桤柏混交林根系的研究

研究了桤柏混交林和柏木纯林的根系组成、根系形态特征和根量分布,并比较了这两种林型根系的生物量、生产力和氮元素在根库中的积累与分布规律。结果表明,不同物种、同一物种在不同林型中根系的重量、组成、形态和分布有较大差异。在桤柏混交林中,桤木根系分布线,侧根发达,细根相对比例少;柏木根系分布较深,在不同土层分布较均匀,吸收根和细根相对含量较高。与混交林相比,柏木纯林根系主要集中在０￣４０ｃｍ土层中,吸收根     

植物根系分泌物主要生态功能研究进展

根系分泌物在植物根系-土壤-微生物互作过程及其生态反馈机制中发挥重要作用。在植物根际复杂网络互作过程中, 根系分泌物被认为是“根际对话”的媒介, 其在调控植物适应微生境、缓解根际养分竞争及构建根际微生物群落结构方面意义重大。该文结合国内外该领域主要研究成果, 综述了根系分泌物对植物生长、土壤微生物特性及土壤养分循环的影响, 并展望了未来根系分泌物的研究方向。     

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.     

不同林龄胡杨克隆繁殖根系分布特征及其构型

以中龄林和成熟林胡杨为研究对象,采用挖剖面和根窗的方法,研究胡杨繁殖根系分布、根系构型,以及胡杨根蘖与繁殖根系构型之间的关系。结果表明:(1)细根(d<2 mm)的根长密度、根表面积密度,随深度增加呈现指数函数分布;(2)中龄林细根的根长密度、根表面积密度在0—90 cm各层都是显著大于成熟林的对应指标(P<0.05),成熟林的中等粗根(5 mm0.05),且两种林龄的一级侧根数、分枝角度亦无显著差异(P>0.05);(5)对比两种林龄不同根序上的根蘖芽发现,二级根上不定芽个数均是同组一级根上不定芽个数的3—4倍;基于以上对胡杨根系的功能权衡的分析,得出:细根对胡杨根系构型有重要的影响,在胡杨根系功能权衡中扮演重要角色。     

毛白杨人工林吸收根判定阈值对其空间分布特征的影响

通过林木根系研究中不同吸收根的判定标准下根系空间分布特征的差异对比,阐明根系分级标准对吸收根空间分布格局的影响,提升根系研究精度,明确林木根系有效“觅食”区域。在7年生毛白杨林分中于5株样树周围挖取780个土柱,选取根系形态指标：根系平均直径(RD)、根系表面积密度(RAD)、根长密度(RLD)和根系体积密度(RVD)研究其垂向与径向的分布动态,并分析不同吸收根判定标准对毛白杨细根空间分布以及各形态指标的影响。结果表明：选取2 mm作为吸收根判定标准确实会导致运输根被误判为吸收根,但其空间分布特征仍能反映吸收根的真实空间分布格局。而且在该判定标准下,判定标准对于实际的细根形态和空间分布情况是否会产生的影响由于监测指标的不同以及研究位置的变化而不同。其中RAD、RLD和RVD的空间分布特征基本相同,但RVD的差值比例远高于其他指标,且深土层的差值比例普遍高于浅土层。因此,以2 mm为吸收根判定标准时,选取RLD和RAD更能准确反映吸收根的真实空间分布格局,且该标准更适用于在进行相对较浅的土层中开展研究,采用2 mm为阈值划分吸收根研究细根垂直分布特征时建议以各形态指标在各个土层所占比例来...     

Research Advances in the Main Ecological Functions of Root Exudates

根系分泌物在植物根系-土壤-微生物互作过程及其生态反馈机制中发挥重要作用。在植物根际复杂网络互作过程中, 根系分泌物被认为是“根际对话”的媒介, 其在调控植物适应微生境、缓解根际养分竞争及构建根际微生物群落结构方面意义重大。该文结合国内外该领域主要研究成果, 综述了根系分泌物对植物生长、土壤微生物特性及土壤养分循环的影响, 并展望了未来根系分泌物的研究方向。     

