根际土壤通透性对玉米水分和养分吸收的影响

为改善作物根系生长微环境,探索根际土壤通透性对作物水分和养分吸收的影响,在3个灌溉水平下（灌水量分别为每次600、400和200 ml）,采用盆栽玉米不通气、每隔2 d通1次气、每隔4 d通1次气等处理方法,研究了根际土壤通透性对盆栽玉米生理指标及水分和养分吸收的影响.结果表明：在相同灌水条件下,通气处理促进了玉米株高、叶面积的增长,提高了叶绿素含量;促进了玉米对土壤养分的吸收;显著提高了玉米的根系活力,灌水量为每次600 ml时,拔节期每隔4 d通气处理的玉米根系活力最大（8.24 mg·g^-1·h^-1）,较不通气处理（4.94 mg·g^-1·h^-1）提高了66.7%;根际土壤通气处理对盆栽玉米蒸腾的影响不显著,说明根际通气可提高玉米对水分与养分的吸收利用效率,促进植株生长发育.     

水稻根系在根袋处理条件下对氮养分的反应

通过大田试验对 1 0个水稻品种根系与产量的关系研究表明 ,抽穗期和成熟期根冠比与产量呈极显著的负相关关系 ,相关系数分别为 - 0 .861 6和 - 0 .8889。随之在大田试验基础上选择根冠比大的品种粳籼89,设计水分和养分能自由通过 ,而根系不能穿过的根袋 ,根袋从小到大不同 ,以便产生不同大小的水稻植株根冠比。通过水培实验研究在根袋处理后对不同养分条件的反应。水培液设 3种氮素养分水平 ,即2 0 mg/kg,40 mg/kg,60 mg/kg。结果表明 ,在不同氮素养分条件下 ,经过根袋处理后在抽穗期根系干重都有下降趋势 ,根冠比显著降低 ,而根系活性吸收面积在抽穗期有不同程度的增加 ,茎鞘贮存性碳水化合物含量明显增加 ,叶绿素含量则无明显影响。在抽穗期较大的根袋处理根系总吸收面积、活跃吸收面积及所占比例与对照相比增加效果较为明显 ,而较小的根袋处理根系吸收的能力降低 ,根系吸收能力大小顺序为 :大袋 >中袋 >对照 >小袋。随养分浓度的增加 ,不同根袋处理在抽穗期的根系总吸收面积和活跃吸收面积有下降的趋势。较大的根袋处理在 2 0 mg/kg和 60 mg/kg氮素养分条件下能适当减少根系直径 ,增强根系的活性吸收比例 ,从而提高根系的活力 ;但在成熟期根袋处理对根系的活性吸收无明显影响     

硝态氮（NO3^—）对水稻侧根生长及其氮吸收的影响

侧根是植物吸收利用土壤养分的重要器官 ,其生长发育受内部遗传因子和外部环境矿质养分的影响。通过琼脂分层培养发现 :局部供应NO-3 可以诱导水稻 (OryzasativaL .)主根或不定根上侧根的生长。为研究旱种条件下NO-3 对水稻侧根发育及其N吸收的影响 ,设置了 3个蛭石培养实验 :分根处理、全株缺N、全株供N处理。分根处理 (一半根系供应 3mmol/LKNO3,另一半根系供应 3mmol/LKCl)结果表明 :局部供应NO-3 能够促进水稻侧根生长。而在全株处理下 ,N饥饿诱导了侧根的伸长。水稻根系对NO-3 的这两种反应都存在着显著的基因型差异。同时对地上部N浓度、可溶性总糖含量及N含量分析表明 ,这些生理指标在分根处理与全株加N处理中的差异均不显著 ,表明分根处理也能基本满足植株正常生长对N的需求。在分根处理中 ,水稻的N含量与分根处理中供N一侧的平均侧根长度存在显著正相关 ,这表明在养分不均一的介质中 ,侧根长度对水稻N素吸收具有十分重要的作用。而在N素充足的条件下 ,两者之间的相关性并不显著 ,这暗示在养分充足的环境下 ,侧根长度可能并不是决定根系吸收N素的主要因素     

