在控制条件下云南松幼苗根系对低磷胁迫的响应

磷是控制生命过程的重要元素,植物在生长过程中需要大量的磷,低磷常导致一些植物发生适应性变化。云南松(PinusyunnanensisFranch.)以云南高原为起源和分布中心,其对低磷土壤环境表现出了很强的适应能力,广泛分布并正常生长于贫瘠的低磷红壤上,研究云南松对低磷环境的适应机制,对人类探索高效利用有限的磷素资源的方法具有现实意义。本实验通过对不同磷处理水平下培养的云南松幼苗根系生物量和根冠比等的研究,分析了云南松幼苗根系对低磷胁迫的响应。实验所用云南松种子采集自云南省通海县秀山森林公园内的健壮云南松林。结果表明:当磷浓度下降到0.5mmol/L时,云南松幼苗主根长度开始随磷浓度的降低而增加,根冠比随磷浓度的降低而增大,而侧根发生数没有随磷浓度的降低而显示出显著的增减规律,根系生物量也没有随磷浓度的降低而呈现出有规律的增减,根系生物量始终保持在一定的水平。进一步的分析表明:低磷胁迫下,云南松幼苗保证了物质分配对根的优先地位,以维持其根的生物量在一定水平,进而维持整个生命;云南松幼苗主要是靠主根长度的增加而不是靠侧根数量的增加来适应低磷环境。     

根际通气状况对盐胁迫下棉花幼苗生长的影响

以溶液培养的棉花(Gossypium hirsutum)幼苗为材料,测定了不同盐胁迫程度和不同通气状况下棉花幼苗株高、根系体积、根系和茎叶生物量以及灰分含量的变化,以探索根际通气状况对盐胁迫下棉花生长的影响。结果表明,盐胁迫抑制棉花植株生长,表现为植株变矮、叶面积减小和干物质积累下降;根际环境通气不良也会导致棉花幼苗生长受抑制、干物质积累下降和矿质元素吸收减少等。进一步比较盐胁迫和根际通气状况及两者组合作用对棉苗生长的影响,发现盐胁迫对株高和总生物量的影响较大,而根际通气状况对根系体积、根系生物量、根冠比和矿质元素吸收的影响较大。总体表现为:盐胁迫对茎叶生长的不利影响较大,而根际通气状况对根系生长的不利影响较大。同时,在根际环境通气良好的条件下,不同程度盐胁迫导致的棉花幼苗株高、根系体积、叶面积、根系生物量和总生物量的变化程度远小于根际环境通气不良条件下的变化程度。实验结果表明,根际环境通气良好可以减弱盐胁迫对棉花生长发育的抑制作用,而根际环境通气不良则会加重盐胁迫的不利影响。     

低磷胁迫对雷公藤幼苗形态指标及生物量的影响

采用土培的方法,研究了磷(P)胁迫对雷公藤(Tripterygium wilfordii Hook.f.)1年生和3年生幼苗在一个生长季内形态指标及生物量的影响。结果表明:低P处理显著抑制了雷公藤幼苗地上部分的增长,而对地下部分的影响较小,导致根冠比的增加,在相同P水平处理下,3年生雷公藤的根冠比高于1年生的;低P胁迫显著影响了雷公藤的生物量积累及分配,雷公藤幼苗总生物量及1年生雷公藤细根生物量占根系生物量的比例下降,根系生物量在总生物量中的比例及3年生雷公藤细根生物量在根系生物量中的比例上升。这表明3年生雷公藤对P逆境有更好的适应机制,对低P林地套种雷公藤的苗龄选择有参考价值;雷公藤幼苗的株高、最长枝均与生物量呈显著的正相关,可作为耐低P雷公藤良种选育中优良性状的指标。中轻度的P胁迫不显著影响根系生物量的积累,维持较大比例的根系是雷公藤适应低P胁迫的主要策略。     

