大气增温对杉木幼树根系生物量的影响

为揭示亚热带杉木人工林地下生物量对全球变暖的响应,本研究以杉木幼树为研究对象,在福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站利用开顶式(OTC)大气增温模拟气候变暖,研究增温对杉木幼树根系生物量的空间分布和不同径级分配的影响。结果表明：增温处理后总根系生物量、总细根生物量及总粗根生物量较对照均无显著差异;与对照相比,增温处理显著降低20～50 cm土层的细根生物量占比与0～10 cm土层的粗根生物量占比,但显著提高20～50 cm土层的粗根生物量占比;其余土层细根生物量和粗根生物量较对照均无显著差异;与对照相比,增温处理后0～2、2～5、5～10、10～20和>20 mm径级根系生物量均无显著变化。因此,增温处理下杉木幼树通过降低表层粗根生物量的占比,提高深层粗根生物量的占比以固定和支撑杉木生长,同时通过降低深层细根生物量的占比来维持表层细根生物量以保证水分和养分的吸收;大气增温影响根系生物量的垂直分布和不同径级的分配,在一定程度上影响地下碳分配,可能导致碳循环过程发生改变。     

三峡水库消落带优势植物不同配置对土壤结构稳定性的影响

土壤结构稳定性是衡量退化生态系统功能恢复和维持的关键指标。探究优势植物配置对土壤结构稳定性的影响,对于三峡水库消落带的植被恢复与岸线稳定具有重要意义。选择三峡水库消落带优势植物狗牙根(G)、香附子(X)和苍耳(C),设置空白(CK)、单种(G、X、C)、两两混种(GX、CX、CG)三种不同处理,利用Yoder湿筛法和计算机断层扫描技术(Computed Tomography,CT)对土壤团聚体粒径分布和土壤孔隙特征进行测定,对比分析了不同植物配置对土壤团聚体粒径分布与稳定性及土壤孔隙结构的影响。结果表明:1)相比于CK处理,不同植物配置处理下土壤团聚体(>0.25 mm)的质量百分比均有增加。植物根系的生长促进了土壤团聚体的形成与稳定,但并未达到显著水平。2)香附子单种及其与狗牙根的混种均抑制了土壤大孔隙的形成,可能由于香附子根系不发达,且其膨大的根结在生长过程中压缩了周围的土壤孔隙。然而,对于狗牙根和苍耳,无论是单种还是混种都会促进土壤大孔隙的发育。3)植物根系性状与土壤团聚体稳定性和土壤孔隙结构具有显著相关性,根长(RL)和根表面积(RSA)是影响土壤团聚体稳定性的关键根系性状,根长(RL)、根表面积(RSA)和根体积(RV)是控制土壤孔隙结构的关键性状。因此,为了有效提升土壤结构的稳定性,可以基于植物的根长、根表面积等根系功能性状,筛选出适合脆弱生态系统植被恢复的先锋或优势植物,并进行合理配置。该结果可为三峡水库消落带及相似区域的水土保持和生态恢复中的植物遴选与群落配置提供基础数据和理论支持。     

压力室测定根系导水率方法探讨

用压力室连续测定了玉米根系长压和降压过程的导水率,结果表明,降压过程湍 得的根系导水率显著大于用升压过程的,并且前者的相关系数大于后者,这种差异是由于这两个过程中质外体途径细胞壁空间充水量不同造成的,开始升压时,由于细胞壁空间含水量低,质外体途径阻力大,导致非结构阻力;随着压力的升高,细胞壁空间含水量增大,质外体途径导度增大,减小甚至可以消除非结构阻力,降压法可以使根系快速复水,消除传统方法因长时间复水所致根结构的改变。建议用降压法测定根系导水率。     

草地早熟禾草坪土壤水分动态与根系生长分布

对草地早熟禾草坪土壤水分动态和根系生长发育状况进行研究,结果发现不同土壤层次水分变化有所不同,0～15cm变化最大,15～30cm次之,30cm以下土层水分变化不大;草地早熟禾的根系生长呈现双峰曲线模式,5月中旬和8月中下旬总根量处于峰值;其主体根系主要分布在0～30cm土层内,占总根量的85%以上;根重密度随土层深度呈指数衰减关系,0～30cm土层下降幅度较大,30cm以下土层根重密度相差不大;在0～30cm土层内不同层次根量占总根量的比例在不同时期亦有差异,春秋季节10～20cm和20～30cm土层内根量比例较大,说明此时期主体根系分布在较深的土层;综合分析认为草地早熟禾草坪主要利用土壤浅层水分,在降雨较少的春秋季节,根系较深,适宜深层灌溉,在降雨频繁的夏季,根系较浅,适宜浅层灌溉。     

