不同供氮水平下水曲柳（Fraxinus mandushurica Rupr.）幼苗根系呼吸季节动态

根呼吸是林木根系获得吸收养分和水分所需能量的重要生理活动.为了探讨林木根系呼吸速率的季节变化及其影响因素,采用离体根系法(Li-6400-06叶室连接到Li-6400便携式CO2/H2O分析系统)研究了水曲柳(Fraxinus mandushurica Rupr.)苗木各径级根呼吸速率在不同供氮水平下季节变化规律.结果表明:水曲柳苗木根呼吸速率表现出明显的季节动态,且与气温的季节变化规律相同,其中比根呼吸速率在0.5732 μmolCO2 · g-1 · s-1(直径≤2 mm,10月份)～7.1861 μmolCO2 · g-1 · s-1(直径≤2 mm,7月份)之间变化,表面积呼吸速率也是7月份最高,达到0.6848 μmolCO2 · cm-2 · s-1(直径>5 mm),10月份最低,仅为0.0132 μmolCO2 · cm-2 · s-1(直径≤2 mm);比根呼吸速率随根直径变大而降低,表面积呼吸速率变化规律则完全相反.供氮水平对水曲柳苗木根呼吸速率的影响随气温升高明显增强,其在6～8月份各径级根系中均达到显著水平(0.00072mm)Q10值范围为2.07～2.96,Q10值随根系径级增大而降低的现象表明水曲柳苗木细根对温度变化反应更为敏感;细根Q10值在供氮水平间差异显著(P=0.0392<0.05),粗根则不明显,表明土壤供氮水平主要影响细根的Q10值变化.     

水曲柳幼苗根系对土壤养分和水分空间异质性的反应

通过沙培试验方法,研究了温室条件下水曲柳幼苗在施肥和浇水区,非施肥和非浇水区中根系生长,生物量分布,地下部分与地上部分关系,细根直径等特征。结果表明,土壤养分和水分的空间异质性对水曲柳幼苗根系生长和分布有明显影响。在施肥区和浇水区根系生长快,密度大,生物量高,而在非施肥和非浇水区根系生长受到抑制,根系密度小,生物量低,与非施肥区相比,施肥区细根直径下降,有利于根系对养分和水分的运输,但是在非浇水区     

玉米氮素吸收的基因型差异及其与根系形态的相关性

采用溶液培养的方法,选用在田间、土培试验中对氮反应有典型差异的玉米自交系：478、H21、Wu312、Zong31、Baici,在4个供N水平（0.04、0.4、2.4mmol/L）下,研究了玉米苗期氮素吸收、分配的基因差异以及与根系形态之间的相关关系,结果表明：在一定的NO3^-浓度范围内（0.04-2mmol/L）,根系生物量随N水平的提高而增加,而高N不同程度地降低了5个自交系根系干重。低N下（0.04mmol/L）,与其它自交系相比,N高效基因型478具有较大的根系生物量,其根系干重分别为H21、Wu312、Zong31、Baici的1.1、1.74、1.6、1.18倍,并往根系分配了较大比例的N素,根系N累积占总N量的百分率比Wu312、Zong31分别高18.34％、17.08％,而N低效基因型Wu312、Zong31则往地上部分配了较大比例的氮素。随N水平的增加,显著促进了地上部的生长,并在地上部分配了较大比例的N素。当N水平增至4mmol/L时,地上部N素分配的基因型差异减小。低N下,5个自交系根系干重、总根长、根轴总长与总吸N量显著线性相关,而高N下不表现相关关系,说明在N素胁迫的条件下,根系形态对N吸收效率起重要作用。     

增温与氮添加对不同季节杉木幼苗细根不同形态氮吸收动力学的影响

为了揭示不同季节下杉木人工林不同形态氮吸收速率对全球变暖与氮沉降的地下响应,在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点开展增温和氮添加双因子试验,包括对照、增温、施氮、增温+施氮4个处理。结果表明:(1)在三个季节中,4个处理的杉木细根对不同浓度下硝态氮的吸收速率基本呈现出春季较高,夏秋季较低的态势,而对不同浓度下铵态氮的吸收速率则相反,为夏秋季较高,春季较低。(2)不同季节四个处理的离体根对不同浓度下铵态氮的吸收均遵循米氏-曼氏动力学方程,而对硝态氮的吸收并不完全遵循米氏方程,表现为双相动力学。(3)春季,与无氮添加相比,氮添加提高了NH⁺₄的最大吸收速率(V_max-NH⁺₄)。夏季,与无增温相比,增温提高了V_max-NH⁺₄。秋季,与无增温相比,增温降低了NH⁺₄的半饱和常数(K_m-NH⁺₄);...     

