试论麦类作物非水力根信号与生活史对策

从植物非水力根信号的生理调节作用和生活史进化解度看,在水分亏缺条件下,自然选择会导致植物产生大量根系以增加对水分的竞争能力,而浅根系则可在干旱来临时,以快速反应的根信号来调节和平衡植株水分状况,度过干旱时期。但是,自然选择压力下的植物特征往往不利于作物籽粒产量这一种群水平上的属性的改善。作物产量的提高过程是一个不断加强的人工选择过程。在作物生产中,作物水环境得到了改善,强大的多年生竞争者基本消失,     

植物的冗余及其生态学意义I.大型水生植物生长冗余研究

通过水生群落中常见优势种凤眼莲(Eichhorniacrassipes)根系的去除实验证明了生长冗余的存在,并在此基础上对大型水生植物的竞争力、"浮游生物的悖论"及水生群落稳定性的产生与维持作了新的阐述.根系去除实验表明群体中凤眼莲植株的根系生长冗余较单株生长时为多;这些冗余根系的去除不会对整个植株的生长发育产生明显影响;群体中植株根系冗余能够加强植株的竞争能力.生长冗余以及建立在生长冗余基础上的更高层次的冗余结构与生物多样性具有一定的相关性,也是生物进化中自然选择的真正对象.据此提出了"进化在生物多样性的基础上进行"的新看法.     

植物的冗余及其生态学意义 Ⅰ.大型水生植物生长冗余研究

通过水生群落中常见优势种凤眼莲（Eichhornia crassipes)根系的去除实验证明了生长冗余的存在,并在此基础上对大型水生植物的竞争力、“浮游生物的悖论”及水生群落稳定性的产生与维持作了新的阐述,根系去除实验表明：群体中凤眼莲植株的根系生长冗余较单株生长时为多;这些冗余根系的去除不会对整个植株的生长发育产生明显影响;群体中植株根系冗余能够加强植株的竞争能力,生长冗余以及建立在生长冗余基础上的更高层次的冗余结构与生物多样性具有一定的相关性,也是生物进化中自然选择的真正对象,据此提出了“进化在生物多样化的基础上进行”的新看法。     

作物生产是一个种群过程

从分析自然选择和人工选择在目标和方向上的重大差异入手,指出自然选择的核心是生存竞争,其结果产生个体优势;人工选择的方向是群体优势,其目标是获得较高的经济产量。作物是典型的人工选择的产物,研究作物的生产过程就庆当以降低个体的竞争能力和提高繁殖分配为主,据此,对小麦植株高度,根系特征以及种群生态学在农业中的应用进行了讨论     

冬季作物种植对双季稻根系酶活性及形态指标的影响

基于湖南长沙7a定位试验,以冬闲为对照,研究了冬种马铃薯、紫云英及油菜为前茬作物对早、晚稻根系酶活性、形态指标及产量的影响.结果表明,与冬闲相比,冬种作物后早、晚稻根系丙二醛(MDA)含量增加,但其根系的活性氧清除能力更强(SOD、POD和CAT活性高),能够在一定程度上缓解膜脂过氧化作用带来的伤害;冬种不同作物对早晚稻根系形态的影响表现不一.冬种马铃薯和紫云英处理在早稻生育后期的根系优势明显,并能在一定程度上促进晚稻根系生长,双季稻总产量较对照分别增加6.29％和7.76％,而冬种油菜抑制了晚稻根系生长,导致晚稻产量及双季稻总产分别降低6.31％和1.96％;相关性分析表明,灌浆期较高的根长、根数、根体积和根表面积是冬种作物改善双季稻产量的主要原因.综合来看,冬种马铃薯和紫云英对于促进双季稻根系生长,提高稻谷产量具有重要作用,而冬种油菜则不利于提高双季稻的稻谷生产力.     

生长的冗余—作物对于虫害超越补偿作用的一种解释

本文阐述了作物在株高、叶面积、分枝或分蘖数、繁殖器官数量、生育期长度及生物产量对经济产量的比例等方面常存在大量冗余。这种冗余随着辅助能量输入的增加而增大。生长冗余本是生物适应波动环境的一种生态对策,以便增大稳定性,减小绝种的风险。但当环境条件改善或经人类支持与保护后,作物的这种固有的冗余特性变成了一种浪费和负担,对高产不利。通过栽培或育种手段减少冗余便可高产。在一些情形下,昆虫取食能减少作物的冗余。这便是作物对虫害的超越补偿的基本原因。     

