干旱条件下接种AM真菌对小马鞍羊蹄甲幼苗根系的影响

为了探讨岷江干旱河谷丛枝菌根真菌(AMF)对寄主植物幼苗根系的影响,通过接种购买的AMF摩西球囊霉菌(Funneliformis mosseae)到优势乡土灌木小马鞍羊蹄甲(Bauhinia faberi var.microphylla)幼苗,在重度、中度和轻度干旱条件下培养3个月,研究不同干旱条件下AMF对幼苗根系形态特征、结构特征、功能性状的影响。方差分析结果表明:(1)3种干旱胁迫条件下,接菌均显著增加了幼苗的根总长、根表面积、根分枝数、根尖数(P0.001),在中度胁迫和轻度胁迫下,接菌显著促进根鲜重、根体积的增加(P0.001),轻度胁迫条件下接菌幼苗的根鲜重、根总长、根表面积、根体积、根尖数最高并显著高于其它处理,但接菌与未接菌的根平均直径之间没有显著差异;(2)接菌幼苗根系趋向于叉状分支结构,在重度胁迫时,叉状分支趋势更显著(P0.001);(3)接菌幼苗的根比例都显著小于未接菌的,但幼苗比根长不存在显著差异。相关分析结果表明:菌根侵染率与根鲜重、根总长、根表面积、根体积、根分枝数、根尖数呈极显著正相关(P0.001),与拓扑指数、根比例呈极显著负相关(P0.001)。研究表明,在干旱条件下,AMF虽然没有提高生长初期的根系的吸收效率,但接种AMF显著影响幼苗根系形态特征和结构特征,更利于植物适应干旱环境,并且AMF对幼苗根系的促生作用随着干旱胁迫程度减轻而提高。     

胡杨幼苗根系生长与构型对土壤水分的响应

胡杨实生幼苗成活率低是制约其更新与人工育苗保存的关键问题,而幼苗根系生长与构型是影响其存活的重要因素。该试验以1年生胡杨幼苗为材料,通过2种给水方式(断续给水和连续给水)下各6个土壤水分梯度处理的控制试验,探究胡杨幼苗根系生长与构型对荒漠地区关键因子水分的响应特征。结果表明:(1)2种给水方式下干旱胁迫均使根冠比增加,且断续给水处理下幼苗根冠比显著大于连续给水。(2)一定程度的干旱处理还可以促进幼苗根系形态发育特征的发展和根系生物量的积累,但过度干旱胁迫或土壤水分含量过多都会抑制根系生长,并以连续给水、土壤含水量15%处理下幼苗根系最为发达。(3)幼苗深扎根能力强,其根宽深比在2种给水方式下均小于1,且断续给水处理显著小于连续给水处理;2种给水方式下根宽深比都与土壤水分含量呈显著正相关。(4)根系拓扑指数在2种给水方式下无显著差异且均接近1,但都与土壤水分含量呈显著负相关。即幼苗根系趋向鱼尾状分支结构,次级分支少,这种根系延伸策略有利于胡杨幼苗在干旱贫瘠的土壤环境中生存。(5)根系构型参数的主成分分析显示,总根长、总根表面积、根宽深比和拓扑指数在2种给水方式下都能很好地表示胡杨幼苗根系构型特征。可见,胡杨幼苗根系通过构筑鱼尾状分支结构、增加垂直根纵向延伸能力和增大根冠比适应干旱环境;水分对于胡杨幼苗根系生长与构型作用显著,根系对水分因子的响应对于胡杨幼苗适应水分异质性环境具有重要意义。     

土壤湿度对香樟幼苗根系生长和构型的影响

以1年生香樟(Cinnamomum camphora)幼苗为试材,设置对照组(CK)、中度干旱处理(M)、重度干旱处理(S)三个处理,比较不同土壤湿度下香樟幼苗不同时期地上部分生长和根系构型,探究香樟幼苗根系对不同土壤湿度的适应性及其耐旱机制。结果表明,中度和重度干旱处理组的香樟根系及地上部分干物质积累、根系长度、根系表面积、根系直径和根尖数均显著小于对照组(P<0.05)。同时干旱显著增加香樟幼苗的根系拓扑指数,降低香樟根的分形维数和平均分枝角度(P<0.05)。可见土壤湿度程度及处理时间显著影响香樟根系的生长及在土壤中的布局。较低土壤湿度可显著抑制根长的延长、根表面积扩大和根的增殖,且随着土壤湿度的继续降低以及处理时间延长,香樟幼苗根系的生长受到水分亏缺的抑制作用加重,根系建成成本增高的同时,根系分枝的复杂性降低,根系必须通过朝着更陡、更深的方向生长伸长来提高水分吸收效率。建议在园林绿化工程养护过程中制定科学的水分管理策略,以满足香樟生长过程中对土壤水分的需要。     