光照强度和氮水平对白三叶幼苗生长与光合生理特性的影响

采用植物生长箱溶液培养方式,对白三叶幼苗进行了不同光强(2个水平)和氮浓度(5个水平)处理,探讨其生长、生物量和光合生理特征对生境变化的响应.结果表明:两种光强下白三叶幼苗茎和叶生物量随氮素浓度呈先升高后降低,而根系生物量和根冠比则随氮素浓度增高而降低.光照强度降低使白三叶幼苗根、茎、叶和整株生物量分别降低67.8%、29.9%、42.5%和45.2%;低光处理使幼苗的根冠比显著下降,而比叶面积(SLA)明显提高.幼苗根系体积随氮素浓度增高而降低,高生长光强根系体积显著高于低生长光强下的白三叶.幼苗根系表面积、根系长度和根系直径随氮素浓度增加呈先增加后降低趋势,两种不同生长光强下幼苗根系长度和根系直径差异显著,而根系表面积差异不明显.白三叶叶片光合速率(Pn)随氮素浓度增加呈先增加后降低趋势,高生长光强白三叶Pn显著高于低生长光强下的白三叶.两种生长光强间叶片气孔导度(Gs),胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)无显著差异,但氮素浓度对叶片Gs、Ci和Tr均有显著影响.光、氮及其交互作用对白三叶幼苗生长发育产生了显著影响,光照不足和氮缺乏都将导致白三叶幼苗生长减弱,但幼苗对这些不利环境具有较强的调节和适应能力.     

邻株竞争对低磷环境杉木幼苗光合特性及生物量分配的影响

选择同一杉木(Cunninghamia lanceolata)无性系幼苗为研究对象, 通过设计邻株竞争处理和3个供磷水平的室内沙培模拟试验, 采用破坏性收获方式, 分别于试验初期,中期和末期测定不同竞争与供磷水平条件下杉木幼苗光合特性和生物量分配的变化规律, 综合分析邻株竞争对低磷环境杉木响应行为的影响.结果表明: 竞争处理,供磷水平和胁迫时期三者对杉木幼苗4个光合特性指标的影响均存在明显的交互作用(p < 0.05), 而对生物量分配的交互作用未达显著水平(p > 0.05).低磷和不供磷处理条件下杉木幼苗叶片的净光合速率,蒸腾速率和气孔导度均明显较低, 其中缺磷胁迫和邻株竞争对叶片气孔导度的降低具有叠加效应.随着竞争和低磷处理时间的延长, 杉木幼苗叶片蒸腾速率逐渐降低, 但气孔导度和胞间CO₂浓度呈先下降后上升的趋势, 而根系生物量和根冠比均显著增加.     

云南松根际pH与不同磷水平下云南松幼苗根际pH变化

通过滇中红壤区域现实林分中不同林龄云南松根际与非根际土的pH分析和不同磷处理水平下培养的云南松幼苗根际pH的测定,探讨了云南松根际pH以及不同磷水平下云南松幼苗根际pH变化。结果表明,低磷环境下云南松根际土和非根际土的pH值在3．49～3．79之间;云南松根际土pH明显低于非根际土,二者之间的差异极显著,但在不同林龄组间差异不明显;云南松幼苗能使根系周围pH下降,随着供磷水平的降低,云南松幼苗根系使根际pH降低的能力加强。本试验对云南松的研究结果与对其它一些树种进行研究所取得的结果有所不同,根际酸化是云南松适应低磷环境的有效反应之一。     

磷胁迫对水曲柳幼苗叶绿素合成、光合作用和生物量分配格局的影响

采用沙培试验对水曲柳幼苗磷胁迫与叶绿素合成、光合作用和生物量分配的关系进行了研究．结果表明,在磷胁迫下,水曲柳幼苗叶片内5-氨基乙酰丙酸(ALA)合成速率和胆色素原(PBG)合成酶活性下降,但叶片中叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素以及类胡萝卜素含量没有显著变化;水曲柳幼苗叶片和根中N浓度下降。P在各个部位的浓度也相应减少。表明N和P在苗木生理过程中具有协同作用．叶片中N浓度下降引起光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光量子效率(Fv／Fm)、PSⅡ的光化学效率(ΦpsⅡ)、电子传递速率(ETR)以及最大光合速率(Amax)下降．磷胁迫对叶绿素合成的影响与Amax下降无关．在磷胁迫下,水曲柳幼苗总生物量下降,且生物量分配倾向于地下部分。而在P充足或过剩条件下,生物量主要分配于地上部分．     