多花黑麦草对不同形态氮的吸收动力学特征研究

采用改进常规耗竭法,比较研究了多花黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)对NH₄⁺和NO₃^-吸收动力学特征。结果表明多花黑麦草对NH₄⁺和NO₃^-吸收符合Miehaelis-Menten方程,它对NH₄⁺的亲和力显著大于对NO₃^-的亲和力,但对NH₄⁺和NO₃^-的最大吸收速率差异不显著,说明多花黑麦草偏爱吸收NH₄⁺,在实际污水净化过程中,多花黑麦草具有优先吸收NH₄⁺的趋势,若有足够的停留时间,其对NH₄⁺净化程度会更高些;当吸收系统微生物受抑制时,多花黑麦草对NO₃^-的吸收速率明显降低,亲和力明显提高,可见微生物对吸收体系中氮素的去除有一定促进作用。     

水曲柳幼苗根系在不同浓度NH4NO3溶液中水流导度的变化

水分吸收过程是根系重要的生理过程。水孔蛋白在根系水分径向运输中起着重要的作用,根系水流导度(L_p)的测定是研究水孔蛋白的重要途径。该研究采用压力流的方法,对相同生长条件下的水曲柳(Fraxinus mandshurica)幼苗根系进行研究,测定了根系在去离子水和不同浓度NH₄NO₃溶液中的L_p。结果表明:未经处理的水曲柳幼苗根系,L_p随NH₄NO₃浓度的增加而上升,而且NH₄NO₃溶液中的L_p比去离子水中的L_p平均高77%;经HgCl₂处理后,水曲柳幼苗根系的L_p仍然随NH₄NO₃浓度的增加而增大,但是根系L_p在去离子水下降了22%,而在NH₄NO₃溶液中下降了68%,与以前的研究相比发现,经HgCl₂处理后,以营养液为吸水基质的根系L_p的降低值普遍高于以去离子水为基质的试验。因此,基质中养分离子的存在对根系中水孔蛋白活性产生了重要的影响,进而影响根系水分的吸收过程。     

水曲柳落叶松根系之间的相互作用研究

 通过水曲柳(Fraxinus mandshurica)和落叶松(Larix gmelinii)两个树种苗木纯栽和混栽试验,在温室条件下研究两树种根系之间的相互作用。结果表明,水曲柳与落叶松混栽使水曲柳细根和粗根生物量比纯栽分别增加47％和46％,叶和茎生物量分别增加30％和48％,同时改变了水曲柳地下部分与地上部分比率,促进了水曲柳细根和叶协调生长。而混栽的落叶松细根和粗根生物量比纯栽分别减少19％和35％左右,叶和茎生物量减少22％和34％,但是落叶松地下部分和地上部分各生物量组分变化不存在显著差异。混栽改变了水曲柳根系的空间分布和根系的形态,导致根系密度和根长度分别增加47％和34％,有利于水曲柳吸收较多的养分和水分,提高其竞争效率。落叶松起到改变土壤环境作用。     

氮胁迫对水曲柳幼苗养分吸收、利用和生物量分配的影响

树木受到环境胁迫时发生形态和生理上的改变,以便获取对其生长发育限制最严重的资源．在东北林区凋落物因受温度影响分解速度和有机物矿质化过程缓慢,森林树木常受到氮营养胁迫．通过温室栽培试验,对氮胁迫下水曲柳幼苗生长的生理学和形态学指标进行了研究．结果表明,在氮胁迫下,水曲柳幼苗的净氮吸收速率和净磷吸收速率都会减少,但在生长前期氮利用效率和磷利用效率高于氮供给充足(8mmol·L^-1)和过量(16mmol·L^-1)时的氮利用效率和磷利用效率．当氮供给浓度不足时,叶重比减少,而特定叶面积和根重比增加．相对生长速率随氮供给浓度增加而增加．在氮胁迫下净同化速率下降,导致总生物量下降．在幼苗生长前期,水曲柳幼苗处于氮胁迫时根／茎比显著大于氮供给充足或过量时的根／茎比。而在生长后期。根／茎比没有显著差别．     