旱地小麦理想株型与生长冗余

自1968年Donald提出作物理想株型(ideotype)以来,众多学者在如何减少生长冗余、塑造理想株型方面做了大量努力,在旱地小麦育种策略和栽培管理模式创新方面取得了一定进展。而该方面的进展有限,不同领域的研究者对理想株型和生长冗余的认识存在严重分歧。综述了近年来旱地小麦理想株型研究进展,以过去20年黄土高原雨养农业区的观测数据为主进行了集成分析,将产量分别与根系生物量、地上生物量和株高等指标进行回归分析,勾画了旱地小麦在根系、茎秆和分蘖等器官中生长冗余的演变趋势,对生长冗余产生的生态学机制展开了分析,并对理想株型与生长冗余的互作关系进行了讨论。已有的研究进展表明,旱地小麦理想株型演变是一个不断消减生长冗余,但又无法完全消除冗余的复杂过程,一定程度的冗余存在是理想株型发生的物质基础。旱地小麦理想株型育种必须以基因型和环境互作关系为基础,通过减少个体间的竞争强度和个体大小不整齐性,促进物质和能量更多地向籽粒迁移,最终提高种群产量。综上所述,旱地小麦理想株型选择需建立在生长冗余理论基础上,根据生态学基本原理对基因型和表现型进行耦合分析与选择权衡。     

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。     

半干旱地区春小麦根系形态特征与生长冗余的初步研究

以半干旱地区6个不同年代春小麦品种为材料,对各品种苗期种子根系的数量、形态特征进行了比较研究,分析了这些指标与作物抗旱高产的关系。结果表明,黄土高原半干旱地区春小麦品种在根系生长上存在着对产量不利的冗余。在以提高产量潜力为宗旨的品种更新替代过程中,不同年代春小麦品种随着年代推进逐渐呈现出根条数和根长减小、根活性吸收面积比增加、种子根中央大导管直径减小的趋势。这些特点使得现代春小麦品种在早期营养生长过程中能够节约用水而保留一定土壤水分以满足花期和灌浆期水分需求,因而提高了作物产量。     

EMS和^60Co对海甘蓝种子萌发及其M1代农艺性状的影响

用ＥＭＳ及＾６０Ｃｏ处理海甘蓝种子,对其萌发种子细胞内呼吸代谢有明显的影响。低浓度的ＥＭＳ或低剂量的＾６０Ｃｏ刺激呼吸,可提高抗坏血酸氧化酶和过氧化物酶的活性,促进种子的萌发和幼苗的生长。较高剂量的ＥＭＳ和＾６０Ｃｏ抑制呼吸,与之有关的抗坏血酸氧化酶和过氧化物酶的活性,种子发芽势和发芽率、幼苗生长高度和根系活力等随之下降,用不同剂量的ＥＭＳ和＾６０Ｃｏ处理海甘蓝种子,对Ｍ１代的产量和抗病性等有一定     

冗余理论及其在农业生态系统管理中的应用

冗余理论是20世纪90年代发展起来的一个生态学理论.本文扼要介绍了冗余的概念、冗余假说和冗余度的含义,对近年来国内外物种冗余、层次冗余、基因冗余和生长冗余等有关冗余理论和方法的研究进展作了简要回顾和分析.在此基础上,提出了农作物最佳生长冗余度假说：在一定的栽培管理条件下,农作物存在着一个与最高产量相对应的生长冗余度（最佳生长冗余度）,在生产中,如果能通过各种栽培管理措施使农作物的生长冗余度达到最佳值,就能获得高产.用水稻高产栽培实例,对这一假说作了分析和验证.     

调亏灌水和分蘖干扰对冬小麦生长的补偿效应

为探索抑制个体功能的生长冗余以实现群体性能优化并挖掘作物高产潜力的途径,通过桶栽试验,选择分蘖能力中等的小偃22号和分蘖能力较强的郑麦7698,对比研究2种灌水模式（全生育期充分灌水和分生育期调亏灌水）和3种分蘖干扰（从拔节期开始去除所有小分蘖,仅保留主茎和1个大分蘖;抽穗期去除所有无效分蘖;以不作任何干扰为对照）,来模拟不同水分供应和不可预测干扰对冬小麦生理生长、产量和水分利用效率的补偿机制.结果表明： 2个冬小麦品种均存在生长冗余.与小偃22号相比,郑麦7698有效分蘖数较高,但穗部性状较差.调亏灌水和抽穗期去除无效分蘖均可减少生长冗余,弱化竞争能力,改变源 库关系,提高资源分配.但冗余消除过度（拔节期干扰）则会破坏植株固有的根冠平衡和功能结构,导致生长的不足补偿.与对照相比,调亏灌水联合抽穗期去除无效分蘖可在时空尺度上充分开发和利用作物自身调控潜力实现补偿生长,在不显著影响籽粒产量的同时可提高水分利用效率20.4%～25.4%,是适宜的减冗增效措施.     

