态水稳定氢氧同位素技术,通过监测黄河南岸灌区上、中、下游灌域的分层土壤水和玉米根系土壤水中的氢氧稳定同位素组成,结合直观图法和MIXSIAR模型确定玉米根系吸水来源,分析各供给水源的贡献比例。【结果】拔节期玉米生长较快,需水量较大,灌区上、中、下游干旱程度不同,导致玉米根系主要吸水深度也不同。上游主要吸收0~20 cm土层的土壤水,其水源贡献率为38.1%,20~40cm土层贡献率为23.7%;中游主要吸收20~40 cm土层的土壤水,贡献率为43.6%,0~20 cm土层贡献率为27.4%;下游主要吸收20~40 cm土层的土壤水,贡献率为63%,0~20 cm土层贡献率为20%。【结论】干旱环境下玉米会改变根系吸水深度,整个生育期内玉米根系吸水深度由浅入深再变浅;且玉米对各潜在水源的利用比例与其根系吸水深度以及不同水源对土壤水的补给密切相关。

植被控制对人工更新紫椴幼树根系性状的影响

全光条件下紫椴(Tilia amurensis)更新困难,植被控制通过改变光照条件和土壤质量能够促进目的树种生长,研究植被控制强度对紫椴幼树根系性状和土壤因子的影响,为紫椴人工林培育提供支撑。以株行距为1.5 m×1.5 m的紫椴人工林(5年生)为对象,设置不同植被控制强度:幼树半径75 cm内所有灌草去除(T_(75))、半径50 cm范围灌草去除(T_(50))、半径30 cm范围灌草去除(T_(30))和不去除灌草(CK),测定不同植被控制强度下紫椴幼树吸收根和运输根的形态学性状、全量养分和非结构性碳水化合物等指标及土壤理化性质,揭示植被控制对根系性状和土壤因子的影响。植被控制显著改变了紫椴幼树所处环境中光照强度,其中,T_(75)处理下光照强度最大,光照强度随着植被控制强度减弱而显著降低(P<0.05)。植被控制均显著降低了土壤全碳、全氮、速效氮和有效磷含量。随着植被控制强度的减弱,细根的直径、碳磷比、可溶性糖和淀粉含量均减小,比表面积、比根长、全碳、全氮和全磷含量均增加。土壤因子对紫椴幼树吸收根和运输根根系性状的变异的解释度分别为43.2%和37.9%。植被控制强度越大,紫椴幼树获得的光照强度越大,紫椴幼树根系形态、化学计量和生理特征随植被控制强度的变化均发生适应性改变,通过提高紫椴根系比表面积、比根长、全碳、全氮和全磷含量以增强幼树对低光条件的适应。植被控制强度变化下光照条件和土壤因子的改变可能是解释紫椴幼树根系性状变化的两个主要因素。

3D打印弯曲根系拉拔力学特性试验研究

天然根系具有不同弯曲形态,对根土相互作用特性影响极大。以往研究多将根系视为顺直,未充分考虑弯曲根系拉拔受力变形特征、破坏模式。利用3D打印技术制作弯曲根系,开展3种根径(2.0,3.5,5.0 mm)、5种弯曲度(1.00,1.05,1.10,1.15,1.20)的根系拉伸、拉拔试验,探索弯曲根系的拉拔力学特性。结果表明:根系拉伸特性受到弯曲结构和自身材料性质共同影响,根系最大拉伸力、拉伸变形刚度随弯曲度增加而减小,随直径增加而增大;根系峰值拉拔力随弯曲度增加呈先增大后减小,弯曲度1.15时最大,峰值拉拔位移呈类似变化趋势;弯曲根系齿肋挤压土体形成啮合作用,有助于增强根土相互作用;弯曲细根系的拉伸力和拉伸刚度低,更容易与土体协同变形承担拉拔荷载。弯曲根系受力变形与直根系差异极大,研究结果可为弯曲形态根系固土评价提供理论参考。

污染物胁迫及环境条件改变对拟南芥根系生长影响的研究进展

拟南芥生长周期短,基因组简单,对其根系的相关研究可为研究污染物和外界条件胁迫对其他植物的毒害作用及影响机制提供依据,污染物胁迫和环境条件的改变,都将会影响拟南芥根系的正常生长。因此,拟南芥根系在胁迫环境中所作出的应激反应和响应机制是至关重要的,相关研究已经取得一系列进展。本文分别从无机污染物、有机污染物、环境条件改变三个方面,综述了拟南芥根系发生的不同应激反应及其机制,发现拟南芥根系在面对不同胁迫环境时的响应不尽相同:1)较低浓度的金属离子会促进拟南芥根系的生长发育,反之,则会抑制根系的生长发育。2)有机污染物对拟南芥根系的影响普遍是抑制的,致使其主根长度降低,侧根数量减少。3)外界条件胁迫发生时则相对复杂,不同外界条件干扰拟南芥会发生不同的应激反应。

可编辑的根系建模与生长模拟方法

针对植物根系种类繁多,形态呈现出高度多样性问题,提出一种可编辑的建模方法来模拟根系生长.首先拓展了传统的L系统,以一种具有语义特征的规则描述根系结构与拓扑关系;然后加入根茎半径与单根长度的连续方程,生成符合自然规律的生长;再通过指导向量控制根系的全局形态;最后提供多种编辑根茎局部形状的手段,如根茎骨架、曲面造型、不规则表面等,生成具有自然观感的根茎模型.对自然界中的6种植物进行仿真实验,包括直根系、须根系、储藏根系和板根4种不同类型,结果表明,根系的模拟结果与真实图片的平均相似度达到79.16%,所提方法具有构建多种类型根系的建模能力,可以通过设置形状指导曲线或者调节部分参数,构建出具有特殊形态的真实感根系模型.

