根系间的相互作用——竞争与互利

植物根系间的相互作用分为竞争和互利两种形式 ,它是决定植物群落动态变化和群落结构的重要因素。根系间的竞争包括植株个体自身根系的竞争以及个体与个体根系间 (同种或异种 )的竞争两方面 ,前者的发生在农林系统中是不可避免的并且很难调控 ,后者可以分为种间植物根系的竞争和种内植物根系的竞争。还阐述了根系的竞争能力和与其密切相关的根系生长率、根组织的新陈代谢、植物的生长形式和根系的空间结构等植物特性 ,同时介绍了根系对水和养分的竞争机理、形式、影响以及竞争强度计算方法。接着具体分析包括根系错位在内的各种根系互利现象和相关机理。影响根系间相互作用的限制性因子有土壤营养的异质性、大气 CO2 浓度、地下草食生物、根系生产力和生物量、根系结构、形态和生理调节、土壤养分的扩散性以及植物间距等。随着科技的进步和各门学科的发展 ,未来根系的研究方向主要体现在结合实践优化农林系统中不同物种间的作用关系、预测根系竞争在全球气候变化下的发展规律、更新实验研究方法及手段研究作用机理等 3个方面。     

刈割对紫花苜蓿根系生长影响的初步分析

研究了不同刈割次数对紫花苜蓿根系发育能力的影响。结果表明：刈割抑制紫花苜蓿主根的纵向(垂直)生长,而促进其横向(直径)生长,并使紫花苜蓿侧根发生总数减少和垂直分布的总体格局向表层集中,随着刈割次数的增加,侧根集中分布在土壤表层的比例也增加;刈割使根系生物量和体积总量减少,并随着刈割次数的增加,这种减少趋势更加明显,同时在土壤中的垂直分布变浅。     

植物根系吸水机理的研究进展

近年来,植物根系吸水机理在细胞、组织和整体水平上的研究进展非常迅速,对阐明植物抗旱机制及其高效利用有限水资源途径的探讨具有重要意义.本文主要对植物根的复合结构和根系在土壤中的分布、根系中水流性质等方面的最新研究状况进行了概述,特别详细地论述了水通道蛋白的表达及功能与根系中水分运动的关系、以及根系输水的调节和根系吸水过程中的信号传导方面的研究动态,并且评价了根的复合运输模型和根系吸水的数学模型等,最后就其可能生理意义及其应用前景作了评述.     

黄土丘陵半干旱区密植枣林随树龄变化的根系空间分布特征

该文研究了黄土丘陵半干旱区密植枣( Ziziphus jujuba ‘Lizao’)林群体根系随树龄变化的空间分布特征。对1年生、4年生、8年生和11年生4种树龄的密植枣林采用剖面法, 获得0-1 m土壤剖面上直径>3 mm、1-3 mm及<1 mm的根系数量和空间位置信息。利用方差分析, 评价了山地密植枣林林分根系随树龄变化的水平和垂直分布特征。结果表明: 3种直径的根系数量均随着树龄的增长而增加, 直径< 1 mm的根系增长速度最快; 随着土层加深, 根系数量递减, 1年生枣林的根系主要聚集在0-40 cm土层中, 4年生及以上树龄的根系主要分布在0-60 cm土层中; 0-1 m土层内, 1年生枣林(株距1.2 m)及4年以上树龄(株距2 m), 同树龄枣林中直径<1 mm的根系水平分布无差异; 同一土层中(0-20 cm, 20-40 cm, 40-60 cm), 无论树龄大小及离树干的水平位置如何, 不同直径根系的数量都无差异。研究表明: 在有水肥管理措施的条件下, 枣林根系垂直方向形成浅层型的适应模式; 在密植环境下, 枣林细根形成根网型的适应模式。     

水氮处理下不同品种水稻根系生长分布特征

为明确不同栽培条件下水稻(Oryza sativa)根系生长分布特征, 通过不同水氮处理和不同品种的水稻桶栽试验, 采用内置根架法, 于拔节期和抽穗期取样, 获取根系总干重(TRW)、不定根数(ARN)以及各类根(不定根、细分枝根和粗分枝根)的形态指标(长度、表面积和体积), 并分析植株根系生长状况和根系分布特征。结果显示: (1)各试验条件下抽穗期各项根系指标较拔节期均呈增长趋势。同一时期, 各项根系指标在3个施氮水平间均差异显著, 且随施氮量的增加而增加。不同水分处理下, 两个时期的ARN在湿润灌溉(W2)与保持水层(W1)之间差异均不显著, 而其他指标上W2处理均显著最高; 干旱处理 (W3)下, 仅拔节期的TRW和粗分枝形态指标与W1处理接近, 而在其他指标上均显著最低。不同品种间, ‘扬稻6号’ (V3)的各项根系指标均最高, 而‘日本晴’ (V1)和‘武香粳14’ (V2)间差异不显著。(2)各试验条件下, 抽穗期较拔节期根系下扎生长比例增加, 多分布于表层(0-5 cm)土中; 减少氮素和水分供应可提高根系在5 cm以下土层中的分布比例, 且分枝根反应最为明显; 品种V1和V2的深扎根性较V3明显。结果表明, 合理施氮与控水可优化水稻不同类型根的生长与分布特征, 但需考虑不同品种之间的差异。     

青杨人工林根系生物量、表面积和根长密度变化

在植物生长季节,采用钻取土芯法对秦岭北坡50年生青杨人工林根径≤2 mm和2～5 mm根系的生物量、表面积和根长密度进行测定.结果表明：在青杨人工林根系(＜5 mm)中,根径≤2 mm根系占总生物量的77.8%,2～5 mm根系仅占22.2%;根径≤2 mm根系表面积和根长密度占根系总量的97%以上,而根径2～5 mm根系不足3%.随着土层的加深,根径≤2 mm根系生物量、表面积和根长密度数量减少,根径2～5 mm根系生物量、表面积和根长密度最小值均分布在20～30 cm土层.≤2 mm根系生物量、表面积和根长密度与土壤有机质、有效氮呈极显著相关,而根径2～5 mm根系的相关性不显著.     