不同磷源对云南松幼苗生长和磷吸收量的影响

磷是控制生命过程的重要元素,植物在生长过程中需要大量的磷,低磷常导致一些植物发生适应性变化.云南松(Pinus yunnanensis Franch.)对低磷土壤环境表现出了很强的适应能力,广泛分布并正常生长于贫瘠的低磷红壤上,研究不同磷源对云南松幼苗生长和磷吸收量影响,对揭示云南松的低磷适应机理具有重要参考意义.试验所用培养云南松幼苗的种子采集自云南省通海县秀山森林公园内的健壮云南松林.试验研究了不同磷源对云南松幼苗茎高、主根长、生物量、根冠比、磷含量的影响,结果表明:(1)不同磷源处理间云南松幼苗茎高(F=2.352,P=0.067)、主根长(F=1.775,P=0.151)、茎叶生物量(F=1.359,P=0.269)、根系生物量(F=2.807,P=0.035)和总生物量(F=1.017,P=0.427)几个参数并没有表现出实质性差异,云南松幼苗生长在不同磷源处理间的差异不明显;(2)不同磷源处理下云南松幼苗根冠比的大小顺序依次为普通磷源KH2PO4>钙磷Ca3(PO4)2>铝磷AlPO4>无磷CK>铁磷FePO4 · 4H2O,幼苗体内磷含量的高低顺序依次为普通磷源KH2PO4>铁磷FePO4 · 4H2O>铝磷AlPO4>钙磷Ca3(PO4)2>无磷CK;(3)普通磷源比其它磷源更能够被云南松幼苗吸收利用;(4)云南松幼苗地下部分磷含量始终比地上部分磷含量高.     

甘蔗幼苗对难溶性磷的吸收及其根系对低磷胁迫的响应

为明确甘蔗适应低磷胁迫的生理生化机制,挖掘甘蔗对磷素的利用潜力,揭示甘蔗对低磷胁迫适应的可能机制,该研究以ROC22和ROC10两个甘蔗品种为材料,采用水培和土培的方法研究了甘蔗幼苗对难溶性磷的吸收及其在低磷胁迫下根构型和根系的生理反应。结果表明:(1)培养在以难溶性磷(Ca-P和Al-P)为磷源的培养液中的甘蔗的叶片数、地上部干重、生物量较缺磷(-P)处理显著增加,与对照(+P)的相当,甘蔗总磷积累量也显著提高,达到对照(+P)处理磷积累量的30%～77%。(2)在低磷条件下,甘蔗幼苗的根系有向土壤深层分布的趋势,根的总体积增大、最长根长变长、浅根系分布增多。(3)甘蔗幼苗在低磷环境下,根际环境明显酸化,且根系分泌物能溶解难溶性的铝磷,植株体内酸性磷酸酶的活性也明显增强。以上表明甘蔗幼苗有较强的吸收利用难溶性磷的能力,而低磷条件下根系数量增加、主根的向地性、浅根系分布增多、根际酸化以及植株体内酸性磷酸酶活性的增强可能是甘蔗幼苗适应缺磷环境的重要机制。     