隔沟交替灌溉条件下玉米根系形态性状及结构分布

为揭示根系对土壤环境的适应机制,研究了隔沟交替灌溉条件下玉米根系形态性状及结构分布。以垄位和坡位的玉米根系为研究对象,利用Minirhizotrons法研究了根系（活/死根）的长度、直径、体积、表面积、根尖数和径级变化及其与土壤水分、土温和水分利用效率（WUE）的相关关系。结果表明,对于活根,在坡位非灌水区域复水后根系平均直径减小,而根系日均生长速率、单位面积土壤根系体积密度、根尖数和表面积均增大,并随灌水区域土壤水分的消退逐渐减小;对于死根,在坡位非灌水区域复水后根系日均死亡速率、根系体积密度、根尖数和表面积变化均减小,其中根系死亡速率和死根直径随土壤水分的消退逐渐降低,而死根体积密度、根尖数和表面积分布随土壤水分降低呈增大趋势;在垄位,根系形态分布趋势与坡位一致,除根系直径与与坡位比较接近外,其他根系形态值均小于坡位。将根系分成4个径级区间分析根系的形态特征,结果表明在根系长度和体积密度分布中以2.5－4.5 mm径级的根系所占比例最大,在根尖数和根系表面积分布中以0.0－2.5 mm径级的根系为主。通过显著性相关分析,死根直径、体积密度、活根表面积等根系形态与土壤含水率、土壤温度和WUE间均存在显著或极显著的正相关关系,部分根系形态指标（如根系的生长速率、活根体积密度）只与坡位土壤含水量、土壤温度具有明显的相关性,表明隔沟交替灌溉对坡位根系形态的调控作用比垄位显著。     

水曲柳和落叶松人工林根系分解与养分释放

采用埋袋法对水曲柳和落叶松粗根(5～10 mm)、中根(2～5 mm)、细根(＜2 mm)的分解速率及其养分释放进行了为期2年的研究.结果表明,水曲柳粗根、中根和细根年分解系数分别为0.3649、0.4381和0.2720,落叶松依次分别为0.1967、0.1955和0.2464.通过养分分析发现,根系分解过程释放大量C和养分.分解150 d后,两树种所有级别根系的可溶性糖释放均超过90%.水曲柳粗根和中根K的释放均在40%左右,细根K的释放为71%,落叶松所有级别的根系K的释放均在95%以上.在根系分解第2年,两树种粗根和中根N的释放在50%左右波动,P在40%左右波动,两树种细根N和P的释放均达到60%.因此,根系分解在C和养分循环中起重要作用,如果将其忽略,土壤有机质和养分元素的循环将会被严重低估.     

梯田埂坎立地植物根系分布特征及其对土壤水分的影响

在标准株选择的基础上,采用整株挖掘法研究活性根的特征,采用旱季0～200cm土层土壤水分定点观测的方法观测土壤含水量,并籍此计算土壤水分相对亏缺值来描述梯田埂坎附近土壤水分的变化。研究显示,4个植物种在根系深度、生物量和根长分布、对土壤水分的影响方面具有不同的特征。柽柳根系深达757cm,根系生物量和根长在0～100cm土层范围内均匀减少。但粗根在整个根系中占支配地位,细根的生物量和根长主要集中在0～40cm土层中。杞柳根系分布在0～40cm土层中,占全部根系生物量的86．0％。但粗根占绝对优势。40cm以下土层中(杞柳根系分布的最大深度为305cm)根系生物量和根长逐渐下降,但细根长度超过粗根。杞柳的部分根系分布高于着生平面,而且这部分根系中细根占绝对优势。柠条的根系分布特征与杞柳相似,但粗根的比例大于杞柳。新疆杨根系分布较浅,最大深度仅为136cm。在0～40cm土层中,新疆杨根系生物量占总根系生物量的77．2％。60cm土层以下根系生物量急剧下降,根长在80cm以下同样急剧减少。在新疆杨的整个根系分布层中,虽然粗根在生物量上占优势,但细根长度远大于粗根。研究结果还显示,栽植不同植物种的埂坎附近水平范围内存在明显的土壤水分亏缺。柽柳埂坎、杞柳埂坎、拧条埂坎、新疆杨埂坎的水分亏缺范围分别为230cm,437cm,274cm和399cm。垂直范围内,在4个测点均有一个土壤水分从表层往下增加的土层,该层在30～70cm范围内变化,只是随距埂坎的距离和植物种不同而不同。增加层以下,土壤水分开始持续下降至70cm到200cm土层,具体的下降深度也因植物种和距埂坎的距离不同而不同。建议,(1)根系深、对土壤水分影响较小的柽柳是黄土高原地区较为理想的农林复合树种;(2)杞柳应栽植在梯田软硬埂的结合部,约在梯田埂坎高度的1／3到2／3处,并且采取及时平茬和秋粮作物配置的方法调控系统的竞争关系;(3)柠条可采取与杞柳相似的栽植和调控办法;(4)根系分布浅、对水分影响较大的新疆杨,除栽植在埂坎顶部外成活比较困难,不是合适的埂坎栽植树种。     