模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林细根特性和土壤呼吸的影响

细根在森林生态系统地下碳循环过程中具有核心地位.2007年11月-2009年11月,对华西雨屏区苦竹人工林进行了模拟氮沉降试验.氮沉降水平分别为对照(CK,0 g N·m^-2·a^-1)、低氮(5 g N·m^-2·a^-1)、中氮(15 g N·m^-2·a^-1)和高氮(30 g N·m^-2·a^-1)处理,研究氮沉降对苦竹人工林细根和土壤根际呼吸的影响.结果表明：不同处理氮沉降下,<1 mm和1～2 mm细根特性差异较大,与< 1 mm细根相比,1～2 mm细根的木质素、磷和镁含量更高,而纤维素、钙含量更低;氮沉降显著增加了<2 mm细根生物量,对照、低氮、中氮和高氮处理的细根生物量分别为(533±89)、(630±140)、(632±168)和(820±161) g·m^-2,氮、钾、镁元素含量也明显增加;苦竹林各处理年均土壤呼吸速率分别为(5.85±0.43)、(6.48±0.71)、(6.84±0.57)和(7.62±0.55) t C·hm^-2·a^-1,氮沉降对土壤呼吸有明显的促进作用;苦竹林的年均土壤呼吸速率与<2 mm细根生物量和细根N含量呈极显著线性相关.氮沉降使细根生物量和代谢强度增加,并通过增加微生物活性促进了根际土壤呼吸.     

浙江省植被覆盖时空动态及其与生态气候指标的关系

对1982-2006年间浙江省归一化植被指数（NDVI）的时空变化及其与关键生态气候指标（生物热量指数和生物干湿度指数）的相关性进行了研究.结果表明：研究期间,浙江省植被覆盖总体呈缓慢下降趋势,NDVI显著减少的地区约占全省面积的30.71%;生态气候指标与滞后一年的NDVI显著相关,其中生物热量指数与NDVI呈显著负相关,生物干湿度指数与NDVI呈显著正相关,说明研究区湿度的增加可促进植被长势,而过高的热量对植被生长则具有明显的抑制作用.     

群体分布和灌溉对冬小麦农田光能利用的影响

于2006-2008年进行冬小麦田间试验,设置行距×株距分别为：7 cm×7 cm（A）、14 cm×3.5 cm（B）、24.5cm×2 cm（C）、49 cm×1 cm（D）4种群体分布方式,每种分布方式设4种灌溉处理：整个生育期内不灌溉,灌拔节水,灌拔节和抽穗水,灌拔节、抽穗和灌浆水（每次灌水量相同,均为0.60 m³）,研究在同一群体密度(2.04×10⁶ 株·hm^-2)下不同群体分布和灌溉对冬小麦光能利用状况的影响及其在生产中的利用价值.结果表明：A、B处理的群体分蘖数和叶面积指数（LAI）显著高于C、D处理;随着行距的加大,光合有效辐射（PAR）透射率逐渐增多,而PAR截获率呈下降趋势;增加灌溉可提高冬小麦群体单茎数和LAI,降低PAR透射率,从而明显提高了PAR总截获率.冠层内PAR截获率表现为上强下弱的趋势,相对均匀的群体分布和所有灌溉处理均显著增加了冠层40 cm以上的PAR截获率.冬小麦光能利用率（RUE）随行距增大而逐渐降低,其中,A、B、C、D处理总RUE两年的均值分别为1.24%、1.27%、1.21%和1.06%,B处理较C、D处理分别提高了5.21%和19.56%,差异显著.群体分布相对均匀的A、B处理可显著改善冬小麦群体结构和PAR截获状况,有利于充分利用光能;所有灌溉处理也可影响群体结构,进而明显提高作物的RUE.     

三峡水库香溪河库湾夏季藻类水华的时空动态及其影响因素

2008年6-8月,三峡水库香溪河库湾相继暴发蓝藻和绿藻水华.依据香溪河库湾夏季的每周监测,对研究区2次水华分别进行聚类和判别分析,研究了2次水华的时空动态及其影响因素.结果表明：研究区2次水华过程均可划分为无水华组、过渡组和水华组;2次水华的暴发对可溶性硅(DSi)、硝态氮与亚硝态氮(NO₃--N+NO₂^--N)和磷酸盐(PO₄^3--P)3种营养盐的吸收程度不同;蓝藻水华暴发期间的DSi、总氮/总磷(TN/TP)、DSi/TN和DSi/TP值均低于绿藻水华;判别蓝藻水华暴发的参数为叶绿素a(Chl a)、TN和PO₄^3--P,而Chl a和DSi则是绿藻水华暴发的判别因子,将2次水华过程划分为水华组和无水华组的判别效果更好;判断蓝藻和绿藻水华暴发的叶绿素a临界浓度分别为40和20 μg·L^-1.