硝态氮(NO-3)对水稻侧根生长及其氮吸收的影响

侧根是植物吸收利用土壤养分的重要器官,其生长发育受内部遗传因子和外部环境矿质养分的影响.通过琼脂分层培养发现:局部供应NO-3可以诱导水稻( Oryza sativa L.)主根或不定根上侧根的生长.为研究旱种条件下NO-3对水稻侧根发育及其N吸收的影响,设置了3个蛭石培养实验:分根处理、全株缺N、全株供N处理.分根处理(一半根系供应3 mmol/L KNO3,另一半根系供应3 mmol/L KCl)结果表明:局部供应NO-3 能够促进水稻侧根生长.而在全株处理下,N饥饿诱导了侧根的伸长.水稻根系对NO-3的这两种反应都存在着显著的基因型差异.同时对地上部N浓度、可溶性总糖含量及N含量分析表明,这些生理指标在分根处理与全株加N处理中的差异均不显著,表明分根处理也能基本满足植株正常生长对N的需求.在分根处理中,水稻的N含量与分根处理中供N一侧的平均侧根长度存在显著正相关,这表明在养分不均一的介质中,侧根长度对水稻N素吸收具有十分重要的作用.而在N素充足的条件下,两者之间的相关性并不显著,这暗示在养分充足的环境下,侧根长度可能并不是决定根系吸收N素的主要因素.     

增温、施肥与种内竞争的交互作用对云杉根系属性的影响

增温、施肥与种内竞争的交互作用对云杉根系属性的影响 物种竞争、气温和土壤养分是青藏高原东部高寒地区影响树木生长的重要因素。虽然已开展了大量关于物种竞争、气温、施肥单因素对树木生长的影响研究,但关于这三者的交互作用对根系生长的影响还知之甚少。因此,本研究拟通过测量根系属性(细根长、根表面积、比根长、比表面积、根尖数、根系分支数等)、根生物量,以及根系养分吸收,研究施肥和增温对物种竞争的影响,并进一步探讨施肥、增温与物种竞争的交互作用对云杉(Picea asperata)生长的影响机制以及所采取的适应策略。研究结果表明,增温、施肥和竞争均提高了细根的氮、钾浓度,但并未影响细根生物量和根长、根表面积、根尖数和根分支数等根系特征。然而,无论是增温、施肥,或是它们的联合作用,与物种竞争进行交互时,均增加了根长、根表面积、根尖数、根系分支数和养分吸收。此外,施肥降低了根比表面积、比根长和单位面积的根尖数和根分支数,增温和竞争的交互作用使根比表面积、比根长下降,其他参数不受温度和竞争的影响。该结果表明,云杉在物种竞争、气候变暖、施肥及其交互作用下保持着保守的营养策略。该研究加强了对树木应对全球变化的生理和生态适应性的理解。     

湿地植物根表的铁锰氧化物膜

湿地植物根系具有泌氧能力 ,使其根表及根际微环境呈氧化状态。因而 ,土壤溶液中一些还原性物质被氧化 ,如 Fe2 ,Mn2 ,形成的氧化物呈红色或红棕色胶膜状包裹在根表 ,称为铁锰氧化物膜。铁锰氧化物膜及其根际微环境是湿地植物根系吸收养分和污染物的门户 ,势必会影响这些物质的吸收。主要综述了铁锰氧化物膜的形成和组成 ,以及根表形成的氧化物膜的生态效应 ,也就是氧化物胶膜对植物根系吸收外部介质中的养分及污染物质——重金属离子的影响     

