玉米根系水流导度差异的生理形态原因分析

在人工气候室水培条件下,研究了水分胁迫对不同基因型玉米杂交种及其亲本根系水流导度（Lpr）变化的影响,并从生理和形态角度对其差异进行了分析。结果表明：表型抗旱的杂交种F1代（户单四号）整株根系水流导度最高,具有根系水流导度上的杂种优势现象。对其差异的生理和形态因素分析表明,F1代水流导度高与其高脯氨酸含量、低MDA含量和低质膜透忡有关。同时表明,根系的形态特征对根系的水流导度也存在一定的影响。     

硫营养对重金属胁迫下玉米和小麦根系导水率的影响

以‘秦单4号’玉米和‘小偃22’小麦为供试材料,通过室内玉米水堵和小麦盆栽试验,采用静态压力室法测定了不同硫营养水平与不同重金属胁迫处理下根系导水率（Lpr）的变化。结果表明：玉米Lpr经100μmol／LHg^2＋、Zn^2＋、Cu^2＋胁迫处理后分别降低到CK的13％、79％和45％,Cu^2＋、Zn^2＋对其Lpr的抑制效应分别为同浓度Hg^2＋的62．9％及24．3％;施硫处理的玉米Lpr在无Cu^2＋胁迫条件下都极显著高于无硫处理,且低硫处理显著较高,在Cu^2＋胁迫条件下亦都极显著高于无硫处理,并且Cu^2＋胁迫对其Lpr的抑制效应随着硫浓度增大而逐渐减小;不施硫和施硫处理的小麦Lpr在500mg／kgZn^2＋胁迫下分别比相应CK降低36．89％和37．71％,在400mg／kgCu^2＋胁迫下则分别比相应CK降低了34．61％和12．29％。研究发现,重金属Cu^2＋、Zn^2＋对玉米和小麦根系导水率具有显著的抑制作用且Cu^2＋〉Zn^2＋,施硫对Cu^2＋胁迫下的玉米和小麦根系导水率都具有显著的保护作用,并随硫浓度增加而增强。     

氮磷亏缺对玉米根系水流导度的影响

在人工气候室水培条件下,从单根和整株根系两个层次研究了N、P营养与玉米(Zea mays L.)根系水流导度(root hydraulic conductivity,Lpr)间的关系。结果表明：表型抗旱的杂交种F1代户单4号和母本天四的单根水导和整株根系水导均高于不抗旱的父本478,其中天四的单根水导最高,而户单4号的整株根系水导最高。N、P亏缺均使玉米单根水导和整株根系水导降低,但与N亏块相比,P亏缺的植株具有较高的整株根系水导和较低的单根水导。整株根系的水导更能反映植物根系的输水性能。     

Effects of Phosphorus Nutrient on the Hydraulic Conductivity of Sorghum （Sorghum vulgare Pers.） Seedling Roots Under Water Deficiency

Hydroponic experiments were conducted in a growth chamber and changes in the hydraulic conductivity of sorghum (Sorghum vulgare Pers.) roots (Lpr) at the three-leaf stage were measured using the pressure chamber method. Water deficiency was imposed with polyethylene glycol (PEG) 6000 and the phosphorus (P) levels were controlled by complete Hoagland solution with and without P nutrient. The objective of this study was to investigate the effect of P nutrition on root Lpr under water deficiency. The results showed that the Lpr in P deficiency treatments decreased markedly, but the Lpr recovered to the same value as that of control when sufficient P was supplied for 4-24 h. Water deficiency decreased Lpr, but the hydraulic conductivity of the roots with sufficient P supply was still higher than that of plants without P supply. When resuming water supply, the Lpr of the water-deficient plants under P supply recovered faster than that of plants without P supply, which indicates that plants with sufficient P nutrient are more drought tolerant and have a greater ability to recover after drought. The treatment of HgCl2 indicated that P nutrient could regulate the Lpr by affecting the activity and the expression levels of aquaporins.     

土壤水分与温度共同作用对植物根系水分传导的效应

 本文根据不同大气环境温度和土壤温度及不同土壤含水率处理条件下的玉米、向日葵、台湾相思(Acacia confusa)、银合欢(Leucaena glauca)的试验资料，分析了土壤水分和温度以及土壤水分与温度共同作用对植物根系水分传导的效应。台湾相思和银合欢的试验结果表明，在一定的土壤水分范围内，高温(白天/夜晚的温度为40／30℃)环境中的根系水分传导大于低温(30/25℃)环境中的，但当根系水分胁迫十分严重(台湾相思根系水势小于-1.5MPa，银合欢根系水势小于-2.0MPa)时，30/25℃环境的根系水分传导反而大于40／30℃环境的；玉米、向日葵的试验结果表明，在一定土壤温度范围内，根系水分传导随土壤温度增加而增加，其增加的幅度与生育阶段有关；在向日葵生育期土壤温度高于35℃、玉米生育期高于30℃时，其根系水分传导随温度增加而降低。通过植物根区土壤逐渐干旱和干旱复水后的试验，其结果表明复水后根系水分传导上升较快，银合欢复水1.5d、向日葵复水3d后测得的根系水分传导即可达到受旱前的水平，其后的水分传导还略高于一直充分供水处理的，表明根系经受一定程度的干旱锻炼后，对其水分传导具有明显的补偿效应。在干旱和复水过程中根系水分传导与根水势的变化规律相一致。     

玉米根系水流导度差异及其与解剖结构的关系

在人工气候室水培条件下,从单根水平研究了不同水分条件下玉米根系水流导度的基因型差异及解剖结构之间的关系.结果表明,抗旱性的杂交种户单四号具有水流导度上的杂种优势现象,不抗旱的父本803根系水流导度最低,3个品种根系水流导度大小为F₁代户单四号＞母本天四＞父本803;水分胁迫普遍降低了根系直径、导管直径和皮层厚度.同时,玉米品种根系的解剖结构和根系水流导度有关,正常水分条件下,根系导管直径与3个玉米品种的根系水流导度呈正相关,胁迫条件下则呈负相关.无论是在胁迫还是正常水分条件下,根系皮层厚度占根系直径的比例与根系水流导度都呈负相关,说明根系皮层是根系吸收水分的主要阻力部位.     