地下水埋深对辽宁中部地区玉米根系和干物质积累的影响

为探明地下水埋深对玉米干物质积累和根系生长的影响,在辽宁省灌溉试验中心站利用地下水模拟系统设置了1.0 m(D1.0)、1.5 m(D1.5)、2.0 m(D2.0)、2.5 m(D2.5)、3.0m(D3.0)、3.5 m(D3.5)和4.0 m(D4.0) 7个地下水埋深处理,分析了地下水埋深对春玉米干物质积累、根系和产量性状等的影响。结果表明:(1)在不同地下水埋深条件下根长、根表面积、根体积随着生育期推进呈增大趋势,且在各处理之间差异显著(P0.05),而根粗在灌浆成熟期先增大后减小。(2)在拔节期和灌浆成熟期,茎叶干物质积累量随地下水埋深增加先减小后增大,D2.0处理最低,较其他处理减少7.2%～19.5%;在灌浆成熟期,D2.5处理下穗部干物质积累量最低,较其他处理减少9.8%～24.8%;在抽雄吐丝期,D2.0处理下根部干物质最高,比其他处理高出7.2%～54.2%。(3)产量随地下水埋深增加而先减小后增大,D1.0处理产量最大,D3.0处理产量最低,D1.0处理比其他处理高出365～1790 kg·hm~(-2)。(4)将不同处理下干物质和根系各指标与产量进行多元回归和通径分析,结果表明,地下水埋深通过影响根系生长和干物质积累来影响产量,玉米产量与抽雄吐丝期的根长和根粗呈显著正相关,与根表面积、抽雄吐丝期茎叶干物质积累量和灌浆成熟期的根表面积呈显著负相关。研究成果可为辽宁平原及类似地区不同地下水埋深条件下玉米稳产高产提供依据。     

种子散布位置对格氏栲幼苗根系形态及生长特征的影响

种子从母株掉落于地面萌发后,其根系在不同散布位置(凋落物上层、土壤表层和凋落物下层)的生长形态影响幼苗定居及建成,而目前对其根系形态及生长特征的了解并不充分,限制了对幼苗根系在不同散布下适应策略的理解。为此,以格氏栲(Castanopsis kawakamii)为研究对象,通过模拟种子在凋落物中位置,设置凋落物上层(种子下层铺垫2 cm和4 cm凋落物,U2和U4处理)、土壤表层与凋落物下层(种子上层覆盖0、2、4、6 cm和8 cm凋落物,CK、D2、D4、D6和D8处理)等3种散布,探讨不同散布位置对格氏栲幼苗根系9个生长指标的影响。结果表明：(1)种子散布位置对幼苗根干物质质量具有显著影响,D2处理达最大值。(2)D2处理的幼苗根长、根表面积、根尖数、分枝数和比根长高于其它处理;根系平均直径在D6处理达最大值。(3)相关分析表明根长、根表面积、根尖数、分枝数和比根长与根系平均直径呈显著负相关关系。(4)对根系9个生长指标提取主成分后聚类为4个类群,D2与D4处理各划分一类;U2与U4处理划分一类,其余三个处理划分一类。综上所述,凋落物浅层覆盖(D2处理)适宜格氏栲根系生长;凋落物...     

骆驼刺幼苗生长特性对不同地下水埋深的响应书

在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲,对人工控制地下水埋深条件下的骆驼刺幼苗地上和地下部分的生长特性进行了一个生长季的调查.结果表明:1)幼苗的株高、分枝数、冠幅与不同地下水埋深之间存在较好的相关性,不同地下水埋深下幼苗叶片数的波动较大;2)生长在距地下水埋深为2.5和2.0 m及1.5和1.0 m条件下的骆驼刺幼苗的基径变化没有显著差异(P>0.05);3)地下水埋深对骆驼刺幼苗根系的垂直根长的影响显著(P<0.01);4)不同土壤深度的根生物量、根质量密度、比根长、根表面积对地下水埋深变化的响应也有显著差异(P<0.05).     