NaCl胁迫对栓皮栎幼苗生长及其生理响应

为了研究栓皮栎幼苗期对盐胁迫的生理耐受特性,选择2年生栓皮栎实生幼苗为材料,在盆栽条件下,设置NaCl盐分梯度(0%、0.4%、0.6%、0.8%),系统测定分析栓皮栎幼苗在不同盐胁迫梯度和胁迫时间下的形态生长指标以及保护酶活性、脯氨酸含量、根系活力等各项生理指标。结果显示:(1)随着盐胁迫程度的加剧,栓皮栎幼苗各部分器官鲜重和干重以及株高、基径和一级侧根长均先升高后降低,而主根长度逐渐增加,叶片数逐渐减少,并在重度胁迫下达到显著水平。(2)随着盐胁迫时间的延长,栓皮栎幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均呈先升高后降低的趋势,但变化时间和幅度不同;丙二醛(MDA)含量则日益增加,且胁迫度越大增加越显著。(3)栓皮栎幼苗叶片的渗透调节物质脯氨酸和可溶性蛋白含量在低盐胁迫下不断升高,高盐胁迫下先升高后降低;而可溶性糖的含量则随时间延长和胁迫加剧显著增加。(4)随NaCl浓度的提高,幼苗根系活力值先增后减,叶绿素a和叶绿素b含量均呈下降趋势。研究表明,在轻、中度NaCl胁迫下,栓皮栎幼苗通过提高保护酶活性、增加渗透调节物质等策略缓解盐胁迫伤害,表现出一定的耐盐潜力;而在高浓度盐分胁迫下幼苗受到伤害,自我调节能力降低,导致保护酶活性、可溶性蛋白含量和根系活力等下降。     

不同氮磷添加浓度对豆科3种树木幼苗生长及生物量分配的影响

选取海南尖峰岭热带山地雨林中不同功能类群的豆科树木幼苗（代表低氮需求的长脐红豆Ormosia balansae Drake、中氮需求的荔枝叶红豆Ormosia semicastrata Hance f. litchifolia How和高氮需求的猴耳环Archidendron clypearia（Jack）I.C.Nielsen）为对象,设置5个浓度梯度的氮（N）添加和2个浓度梯度的磷（P）添加养分控制实验,研究苗木的生长表现。结果显示：（1）氮添加条件下,3个树种幼苗的苗高、总叶面积、根长、根表面积、生物量5个指标对中高浓度氮添加的敏感性大小均为长脐红豆 > 猴耳环 > 荔枝叶红豆;其中,叶总面积对氮肥浓度变化的响应最敏感,长脐红豆的根长、根表面积以及猴耳环根长的响应敏感性次之。（2）长脐红豆和猴耳环幼苗的根冠比受氮肥添加浓度的影响不显著;荔枝叶红豆幼苗的根冠比则随氮肥添加浓度的升高而增大,这种适应策略反映出荔枝叶红豆幼苗对添加中高浓度氮肥有较强的耐受能力。（3）磷添加条件下,长脐红豆和猴耳环幼苗的生长速率为低磷>高磷,表明这2个树种在幼苗阶段为低氮、低磷需求;荔枝叶红豆在低氮处理下的生长速率为高磷>低磷,表明该树种幼苗阶段为低氮、高磷需求。     

车桑子幼苗生物量分配与叶性状对氮磷浓度的响应差异

调整叶性状和生物量分配格局是植物适应环境变化的主要途径, 研究车桑子(Dodonaea viscosa)幼苗生物量分配与叶性状对氮磷浓度的响应对认识车桑子在氮磷浓度变化下的适应策略具有重要意义。该研究通过砂培法, 测定不同氮浓度(3、5、15、30 mmol·L^-1)与不同磷浓度(0.25、0.5、1、2 mmol·L^-1)下车桑子幼苗的生长、生物量分配、叶性状的响应特征及其相互关系。结果表明: 高浓度氮(30 mmol·L^-1)促进了车桑子幼苗生长、叶片氮含量和生物量积累, 其余氮添加条件(3、5、15 mmol·L^-1)下车桑子幼苗各性状无显著差异, 但相比高氮水平, 其生物量积累和叶片氮含量显著降低, 根冠比和氮利用效率显著增加。随着磷添加浓度的增加, 车桑子幼苗生物量显著增加, 低磷条件(0.25、0.5 mmol·L^-1)限制了车桑子幼苗生长和生物量积累, 其根冠比和磷利用效率均没有发生显著变化, 但比叶面积和叶/茎生物量比例显著增加, 叶干物质含量显著降低。氮处理下, 叶片氮含量与根冠比显著负相关; 磷处理下, 叶片氮含量与比叶面积显著正相关。同时, 氮处理下, 车桑子幼苗株高、基径、总生物量等生长性状均与根冠比显著负相关, 与叶片氮含量显著正相关, 表明根冠比和叶片氮含量的调整在车桑子适应氮限制中发挥重要作用; 而磷处理下, 株高、基径、总生物量与比叶面积显著负相关, 与叶干物质含量显著正相关, 表明叶片结构性状的调整在车桑子适应低磷环境中具有重要意义。该研究表明, 车桑子幼苗生物量分配和叶性状及性状间的权衡策略对氮、磷的响应具有明显差异性, 在今后的研究中, 应关注氮和磷对植物性状影响的差异性。     