AM 真菌影响三叶草根系抗氧化酶活性的系统效应

本文对三叶草接种AM 真菌根内球囊霉, 用盆栽试验和分根试验测定根系的菌根侵染率和抗氧化酶活性, 研究AM 真菌对根系抗氧化酶活性的影响以及该影响的系统性。结果表明, 盆栽试验中接种根内球囊霉显著提高了根系中SOD、POD、CAT 的活性, 表明AM 真菌可以促进根系的抗氧化酶活性; 分根试验中一半根系接种了根内球囊霉的植株, 其另一半未接种的根系SOD、POD 活性也增加, 表明AM 真菌对根系抗氧化酶系统的促进具有系统效应。由于抗氧化酶系统是植物产生抗逆性的生理生化基础, 可以推测, AM 真菌对根系抗氧化酶活性的系统性提高有助于保护根系整体, 而非仅仅保护受侵染根段。     

基于根系发育分级的砂壤土下成熟林木根系构型分析

基于根系发育分级标准分析不同等级根系的形态特征和各级根系的生长发育策略, 可以为未来成熟林木根系预测和模型构建提供参考。该研究以30多年生的两个毛白杨(Populus tomentosa)和一个刺槐(Robinia pseudoacacia)的根系系统为研究对象, 通过全挖法获取研究材料, 以Rose (1983)提出的发育分级标准作为根系分级标准, 分析了不同等级根系的基径、根长、连结长度、根系数量等形态特征以及不同等级根系间的拓扑关系。研究结果表明: 1) 3个根系系统的修正拓扑指数q_a、q_b均接近于0, 拓扑指数TI均接近于0.5, 说明3个根系系统均呈现叉状分支; 3个根系系统垂直分布最深达到5.7-6.4 m, 水平分布最长达到7.6-13.5 m; 同一树种根系存在连生关系。2) 3个根系系统能够分支到7-8级根; 一级根基径和长度显著高于后几级根, 一级根基径是后几级根的5.79-36.92倍, 一级根长度是后几级根的1.45-9.11倍; 根系数量随着根系等级增加先增后减, 在三级根上达到最大值。3)在前三级根中, 各级根上的连结长度从根基到根尖变化不大, 说明子级根在母级根上分布均匀, 能够充分高效地吸收土壤资源。4)母级根对子级根的基径拟合线性方程斜率, 一级根最小(平均斜率0.15), 二级根和三级根的斜率相差不大(平均斜率0.34、0.35), 说明一级根优先发育自身直径, 达到锚固和支撑的作用, 二、三级根则会优先发育子级根, 通过不断增强子级根以达到高效占领土壤空间的目的。5)基径对长度的拟合线性方程斜率随着根系等级增加而增加(平均斜率从10.46增长至90.43), 说明高级别根系会倾向于发展根系长度来达到探索资源、拓展空间的目的。     

模拟边坡条件下常见护坡植物苗期根系构型特征

植物根系对提高边坡稳定性具有重要作用。采用喷播的方式在侵蚀槽中制备模拟石质边坡,植物生长6个月后采用全根挖掘和Win-RHIZO根系分析仪扫描相结合的方法,研究了模拟边坡条件下11种常见护坡植物苗期的根系构型特征。结果表明：紫花苜蓿根系生物量最大,柠条根系生物量最小,二者主根发达,仅分布在下坡方向。沙打旺、胡枝子、紫穗槐和欧李根系生物量、总根数、总基根数、总根长、总根表面积、总根体积均较大,在上坡方向和下坡方向分布均匀,拓扑指数介于0.53—0.61之间,为叉状分枝结构,根系固土护坡能力较强,可作为边坡生态修复工程的优选植物。根系生物量与根系表面积、根体积呈现显著的线性正相关关系(R²分别为0.68和0.80),拓扑指数与根系长度、根系表面积、总根数、总基根数呈现显著的指数负相关关系(R²分别为0.82、0.68、0.87、0.86),可为植物根系构型研究提供科学依据及理论支撑。     