地下水埋深对幼龄梭梭功能性状的影响

地下水是干旱荒漠区潜水灌丛植物的重要水分来源,为认识地下水埋深对潜水植物功能性状的影响,利用蒸渗仪群配备的全自动补水仪设置两组地下水埋深(2和3.5 m),测定幼龄梭梭生长季同化枝水力性状、气体交换特征和根系形态参数.结果表明:与地下水埋深2 m相比,地下水埋深3.5 m处理幼龄梭梭黎明前同化枝水势、饱和膨压渗透势和根...     

干旱区不同地下水埋深下胡杨细根空间分布特征

细根空间分布特征能够反映植物对环境的利用程度和适应性,这对评价植物适应逆境至关重要。为了探究胡杨细根空间分布在干旱环境下的适应性特征,以塔里木河下游极端干旱区不同地下水埋深条件下的成年胡杨(Populus euphratica Oliv.)为对象,采用人工挖掘法,对胡杨细根(D≤2 mm)空间分布及其与地下水埋深和土壤水分的关系进行了研究。结果显示:(1)在水平方向上(550 cm范围内),胡杨细根的根长密度(RLD)、表面积密度(SAD)、根质量密度(RMD)随水平距离的增加未发生显著变化;(2)在垂直方向上,土壤表层基本无细根分布,随土壤深度加深,胡杨细根RLD、RMD呈先增加后减少的分布特征,并且在地下水埋深较深处,胡杨细根在较深土壤层(280 cm)仍保持较高的比根长(SRL)和比表面积(SRA);(3)胡杨细根RLD、RMD与上层土壤(0~180 cm)含水量存在较高的正相关关系,而与深层土壤(180 cm以下)含水量存在空间差异。本研究表明生长在上层土壤(0~180 cm)的胡杨细根主要受水分的限制,而生长在土壤深层的细根很可能受地下水埋深的影响,同时为了应对干旱环境,胡杨根系不仅具有较强的水平扩展能力,也会向深层湿润的土壤发展。研究结果可为极端干旱环境下胡杨适应机制的研究提供参考。     

干旱胁迫对栓皮栎幼苗细根的生长与生理生化指标的影响

为了揭示栓皮栎幼苗对干旱环境的适应能力,采用盆栽实验方法,设置对照、轻度、中度和重度干旱处理,研究了栓皮栎(Quercus variabilis Bl.)幼苗小细根(0.0D≤0.5mm)和大细根(0.5D≤2mm)的生长及生理生化指标对长期持续干旱胁迫的响应。结果显示:胁迫处理120d后,与对照相比,轻度胁迫促进细根数量、长度、表面积、体积和干物质量的增加,而中度和重度胁迫抑制细根生长;干旱胁迫下小细根数量和长度大于大细根,而大细根表面积、体积和干物质量显著大于小细根。干旱导致细根相对含水率、活力下降(P0.001),丙二醛(MDA)含量增加(P0.001);大细根相对含水率和活力高于小细根,但小细根中MDA含量显著高于大细根。与对照相比,轻度胁迫可以积累更多渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白),并保持更高的抗氧化酶活性(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX));中度胁迫则导致POD和APX活性的降低;而重度胁迫抑制了可溶性蛋白的积累和CAT、POD、APX活性的增加;与大细根相比,小细根渗透调节物质和抗氧化酶活性显著减少。当干旱强度超过中度胁迫时,栓皮栎幼苗细根生长和生理生化适应性降低;小细根对干旱环境的变化更敏感,寿命更短。实验中,即使在重度胁迫下也未发生根系严重脱水和幼苗死亡的现象,表明栓皮栎幼苗有较强的干旱忍受能力,适合在半干旱区植被恢复重建与造林工程中应用。     