不同形态N素对水曲柳幼苗生长的影响

在温室内用砂培的方法研究了ＮＯ＾－３－Ｎ、ＮＨ＾＋４－Ｎ及其不同配比对水曲柳（Ｆｒａｘｉｎｕｓ ｍａｎｄｓｈｕｒｉｃａ）幼苗生长的影响。结果表明，水曲柳幼苗在营养液ＮＯ＾－３－Ｎ：ＮＨ＾＋４－Ｎ为７５：２５时生长最好，营养液中ＮＨ＾＋４－Ｎ比例继续增加则生长下降。过量的ＮＨ＾＋４－Ｎ可抑制水曲柳幼苗根系生长，降低幼苗的地下／地上比。营养液中ＮＨ＾＋４－Ｎ比例增加，水曲柳幼苗的净光合速率下降，体内Ｐ     

氮素形态处理下水曲柳幼苗养分吸收利用与生长及养分分配与生物量分配的关系

森林土壤中NO-3-N和NH 4-N的比例不平衡,造成森林树木对养分的吸收与利用、生长以及生物量分配格局发生变化。采用沙培技术,以不同NO-3-N和NH 4-N的比例对水曲柳播种苗木进行处理,研究养分吸收利用与生长的关系以及养分分配格局与生物量分配格局的关系。实验结果表明,虽然水曲柳幼苗偏好NO-3-N,但NNUR、NPUR、NUE、PUE、RGR、NAR以及单株总生物量均没有随NO-3-N的比例增加而增加。在8～9月份水曲柳幼苗生长旺盛时期,NNUR和NUE之间以及NPUR和PUE之间的关系显著,而在9～10月份这两组关系不显著。在水曲柳旺盛生长的8～9月份,NUE和PUE对水曲柳幼苗的NAR具有很大的影响,而在生长较弱的9～10月份,这两者对其NAR影响不大。在8～9月份和9～10月份两个时段内,NUE和RGR之间以及PUE和RGR之间的关系非常显著。在8月份和9月份,在不同氮素形态处理下,水曲柳幼苗体内的氮分配格局决定了其生物量的分配格局,而磷分配格局与生物量分配格局无关。     

水曲柳和蒙古栎光合特性和生长对不同氮素形态的响应

为了探讨不同氮素形态对树木幼苗生长和光合特性影响的差异,及其对不同氮形态的适应策略,以水曲柳（Fraxinus mandshurica）和蒙古栎（Quercus mongolica）1年生幼苗为研究对象,通过盆栽试验施加硝态氮、铵态氮和有机氮,采用了双因素方差分析,确定氮素形态和树种对生长和光合指标的影响及其交互作用,采用Spearman秩相关分析生长指标和光合指标的相关性。结果表明：氮素形态处理和树种及其交互作用对幼苗的生长和生理指标的影响均达到显著水平（P<0.05）,氮素形态对光合和生长的影响在2树种间存在显著差异（P<0.05）。有机氮处理组较对照组和其他氮素形态处理组更有利于蒙古栎的生长;3种氮素形态处理组的水曲柳生长指标均显著高于对照组（P<0.05）,但是氮素形态处理间水曲柳的生长指标差异不显著（P>0.05）。通过对水曲柳、蒙古栎的生长和生理指标的相关性分析,发现水曲柳的光合指标间呈显著正相关关系（P<0.05）,但光合指标与叶片氮质量分数的相关性不显著（P>0.05）,生长指标高生长量与光合指标光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率均呈显著...     