蒙古栎、白桦根系分解及养分动态

采用埋袋法对蒙古栎(Quercus mongolica)、白桦(Betula platyphylla)两个树种粗根(>10 mm)、中粗根(5—10 mm)、中根(2—5 mm)和细根(<2 mm)的分解速率和养分动态进行研究。结果表明,根系的重量保持率随时间增加呈下降趋势,这种趋势可用Olson指数衰减模型来拟合,即:Xt/X0=e-kt(t为分解时间,X0为根系初始干重,Xt为分解t时间的残留干重,k为年分解系数),通过拟合计算出年分解系数k。在本研究中,蒙古栎粗根、中粗根、中根、细根的年分解系数分别为:0.2928、0.2562、0.2928、0.3660;白桦依次分别为:0.2196、0.3294、0.3660、0.4392,基本呈现随直径增加分解速率减小的趋势。根系分解过程中,两树种各径级均是N浓度增加,可溶性糖浓度减小。在根系分解的不同时期两树种各径级N表现出不同程度的释放或富集,没有明显的规律性;可溶性糖却一直处于释放状态。分解1a时间,蒙古栎各径级根系表现为释放N元素;白桦表现为细根和中根释放N元素,中粗根和粗根富集N元素。蒙古栎、白桦细根和中根可溶性糖的释放率达90%以上,中粗根和粗根的释放率达80%以上。     

酸枣根系空间分布特征对自然干旱梯度生境的适应

以烟台、石家庄、银川和吐鲁番四个地区自然干旱梯度条件下生长的酸枣植株为试验材料,对酸枣根系的次生木质部导管及不同径级根系的分布特征进行研究。结果表明:从烟台到吐鲁番,酸枣根次生木质部中导管数量逐渐增多,管径依次增大。酸枣细根(d≤2 mm)长度远远大于其它径级根系的长度。随着干旱程度的增加,垂直方向上,细根出现在较深的土层,水平方向上,酸枣根幅扩大到560 cm,在末端或者接近末端的地方出现较多的细根分支。随着干旱程度的增加,5 mmd10 mm的根系长度在总根长中所占的比例逐渐增大,其可能为干旱生境中植株根系获取水分和养分的主要部位。不同生境中酸枣根系空间分布特征的变化是其长期生存于梯度干旱环境的适应特征。     

柏木根系分泌物对栾树细根形态及N、P含量的影响

为研究混交过程中柏木根系分泌物对栾树细根生长的影响,以一年生栾树盆栽幼苗为研究对象,通过施加1株、2株、4株、8株4个浓度柏木根系分泌物(分别记为G1、G2、G4、G8)于栾树盆栽中,探讨柏木根系分泌物对栾树幼苗1～5级细根形态及N、P含量的影响。结果表明:(1)栾树细根直径随根序的增加而增大,施加根系分泌物显著减小了1～2级细根的直径(P0.05);细根比根长、比表面积均随根序的增加而减小,施加根系分泌物显著增大了1～2级细根的比根长及比表面积(P0.05);随根系分泌物施加浓度的提高,栾树比根长及比表面积先增大,而直径先减小,然后均趋于平缓波动的态势。(2)栾树细根N、P含量均随根序的增加而减小,而N/P在根序间的变化不显著;施加柏木根系分泌物显著增大了栾树1～2级细根的N、P含量(P0.05),但减小了1～5级细根的N/P;随根系分泌物施加浓度的提高,栾树细根P含量增大,N/P减小,而N含量先增加后呈现平缓变化的趋势。(3)栾树细根N、P含量均与其比根长、比表面积和直径等形态特征之间呈显著的相关关系(P0.05)。研究发现,柏木根系分泌物可改善土壤养分的有效性,从而缓解栾树植株的缺P症状,细根通过调整其形态以提高养分利用效率;柏木根系分泌物主要影响栾树1～2级细根的形态及N、P含量;4株柏木根系分泌物的剂量更有利于栾树根系的生长。     

大豆和蚕豆苗期根系生长特征的比较

大豆和蚕豆是西北地区间套作生产中广泛种植的豆科作物,但二者在与禾本科作物间作时差异十分明显,蚕豆相对于大豆具有更强的竞争能力.从大豆和蚕豆的根系入手,研究了大豆和蚕豆在苗期根系生长发育和形态的差异.采用PVC管砂培装置,通过扫描仪扫描根系,用图像分析软件WinRHIZO进行了研究.结果表明,出苗42 d时,蚕豆根表面积是大豆根表面积的2.61倍;出苗14 d时,大豆根系在整个砂层中均有分布,而蚕豆根系只分布在表层;大豆根较细,大部分根的直径为0.2～1.0 mm,相对于大豆而言,蚕豆根较粗,大部分根直径为0.5～1.5 mm.蚕豆根较粗,所以有更大的表面积,而且它的根系分布在上层的比例大于大豆,这些因素决定了它的吸收能力强于大豆,能更好地利用上层土壤养分.这是蚕豆竞争能力强于大豆的原因之一.     