空气断根对侧柏实生苗生物量分配和根系生长的影响

为探求林木幼苗生物量分配和根系生长对空气断根的响应,以侧柏(Platycladus Orientalis)实生苗为材料,设置空气断根(T)和不断根(CK)处理,研究了空气断根10、30 d和50 d后对侧柏生物量、根系形态特征及吸收面积的影响。结果表明:(1)T处理的侧柏幼苗地上生物量、根生物量、总生物量、根长、根表面积、根体积及根尖数在断根10、30 d和50 d后均大于CK,且显著扩大了根系总吸收面积和活跃吸收面积。(2)空气断根显著影响了侧柏实生苗的生物量分配格局,其根冠比在整个试验阶段呈先增大后减小的趋势,而CK逐渐减小。(3)两种处理的侧柏幼苗根系直径集中在0-0.5 mm。与CK相比,T处理侧柏随空气断根时间延长,单株根系直径在0-0.5 mm的根数量急剧增多,占总根尖数的79%,根平均长度、根表面积、根体积和根尖数显著增大。(4)生物量参数和根形态参数之间关系密切。根生物量与地上生物量及总生物量呈显著正相关(P0.05)。除根系平均直径外,根生物量、地上生物量和总生物量分别与根长、根表面积、根体积、根尖数呈显著正相关,根冠比与地上生物量呈负相关。因此,空气断根有效改善了侧柏幼苗的根系形态特征,提高了吸收面积,显著促进侧柏实生苗在生长早期快速发育。     

干旱对杉木幼苗根系构型及非结构性碳水化合物的影响

通过比较不同时期不同强度干旱胁迫下杉木1年生盆栽苗地上部分生长、根系构型以及根系中非结构性碳水化合物含量（TNC）的变化,并分析各指标之间的相关性,探究杉木根系在干旱胁迫下的适应性策略以及抗旱生理机制,以期为杉木造林生产和水分管理提供科学依据和技术指导。结果表明：随着干旱程度的加强,杉木幼苗地上部分干重（SDW）、根干重（RDW）、根长（RL）、根表面积（SA）、根体积（RV）、根尖数（RT）、根系分支角度（Angle）、分形维数（FD）逐渐减小,根冠比（R/T）逐渐增大,根系拓扑指数（TI）、根系平均直径（RD）先增大后减小,比根长（SRL）先减小后增大。而根系连接长度（LL）、TNC、糖淀比在不同时期表现出不同的趋势。连接长度随着干旱胁迫的加强在30 d和60 d时表现出逐渐增加趋势而在90 d时则表现出先减小后增大的趋势。TNC在30 d和60 d时先增大后减小,但90 d时,呈逐渐下降的趋势。糖淀比随着干旱胁迫的加强在30 d和60 d时表现出先增加后减小趋势,90 d时,表现为先减小后增大。干旱胁迫显著影响根系在不同径级的分布长度,且随着胁迫时间的延长不断变化。杉木地上部分生长与根系生长指标（RL、SA、RV、RT、RDW）以及根系构型指标（Angle、FD）之间存在显著的正相关（P < 0.01）,根系平均直径与TNC存在显著的正相关（P < 0.05）。总之,杉木通过增加根系光合产物的积累、提高根系建成成本,增加有限成本下根系的复杂程度和延伸范围,降低根系分支角度,使根系"更陡更深"来适应不同强度的干旱胁迫。     