土壤养分空间异质性与植物根系的觅食反应

植物在长期进化过程中,为了最大限度地获取土壤资源,对养分的空间异质性产生各种可塑性反应．包括形态可塑性、生理可塑性、菌根可塑性等．许多植物种的根系在养分丰富的斑块中大量增生,增生程度种间差异较大,并受斑块属性(斑块大小、养分浓度)、营养元素种类和养分总体供应状况的影响．植物还通过调整富养斑块中细根的直径、分枝角、节问距以及空间构型来实现斑块养分的高效利用．根系的生理可塑性及菌根可塑性可能在一定程度上影响其形态可塑性．生理可塑性表现为处于不同养分斑块上的根系迅速调整其养分吸收速率,从而增加单位根系的养分吸收,对在时间上和空间上变化频繁的空间异质性土壤养分的利用具有重要意义,可在一定程度上弥补根系增生反应的不足．菌根可塑性目前研究较少,一些植物种的菌根代替细根实现在富养斑块中的增生．菌根增生的碳投入养分吸收效率较高、根系增生对增加养分吸收的作用较复杂,取决于养分离子在土壤中的移动性能以及是否存在竞争植物;对植物生长(竞争能力)的作用因种而异,一些敏感种由此获得生长效益,而其它一些植物种受影响较小．植物个体对土壤养分空间异质性反应能力和生长差异,影响其在群落中的地位和命运,最终影响群落组成及其结构．     

根际高温对植物生长和代谢的影响综述

根系作为植株吸收、运输水分和养分的主要器官,其代谢直接影响植株地上部的生长和产量。适宜、稳定的根际温度是植物根系生长和代谢的重要保证。炎热夏季导致的根际高温逆境往往是影响作物生长和产量的一个重要原因。本文在阐明根际高温概念的基础上,综述了根际高温对植株生长方面的影响,分析了根际高温对植株体内水分关系、光合作用和干物质生产、呼吸作用和矿质吸收、根系激素代谢和抗逆酶系统等方面的影响,并指出了今后该领域需进一步研究的问题和控制根际高温的应用前景。     

种间互作和施氮对蚕豆/玉米间作生态系统地上部和地下部生长的影响

为河西走廊绿洲灌区豆科/禾本科间作体系的养分管理提供科学依据,于2007年在武威绿洲农业试验站应用田间原位根系行分隔技术研究了蚕豆/玉米种间互作和施氮对玉米抽雄期的根系空间分布、根系形态和作物地上部生长的影响。研究结果表明:种间互作和施氮均增加了玉米和蚕豆在纵向和横向两个尺度上的根重密度、根长密度、根表面积、根系体积。根长密度和根表面积与两种作物产量和氮素吸收均呈正相关,而与蚕豆的根瘤重呈负相关;抽雄期的土壤含水量与玉米产量和养分吸收呈显著的负相关。玉米根系可以占据蚕豆地下部空间,但蚕豆的根却较少到间作玉米的地下部空间,也就是间作后增加了玉米根系水平尺度的生态位。蚕豆和玉米根系主要分布分别在0-40 cm浅土层和0-60 cm 土层,且间作玉米根系在60-120 cm比单作和分隔的多。因此,种间互作和施氮扩大了两作物根系纵向和横向的空间生态位,改变了作物根系形态,即扩展了两者水分和养分吸收的生态位,增加了作物吸收养分的有效空间,从而提高了间作生态系统的生产力。     

植物根系养分捕获塑性与根竞争

为了更有效地从土壤中获取养分, 植物根系在长期的进化与适应中产生了一系列塑性反应, 以响应自然界中广泛存在的时空异质性。同时, 植物根系的养分吸收也要面对来自种内和种间的竞争。多种因素都会影响植物根竞争的结果, 包括养分条件、养分异质性的程度、根系塑性的表达等。竞争会改变植物根系的塑性反应, 比如影响植物根系的空间分布; 植物根系塑性程度差异也会影响竞争。已有研究发现根系具有高形态塑性和高生理塑性的植物在长期竞争过程中会占据优势。由于不同物种根系塑性的差异, 固定的对待竞争的反应模式在植物根系中可能并不存在, 其响应随竞争物种以及土壤环境因素的变化而变化。此外, 随着时间变化, 根系塑性的反应及其重要性也会随之改变。植物对竞争的反应可能与竞争个体之间的亲缘关系有关, 有研究表明亲缘关系近的植物可能倾向于减小彼此之间的竞争。根竞争对植物的生存非常重要, 但目前还没有研究综合考虑植物的各种塑性在根竞争中的作用。另外根竞争对群落结构的影响尚待深入的研究。     