Phosphate Availability Alters Lateral Root Anatomy and Root Architecture of Fraxinus mandshurica Rupr. Seedlings

Plants have evolved some mechanisms to maximize the efficiency of phosphorus acquisition. Changes in root architecture are one such mechanism. When Fraxinus mandshurica Rupr. seedlings were grown under conditions of low phosphorus availability, the length of cells in the meristem zone of the lateral roots was longer, but the length of cells in the elongation and mature zones of the lateral roots was shorter,compared with seedlings grown under conditions of high phosphorus availability. The elongation rates of primary roots increased as phosphorus availability increased, but the elongation rates of the branched zones of the primary roots decreased. The number of lateral root primordia and the length of the lateral roots decreased as phosphorus availability increased. The topological index (altitude slope) decreased as phosphorus availability increased, suggesting that root architecture tended to be herringbone-like when seedlings were grown under conditions of low phosphate availability. Herringbone-like root systems exploit nutrients more efficiently, but they have higher construction costs than root systems with a branching pattem.     

Phosphate Availability Alters Lateral Root Anatomy and Root Architecture of Fraxinus mandshurica Rupr. Seedlings

Plants have evolved some mechanisms to maximize the efficiency of phosphorus acquisition.Changes in root architecture are one such mechanism. When Fraxinus mandshurica Rupr. seedlings were grown under conditions of low phosphorus availability, the length of cells in the meristem zone of the lateral roots was longer, but the length of cells in the elongation and mature zones of the lateral roots was shorter,compared with seedlings grown under conditions of high phosphorus availability. The elongation rates of primary roots increased as phosphorus availability increased, but the elongation rates of the branched zones of the primary roots decreased. The number of lateral root primordia and the length of the lateral roots decreased as phosphorus availability increased. The topological index (altitude slope) decreased as phosphorus availability increased, suggesting that root architecture tended to be herringbone-like when seedlings were grown under conditions of low phosphate availability. Herringbone-like root systems exploit nutrients more efficiently, but they have higher construction costs than root systems with a branching pattern.     

经夏越冬播种水曲柳种子的萌发效应

贮藏的成熟水曲柳种子经夏越冬播种的结果表明,贮藏的成熟种子经夏越冬播种可以萌发,东北地区的播种时间宜在9月之前。用适宜的植物生长调节物质处理可以获得较好的发芽效果,其中以100mg·L^-1激动素浸种1d的效果较好。     

低温预处理对水曲柳体细胞胚胎发生的影响

用4℃低温预处理未成熟的水曲柳种子0-30d,取出种子内的合子胚为外植体诱导体胚发生,研究低温预处理影响体胚发生的结果表明：低温预处理过的外植体其体胚发生总数和子叶胚发生数均低于未作低温预处理的;随着预处理时间的延长,畸形胚发生数和发生比率与总的体胚发生数和发生率的变化趋势基本相同;处理20d的正常胚发生数和发生比率的绝对数虽然很低,但远高于不作低温预处理的。说明4℃低温预处理对水曲柳体胚发生没有促进作用,对畸形胚的发生也不能控制,总的来讲,适当的低温处理有一定的改善正常体胚发生的潜力。     

Ultrastructural Investigation of Tension Wood Fibre in Fraxinus mandshurica Rupr. var. japonica Maxim.

The ultrastructure of the fibre wall in Fraxinus mandshuricaRupr. var. japonica Maxim. was investigated by electron microscopy.The trees had been inclined artificially at an angle of 30°to the vertical at the beginning of the initiation of cambialgrowth in early spring. The secondary walls of tension woodfibres were of the outer (S₁) layer and gelatinous (G) layertype. The microfibrils in the gelatinous (G) layer were orientedas a steep Z-helix relative to the fibre axis with a deviationthat ranged from 0° to 25° but was mainly between 5°and 10°. The cross-sectional surface of tension wood fibresrevealed the relatively strong attachment of the G-layer tothe S₁ layer. The G-layer stained weakly with potassium permanganate.The S₁ layer of tension wood fibres stained less strongly thanthat of the normal and opposite wood fibres. These results indicatethat the tension wood in F. mandshurica var. japonica is nottypical and is somewhat anomalous. The secondary walls of normaland opposite wood fibres were composed of two layers, S₁ andS₂, and lacked an S₃ layer. Microfibrils in the S₃ layer ofjuvenile stems were extremely variable in orientation and weresparsely distributed without forming a layer. By contrast, avery thin S₃ layer was present in the wood fibres of maturestems. The variations in the formation of the S₃ layer in thefibre walls were probably due to the differences in the cambialage of the stems of F. mandshurica Rupr. var. japonica.Copyright1995, 1999 Academic Press Fraxinus mandshurica Rupr. var. japonica Maxim., Japanese ash, tension wood, fibre wall, G-layer, microfibrillar orientation, normal and opposite wood, juvenile stem, field-emission scanning electron microscopy, low accelerating voltage     