Different responses of biomass allocation and leaf traits of Dodonaea viscosa to concentrations of nitrogen and phosphorus

调整叶性状和生物量分配格局是植物适应环境变化的主要途径, 研究车桑子(Dodonaea viscosa)幼苗生物量分配与叶性状对氮磷浓度的响应对认识车桑子在氮磷浓度变化下的适应策略具有重要意义。该研究通过砂培法, 测定不同氮浓度(3、5、15、30 mmol·L^-1)与不同磷浓度(0.25、0.5、1、2 mmol·L^-1)下车桑子幼苗的生长、生物量分配、叶性状的响应特征及其相互关系。结果表明: 高浓度氮(30 mmol·L^-1)促进了车桑子幼苗生长、叶片氮含量和生物量积累, 其余氮添加条件(3、5、15 mmol·L^-1)下车桑子幼苗各性状无显著差异, 但相比高氮水平, 其生物量积累和叶片氮含量显著降低, 根冠比和氮利用效率显著增加。随着磷添加浓度的增加, 车桑子幼苗生物量显著增加, 低磷条件(0.25、0.5 mmol·L^-1)限制了车桑子幼苗生长和生物量积累, 其根冠比和磷利用效率均没有发生显著变化, 但比叶面积和叶/茎生物量比例显著增加, 叶干物质含量显著降低。氮处理下, 叶片氮含量与根冠比显著负相关; 磷处理下, 叶片氮含量与比叶面积显著正相关。同时, 氮处理下, 车桑子幼苗株高、基径、总生物量等生长性状均与根冠比显著负相关, 与叶片氮含量显著正相关, 表明根冠比和叶片氮含量的调整在车桑子适应氮限制中发挥重要作用; 而磷处理下, 株高、基径、总生物量与比叶面积显著负相关, 与叶干物质含量显著正相关, 表明叶片结构性状的调整在车桑子适应低磷环境中具有重要意义。该研究表明, 车桑子幼苗生物量分配和叶性状及性状间的权衡策略对氮、磷的响应具有明显差异性, 在今后的研究中, 应关注氮和磷对植物性状影响的差异性。     

Phosphorus,arbuscular mycorrhizal fungi and performance of the wetland plant Lythrum salicaria L. under inundated conditions

The role of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi in aquatic and semi-aquatic environments is poorly understood, although they may play a significant role in the establishment and maintenance of wetland plant communities. We tested the hypothesis that AM fungi have little effect on plant response to phosphorus (P) supply in inundated soils as evidenced by an absence of increased plant performance in inoculated (AM+) versus non-inoculated (AM-) Lythrum salicaria plants grown under a range of P availabilities (0-40 mg/l P). We also assessed the relationship between P supply and levels of AM colonization under inundated conditions. The presence of AM fungi had no detectable benefit for any measures of plant performance (total shoot height, shoot dry weight, shoot fresh weight, root fresh weight, total root length or total root surface area). AM+ plants displayed reduced shoot height at 10 mg/l P. Overall, shoot fresh to dry weight ratios were higher in AM+ plants although the biological significance of this was not determined. AM colonization levels were significantly reduced at P concentrations of 5 mg/l and higher. The results support the hypothesis that AM fungi have little effect on plant response to P supply in inundated conditions and suggest that the AM association can become uncoupled at relatively high levels of P supply.     