烤烟根系分泌物中单糖的组分含量及其相关分析

以4个不同烤烟品种为研究材料,采用盆栽试验,运用高效毛细管区带电泳法测定各品种根际土、非根际土、根系及叶片中的单糖组分及含量,并分析其相关关系,探究根系分泌物中糖类的分泌特性。结果表明：在各样品中,共检出木糖、葡萄糖、半乳糖、核糖、阿拉伯糖和鼠李糖6种糖;不同品种根际土、非根际土、根系及叶片中检出的糖组分及含量均存在差异;同一品种中,叶片最高,根系次之,根际土和非根际土最低;相关性分析表明,木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、鼠李糖和半乳糖总量在根际土、非根际土、叶片和根系间呈正相关关系,各单糖组分间均呈正相关关系,部分组分呈显著或极显著相关关系。研究表明,不同烤烟品种根系分泌这些单糖存在品种差异,且根系分泌单糖可能是一个沿浓度梯度的扩散过程。     

植物水分生理教学中的两个问题

根压与根系吸水根压是植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力。一些教科书中将根压视为根系吸水的动力之一,认为根压把根部的水分压到地上部,土壤中的水分便不断补充到根部,这就形成了根系吸水过程。这是不正确的。根系利用代谢能,主动地将土壤中的溶质吸收到内皮层内部,又主动(或被动)地将吸收的溶质转移到导管中,使导管溶液的浓度高于外部溶液的浓度,通     

麦棉套作复合根系群体对棉株氮素吸收与分配的影响

在盆栽麦棉套作条件下,于2003～2004年设置麦棉自然根系（麦棉根系和肥水均可相互通过）、麦棉纱网隔根（肥水可相互通过,麦棉根系不能相互通过）和麦棉塑膜隔根（麦棉根系和肥水均不能相互通过）3种麦棉根系处理,运用小麦叶片15N富积标记法和15N同位素稀释法,研究麦棉复合根系群体对棉花氮素吸收与分配的影响．结果表明,在麦棉套作群体中,既存在麦棉共处期小麦对棉花根区氮素的竞争,又存在小麦根区及其所吸收氮素向棉花的转移．棉花根系吸收的15N肥料大多分配到地上部,根系分配的量较少,且麦棉自然根系处理地上部的15N标记肥料氮的吸收率（NUR）最大,纱网隔根处理次之,塑膜隔根处理最少．在麦棉共处期,麦棉自然根系处理棉花的植株从15N标记肥料中吸收的氮占其全氮的百分率（Ndff）和NUR均低于隔根处理．至棉花初花期（小麦已收获,秸秆原位埋入土壤中）,麦棉自然根系处理棉花吸收的氮素主要来源于化学肥料而非秸秆降解物．棉株不同器官所分配的15N标记肥料比例不同,棉花生殖器官中15N含量明显高于其他器官．麦棉自然根系处理棉株生物量也高于隔根处理．     

麦棉套作复合根系群体对棉株氮素吸收与分配的影响

在盆栽麦棉套作条件下,于2003～2004年设置麦棉自然根系(麦棉根系和肥水均可相互通过)、麦棉纱网隔根(肥水可相互通过,麦棉根系不能相互通过)和麦棉塑膜隔根(麦棉根系和肥水均不能相互通过)3种麦棉根系处理,运用小麦叶片¹⁵N富积标记法和¹⁵N同位素稀释法,研究麦棉复合根系群体对棉花氮素吸收与分配的影响.结果表明,在麦棉套作群体中,既存在麦棉共处期小麦对棉花根区氮素的竞争,又存在小麦根区及其所吸收氮素向棉花的转移.棉花根系吸收的¹⁵N肥料大多分配到地上部,根系分配的量较少,且麦棉自然根系处理地上部的¹⁵N标记肥料氮的吸收率(NUR)最大,纱网隔根处理次之,塑膜隔根处理最少.在麦棉共处期,麦棉自然根系处理棉花的植株从¹⁵N标记肥料中吸收的氮占其全氮的百分率(Ndff)和NUR均低于隔根处理.至棉花初花期(小麦已收获,秸秆原位埋入土壤中),麦棉自然根系处理棉花吸收的氮素主要来源于化学肥料而非秸秆降解物.棉株不同器官所分配的¹⁵N标记肥料比例不同,棉花生殖器官中¹⁵N含量明显高于其他器官.麦棉自然根系处理棉株生物量也高于隔根处理.