云南干热河谷水库气候效应对车桑子幼苗生长发育的影响及其作用机制

干热河谷地区水电站建设对当地植被的潜在影响是一个值得关注的生态学问题。车桑子是当地植被灌木层的主要成分,开展水库气候效应对车桑子生长、发育影响的研究具有现实价值。以车桑子的实生幼苗为材料,将土壤含水量控制为13%、7%和1.5%,空气湿度控制为50%、65%和75%,从幼苗生长、构件发育、根系发育、生物量分配等方面研究了降水减少和大气湿度增加的气候效应对车桑子的影响,通过叶绿素含量、Fv/Fm、丙二醛(MDA)含量和叶片可溶性糖含量等指标,从光合系统特性、膜质过氧化和渗透调节3个方面研究了车桑子的受损与适应机制。结果表明,土壤干旱能够抑制车桑子幼苗高生长和根系发育的各项指标,并促进生物量向根系分配;当大气湿度增加时,幼苗高生长和根长虽呈增加趋势,但生物量积累、根系发育指标及RMR却具有单峰效应,显示空气湿度过高时对其生长发育具有抑制作用。综合而言,由于大气湿度增加能够部分补偿土壤的干旱效应,干热河谷区水库建设的气候效应不会对车桑子幼苗的生长和发育产生重要影响。结果还表明,土壤干旱和大气湿度变化对叶绿素含量无影响,土壤水分胁迫和空气湿度下降导致Fv/Fm显著下降,说明光合电子传递链受损是车桑子光合抑制的主要原因;土壤水分胁迫导致MDA含量升高,说明细胞膜质过氧化是车桑子幼苗受损的重要机制;而土壤干旱导致叶片可溶性糖含量升高,说明车桑子幼苗具有较好的渗透调节机制。研究结果对评估干热河谷区水电站建设对植被的影响具有参考价值。     

Root responses of Quercus ilex L. seedlings to drought and fire

Abstract

Drought treatments in holm-oak (Quercus ilex) seedlings induce variations in total root length, number of root apices, shoot/root dry weight, and root electrolyte leakage. When drought treatments last for more than 50 days a considerable number of fine lateral roots die, irrespective of branching order or distribution within the root system. Scorching of drought-treated seedlings induces a transient stimulation of root growth. These results indicate that root turnover is deeply affected during treatments, with survival of seedlings being entrusted to the tolerance of a number of roots situated in the deeper region of the root system. Activity of the meristematic tissue present within the apices of these surviving roots supports regeneration of above-ground lost organs during recovery. Knowledge of the mechanisms ensuring the survival of Mediterranean tree seedlings following drought and fire is useful for developing models of vegetation dynamics.     

Humid tropical leguminous tree and pasture grass responsiveness to vesicular-arbuscular mycorrhizal infection

Phosphorus is the major nutrient limiting plant growth in a Costa Rican silvopastoral system located on an acid, high P-retaining, volcanic soil. We investigated plant responsiveness to vesicular-arbuscular mycorrhizal (VAM) inoculation using the leguminous tree species Erythrina berteroana Urban, and the two dominant grass species Paspalum conjugatum Berg and Homolepsis aturensis Chase of this silvopastoral system. We grew grass seedlings in the greenhouse for 15 weeks in a methyl bromide-sterilized study soil to which either mixed-species VAM inoculum (Theobroma cacao feeder roots) or autoclave-sterilized cacao roots (non-inoculated control) were added. E. berteroana was grown from both seedlings and vegetative stakes (40 cm long) for 30 and 19 weeks, respectively. Upon harvest, we measured above and below ground biomass, N and P content, rootshoot ratio, legume nodulation, and VAM infection levels. The total above-ground and root biomass of mycorrhizae-inoculated P. conjugatum seedlings were 2.5 and 2.8 times greater than those of noninoculated seedlings. In contrast, VAM-inoculated seedlings of H. aturensis produced 8.4 and 5.9 times more total above-ground and root mass than noninoculated seedlings. Mycorrhizae-inoculated E. berteroana seedlings produced 10.6 times greater shoot biomass for inoculated versus noninoculated seedlings, while E. berteroana vegetative stakes exhibited a negative growth response to VAM inoculation (an approximately 16% decrease in shoot biomass for VAM-inoculated cuttings). The difference in responsiveness between Erythrina growth forms is hypothesized to reflect the cost-benefit relationship between plant host and fungal symbiont for energy and nutrient reserves.     