接种AMF对‘阿坝’垂穗披碱草根系耐低温生理的影响

为明确丛枝菌根真菌(AMF)对禾本科牧草耐低温能力的影响,本研究以根内球囊霉(Glomus intraradices,GI)和‘阿坝’垂穗披碱草(Elymus nutans‘Aba’)为试验材料,通过盆栽法,探究了低温条件下[15℃/10℃,16 h/8 h(光照/黑暗)]接种根内球囊霉对‘阿坝’垂穗披碱草根系生理特性的影响。结果表明:1)低温对‘阿坝’垂穗披碱草的菌根侵染率无显著影响(P>0.05)。2)低温增加了‘阿坝’垂穗披碱草根系中过氧化氢(H_(2)O_(2))和丙二醛(MDA)含量,降低了超氧阴离子产生速率(O_(2)^(·-)),而接种GI抑制了由低温引起的H2O2和MDA含量的积累,对O_(2)^(·-)的影响不显著。3)低温增加了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,降低了过氧化氢酶(CAT)活性,其中SOD、POD和APX活性均是接种组(LT-AMF)显著低于不接种组(LT)(P<0.05)。4)低温显著增加了可溶性蛋白(SP)含量,降低了甜菜碱(Gb)含量,对游离脯氨酸(Pro)含量无显著影响,接种GI显著降低了SP含量,对Pro和Gb含量无显著影响。综上所述,接种GI能通过增加抗氧化酶活性和降低渗透胁迫强度增强‘阿坝’垂穗披碱草根系对低温的耐受能力。

考虑植被根系深度动态变化的VIC径流模拟模型

为了提高干旱半干旱地区植被变化影响下的水文模型模拟精度,结合植物根系的垂直分布与气候、土壤条件,提出了基于流域气象和土壤性质等下垫面特征的流域根系平均深度估算方法,以黄土高原地区无定河流域为例,构建了考虑植被根系深度动态变化的可变下渗容量(VIC)径流模拟模型(VIC-DR模型)。将该模型径流模拟结果与有汇流演算的VIC模型(VIC-R模型)结果进行比较。结果表明:与VIC-R模型相比,VIC-DR模型模拟精度显著提高,VIC-DR模型对无定河流域月尺度、日尺度径流量模拟结果的纳什效率系数分别提高了10.6%和8.7%,相对误差分别下降了15.4%和5.1%,与实测值相关系数均大于0.6;VIC-DR模型的模拟结果符合流域实际情况,模型适用性良好。

植物根系吸水模型研究进展

根系是植物获取水分的主要器官,它直接影响整个植株的输水量以及生命活动。在水资源短缺的状况下,了解根系生长过程中的需水特性并提高农业中水资源的利用率,一直是节水灌溉技术中研究创新的热点。因此,在研究过程中需要对植物根系的吸水量进行精确估算,建立根系吸水模型是定量化研究植物根系吸水特性的重要方法。概述根系吸水的原理及其主要影响因素,对不同研究方法下的根系吸水模型进行分类研究,并阐述其适用范围及优缺点,同时介绍了水盐共同胁迫下的根系吸水模型。最后对目前的根系吸水模型进行分析,提出了今后的研究方向。研究成果为构建水稻根系三维动态吸水模型提供了基础。

外源铁作用下的水稻根系分泌物对汞甲基化的影响

根际区甲基汞(MeHg)含量高低直接影响水稻吸收积累甲基汞量,在外源铁作用下的水稻根系分泌物如何影响根际汞的甲基化值得深入探讨。通过溶液培养实验,向溶液中添加铁诱导水稻根表产生铁氧化物,然后收集水稻根系分泌物,将其添加至人为汞污染土壤中培养,研究外源铁作用下的水稻根系分泌物对汞甲基化的影响。结果表明:水稻根系分泌物(FMW)和铁诱导后水稻根系分泌物(FMWFe)处理土壤中MeHg平均含量分别比对照(DDW)高35.73%和12.04%。FMW_(Fe)处理下溶解态和可交换态(F_(1))、特殊吸附态(F_(2))以及有机结合态汞比例低于FMW处理,FMW_(Fe)处理下土壤有机质(SOM)和微生物多样性均低于FMW处理,Pearson相关性分析表明,SOM和生物利用态汞(F_(1)和F_(2))比例的降低是外源铁抑制水稻根系分泌物对土壤汞甲基化的重要因素。这研究结果为揭示外源铁影响水稻根际汞转化具有重要的意义。