Factors affecting formation of cluster roots in Myrica gale seedlings in water culture

The effect of nutrient deficiency, aeration, phosphorus supply, and nitrogen source on the formation of cluster (proteoid) roots was examined in Myrica gale seedlings growing in water culture. Only the omission of phosphorus resulted in the formation of significant numbers to cluster roots when plants were grown in a number of 1/4 strength Hoagland's solutions, each lacking one mineral nutrient. Aeration shortened the time required for cluster root formation and increased the percentage of plants forming cluster roots. The proportion of the root system comprised of cluster roots decreased as the phosphorus concentration in the solution increased and no cluster roots formed in solutions containing 8 mg P/L. Phosphorus supply also affected total plant biomass, proportion of biomass comprising nitrogen-fixing nodules, shoot:root ratio, phosphorus concentration in the leaves and phosphorus content of the plants. The plants showed luxury consumption of phosphorus and were able to produce large amounts of biomass utilizing only stored phosphorus.Nitrogen source also affected cluster root formation. Urea-fed plants produced cluster roots more quickly and devoted a substantially larger proportion of root growth to cluster roots than did nitrate-fed plants. The longest cluster root axes were produced in nitrate-fed plants supplied with no phosphorus and the shortest were in urea-fed plants at 4 mg P L^–1.Four methods for expressing the extent of cluster root formation were examined and it was concluded that cluster roots as a proportion of total fine root dry weight is preferable in many cases. Formation of cluster roots in response to phosphorus deficiency coupled with previously demonstrated traits allows Myrica gale to adapt to a wide range of soil conditions.     

Performance of seedlings from natural and afforested populations of Cupressus sempervirens under different temperature and moisture regimes

For successful afforestation programs seed quality is crucial, but seedlings are susceptible to climatic stress. Therefore, to improve afforestation success it is necessary to compare performance of seedlings from natural and cultivated populations under different climatic conditions. We investigated growth performance in seedlings of three natural and four afforested Syrian Cupressus sempervirens L. populations under different temperature and moisture regimes. A “warm” climate chamber approximately simulated current mean annual temperatures (day/night: 20/10°C) while a “hot” chamber simulated an average increase of 5°C (day/night: 25/15°C). Seedlings were irrigated twice (drier) or thrice (moist) weekly. Seedlings from natural provenances outperformed those from afforested stands in all growth variables in both chambers. In the warm chamber, root length and biomass were not affected by irrigation for both population types, but shoot height decreased for afforested seedlings under drier treatment while it slightly increased in natural seedlings. In the hot chamber, shoot height decreased but root length and biomass increased for population types under the drier treatment. Comparison between the two chambers showed that under the drier treatment shoot height and biomass decreased at higher temperatures, but root length and biomass were not significantly different. The same response to higher temperatures was observed under the moist treatment, but root biomass decreased too. Our results emphasize the necessity to protect the remaining natural forest of C. sempervirens in Syria and recommend systematic collection of seed material from natural stands for afforestation programs. This might also hold for ex situ cultivation of retrieving rare and endangered plant species.     

施氮对三个南方珍稀树种幼苗生长和生物量分配的影响

为了探讨珍稀树种对短期氮素添加的响应,该文研究了氮素添加(0、0.1、0.2、0.4和0.6g·kg~(-1)土)对观光木、棱角山矾和半枫荷幼苗生长和生物量分配的影响。结果表明:3个树种幼苗对外源氮素添加的反应不同,施氮显著促进观光木幼苗株高、基径、冠幅以及全株生物量和各部分生物量的增加,中低氮促进半枫荷幼苗的生长,但高氮抑制其生长;少量施氮对棱角山矾幼苗的形态和生物量参数没有产生显著影响,中量施氮抑制其生长。氮素营养的改变显著影响3种植物幼苗的生物量分配,观光木幼苗的根生物量比和根冠比均随施氮量的增加而显著降低;除高氮处理外,半枫荷幼苗的根生物量比和根冠比均随供氮量的增加而显著升高;棱角山矾的根生物量比和根冠比均随供氮量的增加而显著升高,可能与施氮抑制其茎叶的生长有关。总的来看,观光木幼苗更能耐受高氮条件,半枫荷幼苗次之,而棱角山矾幼苗不耐高氮;但到当年生长季末,各氮处理半枫荷幼苗的株高、基径和总相对生长速率均显著大于其它两种植物。