断根对冬小麦竞争能力与产量的影响

 采用简化的deWit替代系列法研究了盆栽冬小麦‘长武135’（Triticum aestivum cv. Changwu 135）在拔节初期断根对冬小麦根冠关系、竞争能力及其与产量性状的关系。无论干旱或湿润，单栽条件下断根降低了小麦的根冠比，在混栽条件下，断根小麦的相对穗重和相对地上部生物量均显著低于未断根小麦，说明断根降低了小麦的竞争能力。根冠比越大竞争能力越强，即作物的竞争能力与根冠比存在正相关关系。单栽湿润条件,断根降低了小麦的穗重和籽粒产量，而在中等干旱条件下，断根小麦穗重和籽粒产量高于未断根小麦 。说明在水资源充分的条件下，较高的作物个体竞争能力则具有较高的生产能力，而在水资源有限的情况下，降低作物个体竞争能力反而提高了群体籽粒产量。     

三裂叶豚草的化感作用研究

 本文研究了在我国东北地区广泛蔓延的菊科杂草—三裂叶豚草(Ambrosia trifida)对大豆、玉米、小麦、水稻的化感作用(Allelopathy)。通过对三裂叶豚草的不同部位(挥发物、茎叶、根、根区土壤)的化感活性的研究,发现三裂叶豚草的挥发物和根区土壤对作物无明显的作用;茎叶部分的水浸液对实验作物的种子萌发和幼苗的幼根伸长有明显的抑制作用,同时使根系形态发生较大的变化;根的水浸液对作物的幼芽伸长有一定的促进作用。在上述的研究基础上,对不同的活性组分进行了GC、GC/MS分析．结果表明主要的化感成分可能为α-蒎烯、β-蒎烯、2-冰片烯、里那醇、冰片、4-萜品醇、樟脑、α-萜品醇、马鞭烯酮、橙花叔醇、法尼烯、勺叶桉醇等。由此我们分析三裂叶豚草主要是通过雨水淋溶的方式向周围环境释放化感物质,从而对其它植物产生影响,加强自身在自然界的竞争力。     

无机营养对春小麦抗旱适应性的影响

本文研究了无机营养对春小麦一些抗旱适应性的影响,主要包括:渗透调节的大小和变化过程、可溶性糖的积累、脯氨酸的积累、叶片导度的变化、离体叶片的失水速率、叶面积和耗水量的变化、根系生长和根/植冠值,并且分析了各个处理植株的水分利用效率(WUE)和产量的变异。认为,在干旱条件下,无机营养对于春小麦不同器官、不同生理功能,并不都具有一致的作用。有的利于提高植株的抗旱性,有的可以改变一些适应性产生的时间和发展过程,有的则不利于植株的抗旱性。通过综合分析,提出旱地施肥使作物增产的主要原因是,营养元素满足了作物生长所需,促进了根系发育,利于吸收水分、维持水分平衡和正常生理功能,但对作物自身的耐旱性并没有产生显著影响。     

渭北旱塬小麦的耗水特性与抗旱增产措施

本文系根据1981—1982年,作者在陕西省蒲城县建立了33个试验点的实验研究,结果表明：小麦整个生活期的耗水量界于303—476mm之间,每亩产量约为45—333公斤,水分利用效率为0.38—1.15。说明了小麦产量与耗水量或水分利用效率两者之间是密切相关的,而这又和小麦早春再生长以前的幼苗生长率之间成正相关。在非灌溉条件下,小麦的生长与产量显著地依赖于雨季保存在根层的土壤有效水。为了在不同的水分条件下提高旱地小麦生产力,本文介绍了能够促使小麦的根茎向较深的土层发展的措施,以提高抗旱能力。     

小麦根系对铝毒的反应及其与根细胞壁组分和细胞壁对铝的吸附-解吸性能的关系

研究了小麦根系对铝毒的反应与不同根段细胞壁的组分及细胞壁对铝的吸附解吸性能的关系。结果表明,30μmol/LAlCl3可迅速抑制根系伸长,在铝处理30h时其根长仅为对照的30.2%;小麦根系相对伸长率随着铝浓度的提高而急剧降低,30μmol/LAlCl3处理24h对根系伸长的抑制率高达70.9%。小麦根系中距根尖0~10mm根段的铝含量和细胞壁中果胶糖醛酸含量明显高于距根尖10~20mm根段;距根尖0~10mm根段细胞壁对铝的吸附量明显大于距根尖10~20mm根段,而前者吸附态铝的解吸率低于后者;铝浓度从10μmol/L提高到20μmol/L时细胞壁对铝的吸附量增加,但对铝的解吸没有明显影响。采用1.0mol/LNH3·H2O对细胞壁预处理2h降低果胶甲基酯化程度后,铝吸附量降低了20.9%,但对铝解吸率没有影响。由此可见,小麦根尖是铝毒的主要位点,细胞壁果胶含量和果胶甲基酯化程度对小麦不同根段细胞壁对铝的吸附、积累具有重要作用,铝与细胞壁的结合是根系对铝毒胁迫反应的重要原因。