干旱下植物激素影响作物根系发育的研究进展

植物激素是指在植物体内某些部位合成、可被运输到其他部位调控植物生长发育的微量有机物质,在植物生命活动中发挥重要作用。根系是作物吸收水分和养分的重要器官,其形态决定了作物获得养分和水分的能力。作物发达的根系与其抵抗干旱环境胁迫息息相关,而植物激素在作物根系发育中发挥关键作用,因此深入了解干旱胁迫下植物激素对作物根系发育的影响对农业的安全生产是至关重要的。本文就干旱胁迫下植物激素如何调控及不同激素协同调控作物根系生长发育的研究进行了概述,并讨论了激素在作物抗旱上应用的意义及将来可能开展的研究方向。     

植物根系向地性感应的分子机理与养分吸收

植物根系向地性是决定根系空间生长趋势的主要因素之一, 对于养分吸收具有重要影响。认识根系向地性感应和根系生长变化的分子机理及其与养分吸收的关系, 可为遗传改良根系性状、提高植物养分吸收效率提供理论依据。本文从重力感应、信号转导和生长素非对称分布等方面总结了植物根系向地性感应的分子机理, 探讨了根系在养分胁迫下(特别是磷胁迫下)向地性变化的生理基础及其与养分吸收(特别是磷吸收)的关系, 最后对根系向地性研究的若干问题进行了展望。     

水稻根系泌氧对土壤微生物区系及氮素矿化影响的研究进展

根系泌氧(radial oxygen loss,ROL)是水稻在长期淹水状况下从土壤中有效获得养分的重要机制之一,对水稻的生长发育具有重要意义。近年来,研究人员发现并阐明了水稻根系泌氧对于包括厌氧菌、好氧菌及兼性厌氧菌在内的土壤微生物种群数量和种群多样性的影响;大量研究也报道了根系泌氧能促进水稻根际土壤中有机氮的矿化。土壤有机氮矿化与土壤中的微生物区系密切相关,二者之间的相互作用进一步促进水稻对氮素营养的吸收与代谢。本文就水稻根系泌氧对土壤微生物区系和有机质矿化作用的影响进行综述,系统介绍了水稻根系泌氧可能的机理、对微生物区系的影响以及对有机氮矿化的促进作用,提出了目前水稻根系泌氧研究所面临的问题,并展望了水稻根系泌氧的研究前景。     

植物根系向地性感应的分子机理与养分吸收

植物根系向地性是决定根系空间生长趋势的主要因素之一,对于养分吸收具有重要影响.认识根系向地性感应和根系生长变化的分子机理及其与养分吸收的关系,可为遗传改良根系性状、提高植物养分吸收效率提供理论依据.本文从重力感应、信号转导和生长素非对称分布等方面总结了植物根系向地性感应的分子机理,探讨了根系在养分胁迫下(特别是磷胁迫下)向地性变化的生理基础及其与养分吸收(特别是磷吸收)的关系,最后对根系向地性研究的若干问题进行了展望.     

植物根构型的定量分析

植物根系具有锚定植株、吸收和运输土壤中的水分及养分、合成和贮藏营养物质等重要功能。根构型是根系在土壤中的空间造型和分布。对植物根构型进行定量分析,有助于人们了解根系结构和根系功能在生态系统中的重要作用。本文对植物根构型的概念及其定量分析研究进展进行了概述,并介绍了植物根构型的主要研究方法和定量分析技术。     

植物根构型的定量分析

植物根系具有锚定植株、吸收和运输土壤中的水分及养分、合成和贮藏营养物质等重要功能。根构型是根系在土壤中的空间造型和分布。对植物根构型进行定量分析, 有助于人们了解根系结构和根系功能在生态系统中的重要作用。本文对植物根构型的概念及其定量分析研究进展进行了概述, 并介绍了植物根构型的主要研究方法和定量分析技术。     