地下水埋深和季节性干旱对古尔班通古特沙漠南缘梭梭生理和生长的影响

干旱区因降水稀少,地下水成为荒漠植被重要且稳定的水源。选取古尔班通古特沙漠南缘建群种植物梭梭（Haloxylon ammodendron）为研究对象,通过测量不同地下水埋深（3.45、9.08、10.47、13.27 m和15.91 m）下生长季前期和后期同化枝生理生化指标（黎明水势、正午水势、含水量、氯离子、钠离子、脯氨酸和非结构性碳水化合物）和生长与形态特征（生长速率和胡伯尔值）,旨在认识荒漠植物对地下水埋深增加和季节性干旱的响应特征和调节适应机制。结果表明：（1）梭梭应对地下水埋深变化的生理调节对策,是采取先降低后升高黎明前同化枝水势、降低新枝形成期同化枝生长速率、增大胡伯尔值和积累非结构性碳水化合物的策略;（2）梭梭应对生长季大气干旱的生理调节对策,是通过降低黎明前同化枝水势、维持较高胡伯尔值、积累钠离子和消耗淀粉抵御季节性干旱;（3）在大气干旱与地下水水文干旱交互作用下,梭梭是采取降低正午同化枝水势、维持较高的同化枝含水量和积累可溶性糖的生态策略。综上所述,梭梭在响应地下水水文干旱和季节性大气干旱的生理特征间存在差异。研究结果丰富了水文和大气干旱对梭梭生理和生长影响的认知,可以为基于地下水资源管理的干旱区荒漠植被保育提供参考。     

Growth of three legume trees inoculated with VA mycorrhizal fungi and Rhizobium

Effectiveness among four VA mycorrhizal fungi and Rhizobium (R) in promoting growth of three legume trees in a P-deficient soil was studied.Glomus fasciculatus + R andGigaspora margarita + R were most effective forAcacia mangium andAlbizia falcataria (syn.:Paraserianthes falcataria). Scutellospora persica + R,Gigaspora margarita + R andGlomus fasciculatus + R were most effective forAcacia auriculifornis. Consistently poor growth was attained by seedlings inoculated withSclerocystis clavispora + R,Rhizobium alone, or by uninoculated seedlings.     

Lateral root formation in pine seedlings

The role of assimilates in lateral root development was studied in Pinus pinea seedlings grown in a nutrient solution. Seedlings were treated with ¹⁴CO₂ for 2 h following removal of the tap root tip at various times prior to the application of ¹⁴CO₂ or removal of a different number of cotyledons at one time. In seedlings with intact root systems most of the radioactivity accumulated in the lower section of the root containing the tap root apex. When the tap root tip was removed, the pattern of radioactivity accumulation along the root was affected by the presence and the stage of lateral root development. Removing the tap root tip of young seedlings (with no lateral roots) resulted in an almost equal distribution of radioactivity along the root. About 50% of the total radioactivity was found in the section showing the highest lateral root growth. Removing the tap root tip of mature seedlings (with lateral roots in the upper section) resulted in an immediate increase in the radioactivity accumulation in the upper section. When lateral roots appeared in the middle section, the pattern of radioactivity distribution was similar to that found in root decapitated young seedlings. Removal of cotyledons of mature seedlings somewhat increased the transport of radioactivity to the lower root section at the expense of the radioactivity in the lateral roots of the upper section. The present study suggests that competition within the root system between the tap root apex and the lateral roots may play an important role in determining the morphology of the root system.     

Salt stress effects on growth,pigments, proteins and lipid peroxidation in <Emphasis Type="Italic">Salicornia persica</Emphasis> and <Emphasis Type="Italic">S. europaea</Emphasis>

The effects of NaCl stress on growth, water status, contents of protein, proline, malondialdehyde (MDA), various sugars and photosynthetic pigments were investigated in seedlings of Salicornia persica and S. europaea grown in vitro. Seeds were germinated under NaCl (0, 100, 200, 300, 400, 500 and 600 mM) on Murashige and Skoog medium for 45 d. The shoot growth of both species increased under low NaCl concentration (100 mM) and then decreased with increasing NaCl concentrations. In contrast to S. persica, root length in S. europaea reduced steadily with an increase in salinity. Proline content in S. persica was higher than in S. europaea at most NaCl concentrations. Proline, reducing saccharide, oligosaccharide and soluble saccharide contents increased under salinity in both species. In contrast, contents of proteins and polysaccharides reduced in both species under salt stress. MDA content remained close to control at moderate NaCl concentrations (100 and 200 mM) and increased at higher salinities. MDA content in S. europaea was significantly higher than S. persica at higher salinities. Salt treatments decreased K⁺ and P contents in seedlings of both species. Significant reduction in contents of chlorophylls and carotenoids due to NaCl stress was also observed in seedlings of both species. Some differences appeared between S. persica and S. europaea concerning proteins profile. On the basis of the data obtained, S. persica is more salt-tolerant than S. europaea.