软腐白菜细菌群落结构多样性与生长环境的相关性

[目的]通过对比分析不同生境白菜软腐病变组织与根系土壤相关细菌的群落结构,探讨白菜软腐细菌种群的多样性,以及与生境土壤细菌种群的相关性.[方法]样品采自河南省2个不同生态型白菜田,以成熟白菜软腐组织及病株根系土壤为目标,利用模拟原环境的培养基成分和条件,对样品中的细菌进行高通量分离培养和细胞16S rRNA基因序列比对分析,获得各样品细菌种群结构及其丰度,进而对各样品的优势菌群进行对比分析.[结果]两种不同生境白菜软腐组织细菌总量M05T为4.0×l0s cell/g、Q2T为1.2×1011 cell/g,分别获得纯菌56株和85株.M05T优势菌为萎蔫短小杆菌萎蔫亚种(Curtobacterium flaccunfaciens pv.Flaccumfaciens);Q2T优势菌为假单胞菌(Pseudomonas spp.)(柄木槿假单胞菌(P.hibiscicola)、台湾假单胞菌(P.taiwanensis)、托木尔假单胞菌(P.tuomuerensis)、莫塞尔假单胞菌(P.mosselii)).根系土壤细菌总量M05S为2.7 × 105 cell/g、Q2S为6.2 × 107 cell/g,分别获得纯菌36株和70株.M05S优势菌为巨大芽胞杆菌(Bacillus megatherium);Q2S优势菌为假单胞菌(Pseudomonas spp.)(香鱼假单胞菌(P.plecoglossicida)、栖木槿假单胞菌(P.hibiscicola)、类黄色假单胞菌(P.parafulva)、蒙氏假单胞菌(P.monteilii)、膝形假单胞菌(P.geniculata)).[结论]依据不同生境的白菜软腐组织和根系土壤细菌群落结构对比分析,认为白菜软腐菌可能具有多样性和多种致病来源,本研究为软腐病多种防治措施的制定提供基础研究和菌种资源.     

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。     

不同磷水平下玉米-大豆间作系统根系形态变化

本研究通过盆栽试验,探讨不同磷水平(0、50、100 mg P2O5·kg-1,分别用P0、P50、P100表示)下玉米与大豆间作系统根系形态的变化及其与磷吸收的关系,以明确玉米-大豆间作系统促进磷吸收的作用机制.结果 表明:不同磷水平下,间作显著改变了玉米和大豆的根系形态参数,提高了大豆根冠比.与单作模式相比,间作使...     

不同耐性水稻幼苗根系对镉胁迫的形态及生理响应

采用水培试验,以两个耐镉性不同的水稻品种为材料,研究了不同浓度镉胁迫对水稻幼苗根系形态、根系活力、游离脯氨酸含量及抗氧化酶活性的影响。结果表明:低于5 μmol/L Cd胁迫对2个水稻品种总根长、根表面积、根体积、根干重、根系活力无明显影响,在1 μmol/L Cd时,甚至起促进作用。随Cd浓度增加表现出一定的抑制效应,秀水63在10 μmol/L Cd胁迫下根系形态、根系活力明显受到抑制,而秀水09在25 μmol/L Cd胁迫下明显受抑。随Cd胁迫浓度的增加,游离脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性均呈上升趋势,两品种相比,秀水09的游离脯氨酸含量、SOD和POD增幅大于秀水63,而MDA含量增幅小于秀水63;过氧化氢酶(CAT)活性变化表现为先上升后下降,10-100 μmol/L Cd胁迫下秀水63根系中CAT活性明显低于秀水09。总之,水稻对Cd毒害响应存在明显的品种差异,且Cd胁迫下根系生理响应的差异是品种间耐性差异的重要原因之一。     

蒸腾作用及根系特征对不同品种油菜吸收镉的影响

采用营养液培养试验研究了12个油菜品种地上部的镉含量、蒸腾速率和根系形态特征(根长、根表面积、根体积),并对不同品种油菜地上部镉含量与蒸腾速率和根系形态特征进行了相关分析。结果表明:不同品种油菜对镉的吸收累积有显著差异,油菜地上部镉含量以鲜质量计为1.8～4.4mg·kg-1,相差1.5倍,同时不同品种油菜的蒸腾速率与根系形态均存在显著性差异;蒸腾速率和根表面积、根体积均与不同油菜品种地上部镉浓度、吸镉总量呈显著正相关(P0.01),根长只与油菜吸镉总量呈显著正相关,表明高的蒸腾强度和发达的根系均能促进油菜地上部镉的累积量。     

根系分泌物介导下植物-土壤-微生物互作关系研究进展与展望

根系分泌物是植物与土壤进行物质交换和信息传递的重要载体物质, 是植物响应外界胁迫的重要途径, 是构成植物不同根际微生态特征的关键因素, 也是根际对话的主要调控者。根系分泌物对于生物地球化学循环、根际生态过程调控、植物生长发育等均具有重要功能, 尤其是在调控根际微生态系统结构与功能方面发挥着重要作用, 调节着植物-植物、植物-微生物、微生物-微生物间复杂的互作过程。植物化感作用、作物间套作、生物修复、生物入侵等都是现代农业生态学的研究热点, 它们都涉及十分复杂的根际生物学过程。越来越多的研究表明, 不论是同种植物还是不同种植物之间相互作用的正效应或是负效应, 都是由根系分泌物介导下的植物与特异微生物共同作用的结果。近年来, 随着现代生物技术的不断完善, 有关土壤这一“黑箱”的研究方法与技术取得了长足的进步, 尤其是各种宏组学技术(meta-omics technology), 如环境宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学、宏代谢组学等的问世, 极大地推进了人们对土壤生物世界的认知, 尤其是对植物地下部生物多样性和功能多样性的深层次剖析, 根际生物学特性的研究成果被广泛运用于指导生产实践。深入系统地研究根系分泌物介导下的植物-土壤-微生物的相互作用方式与机理, 对揭示土壤微生态系统功能、定向调控植物根际生物学过程、促进农业生产可持续发展等具有重要的指导意义。该文综述了根系分泌物的概念、组成及功能, 论述了根系分泌物介导下植物与细菌、真菌、土壤动物群之间的密切关系, 总结了探索根际生物学特性的各种研究技术及其优缺点, 并对该领域未来的研究方向进行了展望。