根土空间对高粱根系生理特性及产量的影响

采用尼龙袋（允许水分和养分自由通过）装土栽培作物的方法,研究了根系生长空间对高粱根系生理特性及产量的影响.结果表明,限制根系生长空间影响了高粱的生长,不同程度地降低了高粱的株高、叶面积、花后旗叶SOD及POD活性、总根长、根系吸收面积、根系与地上部干重、养分吸收量及最终产量,但增加了根系活力及活性吸收面积占总吸收面积的百分数.施肥有利于改善高粱根系在空间胁迫下的生长,增加根系吸收面积和活力,促进根系对养分的吸收,在一定程度上延缓根系生长空间不足所造成的不良影响.     

磷用量对烤烟根系及其与地上部关系的影响

以‘豫烟10号’为材料,研究大田生育期内不同磷肥用量对烤烟根干质量等根系指标的影响,以及根系和地上部物质分配、矿质营养积累的差异.结果表明:施磷能显著促进烤烟根系发育和干物质向地上部的分配,30 kg P2O5·hm-2处理烟株具有最大的根干质量、根体积、根系活力和最小的根冠比.烤烟根系和叶片对养分的最大积累速率依次出现在移栽后57～66 d和44～55 d,施磷不仅能促进烟株对养分的吸收,使养分最大积累速率提早出现,而且能显著促进烟株地上部的养分积累,但当施磷量超过30 kg P2O5·hm-2时,上述促进作用反而减弱.在生产上应合理施磷,以提高烟叶品质.     

异质养分环境中一年生分蘖草本黍根系的生长特征

为揭示黍（Panicum miliaceum L.)根系对异质养分环境的生长反应,作研究了黍根系从起始斑块向目标斑块水平生长时,时始斑块和目标斑块养分水平根生长的影响,就低养分起始珏块而言,粗根生物量,粗根长度,粗根表面积和细极长度在高养分目标斑块中的分配比例均小于其在低养分目标斑块中的分配比例,而细根长度及其密度,细根表面积指及其密度的变化恰好相反,就高养分起始斑块而言,高养分目标斑块的细根长度,细根长度密度,细根表面积指数和细根表面积密均不于低养分目标斑块,而粗根对目标斑块中养分状的反应不明显。当黍根系从桢的起始斑块进入不同的目标斑块后,目标斑块的养分状况对细根生物量及其分配无影响,而显影响细根长度和表现积,这指示细根是通过长度和表面积可塑性而不是生物量变化响应目标斑块中的养分差异。     

长期淹水环境下河竹鞭根系统形态、生物量和养分的适应性调节

为揭示长期淹水环境下基于形态、生物量和养分的河竹鞭根系统的生长策略,为河竹在水湿地和江河湖库消落带植被恢复中的应用提供参考,调查测定了人工喷灌供水和淹水处理3、6、12个月的河竹一年生竹鞭及其根系的形态和生理生化指标,分析了河竹鞭和鞭根形态特征和生物量分配及鞭根系统的养分吸收与平衡.结果表明: 长期淹水对河竹鞭节长、鞭径和土中根根径并无明显影响.淹水3个月整体上对鞭的形态特征影响小,水中翘鞭较少,但一定程度上抑制了根的生长.随着淹水时间的延长,水中鞭、根大量生长,同时促进了土中鞭、根的生长,但土中、水中鞭生物量和土中根生物量占总生物量的比例变化并不明显,而水中根生物量/总生物量和水中根生物量/土中根生物量显著升高,体现出河竹可以通过鞭根系统的生长调节和生物量合理分配来逐步适应淹水环境.长期淹水整体上降低了河竹土中根的根系活力,抑制了土中根对养分的吸收,但对土中根养分化学计量比的影响较小,而使水中根的根系活力显著增强,养分化学计量比产生明显的适应性调节,N/P升高,N/K和P/K降低.水中根不仅起到氧气吸收功能,还具有较强的养分吸收功能.这是河竹有效适应淹水环境的生长策略之一.