玉米根系形态性状和空间分布对水分利用效率的调控

玉米根系形态性状(总根长、根系表面积和根系干物质重)与植物整体水分利用效率间具有显著或极显著的相关性,回归曲线趋势基本相同,均呈二次曲线关系,只是相关系数不同。说明从提高水分利用效率来说,根系需要维持适宜的大小。其中根长对水分利用效率的贡献是第一位的,而根系干物质重的贡献最小,根系表面积介于二者之间。从空间分布来说,玉米每层节根数、节根长度和直径在父母本和杂交种间也具有显著或极显著的差异。与中下层根量相比,母本与不抗旱的父本处于上层干土中的根系数量明显较多,且根系直径大,吸水困难。而杂交种在干旱条件下上层根重和数量维持不变,或略高于不抗旱品种,但中层和下层根系数量和长度明显高于不抗旱品种,且根系直径小于不抗旱品种,这样从多的有效根系数量和低的吸水阻力两方面保证了水分的吸收,从而使其产量和水分利用效率均最高,说明通过根系形态特性和空间分布的优化能够调节作物整体的水分利用效率。     

树木根系衰老研究的意义与现状

树木根系是树木重要的组成部分,具有养分和水分的吸收、传输和储存、树体的固定与支撑等重要的生理功能．在树木根系形成以后,常常遭遇到养分和水分胁迫,因此,其养分和水分的吸收功能尤其重要,在森林土壤中,养分和水分具有很大的时间和空间异质性,随着养分和水分在时间和空间上的变化,树木及时地主动调整其碳在根系中的分配,从而导致部分根系衰老或死亡,在林学上,树木根系衰老与养分和水分吸收关系密切,因而与树木生产力有直接的关系．在生态系统乃至全球尺度上,树木根系衰老影响碳循环和养分循环,因为根系对碳的消耗占树木通过光合作用所固定的碳的比例相当大,且含有丰富的养分．树木根系衰老受许多环境因子的影响,生物因子有真菌、细菌、病毒、土壤小型动物等,非生物因子有水分、温度、土壤养分、重金属等,这些因子对树木根系衰老的影响机制并不相同,尽管在树木根系衰老研究领域取得了长足的进步,提出了许多不同的假设,但仍有许多问题尚未解决,这些假设也需要更多的实验来验证,运用细胞学、生物化学、土壤科学、遗传学等多学科的交叉研究可进一步揭示根系衰老的本质。     

乌兰布和沙区紫花苜蓿根系生长及吸水规律的研究

研究了不同水分处理下,乌兰布和沙区紫花苜蓿系生长发育规律及根系吸水速度,结果表明：不同水分处理的根系生长规律最基本一致的,在生长季风均呈增加的趋势;但适度干旱可促进根系的伸长生长。在当地土壤类型条件下,根系主要分布在０－３０cm土层;根重密度在土壤剖面上的分布遵循对数规律,并随深度的增加呈降低趋势。运用一维土壤水分运动方程,计算得到了不同水分处理根系吸水速度在土壤剖面上的分布状况;根系吸水速率与土壤含水量和根密度密切相关。     

基于容器分区处理探究黑麦草生长对喀斯特不同土壤生境和水分的响应

为了探究不同水分条件下喀斯特地区分布不均、厚薄不一土壤小生境对禾本科草本植物生长的影响,用3种不同深度的容器(对照深度CK,深土D和浅土S)两两组合为6种复合容器(CK-CK、CK-S、CK-D、D-D、S-D和S-S)以实现容器分区,研究了黑麦草的根系生长、生物量积累及其分配特征。结果表明:1)在水分充足(W_0)条件下,组合了浅土容器和深土容器的处理中,黑麦草的根系生长(根长、根直径、根表面积和根生物量)均低于对照容器(CK-CK),且有浅土容器的组合处理(S-S,S-D,CK-S)受抑制程度大于有深土容器的组合处理(CK-D,D-D);当水分含量降低后,即中水(W_1)和低水(W_2)条件下,有深土容器的组合[D-D和(或)CK-D]根系生长与对照相比显著增加,而有浅土容器的组合[S-S和(或)CK-S]根系生长与对照相比显著降低。2)对比同一处理不同容器分区中黑麦草生长指标发现,在水分充足情况下,深土容器和浅土容器均会抑制植物生长,而当水分减少,S区根系生长被严重抑制,但D区根系增长优势明显。3)水分充足条件下,根冠比未受到显著影响;当水分降低时,组合了深土容器的处理根冠比均有升高的趋势,组合了浅土容器的处理根冠比有降低趋势。由此可见,不同土壤生境带来的物理空间限制会影响植物根系生长和生物量积累与分配,但水分的减少会改变根系生长及生物量积累对不同土壤生境的响应:在水分充足时,土壤物理空间是影响根系生长和生物量积累与分配的主要因子,黑麦草主要发展浅层根系。而当水分减少时,黑麦草根系在浅层土壤中无法获取供给生长代谢活动的足量水分,更倾向于将有限的有机物分配给根,通过根系伸长、表面积和体积增大、直径增粗等策略加强水分吸收,从而增强对干旱的抗逆性,提高对土壤和水分异质性的适应。