基于液—固交替培养的水曲柳快速微繁系统研究

以茎部木质化、叶片老化、顶芽休眠的水曲柳组培苗为材料,开发了一种液体—固体交替培养的水曲柳（Fraxinus mandshurica Rupr.）快速高效的再生系统,该技术通过液体悬浮培养在短时间内使腋芽萌发,并在固体培养中腋芽离体再生获得新的组培苗。在补充不同植物生长调节剂的WPM液体和固体培养基上,可以诱导水曲柳腋芽萌发并伸长成苗。发现在添加了0.6 mg·L^-1 TDZ的WPM液体培养基中暗培养,7~15 d之内可促使水曲柳腋芽100%萌发,将萌发的嫩芽切下后接种到0.05 mg·L^-1 TDZ和0.6 mg·L^-1 BA的WPM固体培养基中光照培养,腋芽在1~2个继代内可以伸长成苗,苗平均高为2.64 cm,增殖系数达到4.04。将生根的苗移栽,50 d后存活率为90%。该技术的建立有助于水曲柳的大规模繁殖,并且液体—固体交替循环培养,简单、可控、易操作,适用于不同的生产条件,减少成本。     

温度对经层积处理解除休眠的水曲柳种子萌发的影响

经层积处理解除休眠的水曲柳种子于10种不同温度条件下萌发的结果表明:变温条件下的种子萌发比恒温条件的好,最佳的变温条件为15℃/10℃,最佳的恒温条件是10℃,20℃以上的恒温会诱导种子产生二次休眠。     

生长调节剂和渗透调节物质对水曲柳体胚发生的影响

以水曲柳成熟合子胚子叶为材料诱导体胚发生,通过改变诱导培养基中植物生长调节剂和渗透调节物质的种类及浓度,分析二者对水曲柳体胚发生的影响。研究结果表明：诱导培养基中的生长调节剂在水曲柳体胚发生过程中是必不可少的因素;高渗透压有利于体胚诱导：在添加生长调节剂的条件下,添加75 g·L^-1的蔗糖可提高体胚诱导率;通过在诱导培养基中添加100 g·L^-1蔗糖产生的体胚在含有BA的分化培养基上分化率更高。研究结果为提高水曲柳体胚诱导率、改善体胚发生状况和优化体胚发生体系奠定了基础。     

落叶松和水曲柳不同根序细根形态结构、组织氮浓度与根呼吸的关系

根系具有高度的形态和生理功能异质性, 在森林生态系统碳和养分循环中起重要作用。根系分枝的顺序构成根序,是根系最基本的构型特征, 根序代表根系不同的发育阶段。然而, 目前直接测定不同根序细根生理功能的研究很少。以落叶松(Larix gmelinii)和水曲柳(Fraxinus mandshurica)的细根为研究对象, 使用气相氧电极测定不同根序细根的呼吸速率, 探讨根系呼吸速率与其形态、结构和组织氮浓度的关系。结果表明: 落叶松和水曲柳细根的直径、根长和维管束直径均随着根序的增加(1–5级)而增加, 而比根长、组织氮浓度和呼吸速率随着根序的增加而降低, 各根序之间差异显著(P < 0.05); 1级根比根长最大、皮层组织发达、组织氮浓度最高且呼吸速率也最高, 其呼吸速率分别为17.57 nmolO₂·g^–1·s^–1(落叶松)和18.80 nmolO₂·g^–1·s^–1(水曲柳), 比5级根分别高148%(落叶松)和124%(水曲柳); 并且, 落叶松根的呼吸速率几乎有96%与根系组织氮浓度相关, 而水曲柳根的呼吸速率则有89%与根系组织氮浓度相关。上述结果说明, 细根的形态和生理功能异质性是紧密相连的, 低级根的形态、结构决定其功能是吸收养分和水, 而高级根的形态、结构决定其功能是运输和贮存养分。