用Minirhizotrons观测柠条根系生长动态

 Minirhizotrons是一种非破坏性、定点直接观察和研究植物根系的新方法。该文介绍了用Minirhizotrons测定植物根系的方法,并同根钻取原状土样法进行了比较;探讨了根系生长动态同土壤含水量间的关系。试验于2004年植物生长季在沙坡头沙漠试验研究站的水分平衡观测场的人工柠条(Caragana korshinskii)林进行,结果表明：Minirhizotrons 管埋入土壤后需要10个月时间允许柠条根系在其周围定居,其观测图片中的根系代表了管子周围2.6 mm土层的根系。柠条根系生长动态和土壤水分变化相关,含水量的升高导致根系的大量繁殖,而根系吸水及蒸发散又导致含水量的减少;在2004年植物生长季,土壤水分和根系的这种相互作用出现了两次,但根系生长高峰比土壤含水量高峰滞后20 d左右。     

微根窗技术及其在植物根系研究中的应用

植物根系对固定植株和获得水分和养分起重要作用,但是土壤不可观测性的限制,给根系生态学的研究带来一定的困难。因此,找到原位观察根系生长的方法对研究根系生态学就显得尤为重要。目前微根窗技术被认为是研究根系生态学最有前途的方法。从微根窗系统的组成、微根窗管的安装、微根窗图象的收集及微根窗数据的利用等几个方面进行了概述。阐述了在微根窗使用和操作过程中需要注意的几个问题,微根窗管与土壤之间的良好接触是获得高质量微根窗图像数据的前提和基础;图象收集的频率依赖于测定和计算的根系参数,如果想得到根系现存量、生产力、更新和寿命的信息,必须避免采样间隔时间过长。     

植物根系构型原位观测识别技术研究进展

根系是植物从土壤中获取养分和水分并输送给植物体的重要器官,由于土壤的不透明属性阻碍了根系的观测,缺乏有效的原位根系观测方法已经构成了对植物根系深入研究的技术瓶颈.本文首先从根系研究的技术需求出发,对破坏性根系研究法、非破坏性根系二维观测法(微根管法)和根系三维构型原位观测方法如X射线计算机层析成像( X-ray computed tomography,XCT)、核磁共振成像法(magnetic resonance imaging,MRI)等进行了综述,并总结了各自的优缺点.其次,重点对XCT和MRI法进行了比较,有研究表明,MRI法不适用于根系三维构型的观测.指出自然土壤介质下,XCT是根系三维构型定量化分析未来的发展趋势.     

植物根系分泌物的研究方法

根系分泌物是植物根系释放到根际环境中的有机物质的总称,对土壤结构形成、土壤养分转化、植物养分吸收、土壤微生物分布、环境胁迫缓解等方面都具有重要作用。但是,由于土壤中微生物对根系分泌物的降解以及根系分泌物本身含量低、成分复杂,根系分泌物的研究方法一直是植物营养学与土壤科学的研究热点和难点。近年来,一些新的实验技术和研究方法被应用到对植物根系分泌物的研究中。本文对目前在根系分泌物研究中应用较多的以及新发展起来的各种收集、分离和鉴定方法进行了综述,希望有助于相关研究者在针对不同的研究对象和目的时选择出可行、合适、高效的根系分泌物研究方法和技术。     

植物根系固岸抗蚀作用研究进展

植物根系对保持滨岸区域土壤岸滩的稳定性具有重要作用。本文从根系固岸机制、根系固岸的评价方法、植物根系与固岸抗蚀关系等几个方面对植物根系的固岸抗蚀作用进行了综述。在这些方面目前已经取得了许多富有价值的成果,但相比之下,西方国家处于领先地位,中国在这些方面的研究还较少,目前仍处于起步阶段。建议未来应加强植物根系季节或年际变化规律与岸滩侵蚀季节或年际变化规律研究的结合,以及植物地上部分管理措施对地下部分特性影响的研究。     

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。     

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。     

黄土丘陵半干旱区土壤水资源利用限度

以柠条为对象,采用中子水分仪对黄土丘陵半干旱区人工植被恢复过程中土壤水分与植物生长进行长期定位观测.结果表明:撂荒地播种后,随着时间推移,植物群落保持水能力增强,根系吸收利用水分的土层深度增加、土壤含水量下降.林地土壤出现干层,且干层土壤的深度和厚度逐年增加.植物对土壤水资源的利用限度为干层土壤深度等于最大补给深度时的土壤储水量.在黄土丘陵半干旱区人工柠条林地土壤水资源利用限度是0～290 cm土层的土壤储水量为249.4 mm.当人工林地土壤水资源接近或等于土壤水资源利用限度时,需要采取措施降低土壤水分消耗,或增加土壤水分补给,维持根系吸收利用水资源的相对稳定.     

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。     

Advances and perspective in research on plant-soil-microbe interactions mediated by root exudates

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。     

河套平原盐碱地生态治理和生态产业发展模式

开展河套平原盐碱地的生态治理对提升该区生态系统稳定性、土地生产力和资源利用效率具有重要战略与现实意义。为此,科技部通过"典型脆弱生态修复与保护研究"专项立项了重点研发计划项目"河套平原盐碱地生态治理关键技术研究与集成示范(2016YFC0501300)"。介绍了该项目的背景与意义、主要思路与研究内容、整体目标,并对项目研究进行了展望。该项目采用"基础理论+核心技术+新型装备+产业技术+模式示范"一体化思路,旨在揭示河套平原土地盐碱化形成规律与盐碱障碍生态消减原理,研发生物适应型与生态导向型盐碱地治理修复关键技术,研制大型排盐控盐工程设备与复合型生态调理制剂产品,创建盐碱地综合治理技术体系和特色生态产业发展模式。     

植物与低磷环境研究进展——诱导、适应与对策

自从20世纪70年代人们发现适应低磷土壤的作物根际磷的有效性明显增加的现象之后。植物与低磷环境的研究便引起了人们的重视。植物如何适应低磷环境和如何有效利用土壤磷素资源的问题已成为国内外当前的研究热点之一。研究表明,低磷条件下,植物根系形态结构会发生适应性变化,根冠间的物质分配会向根部倾斜使根冠比增加;植物根际酸度变化、有机酸分泌和磷酸酶释放有利于活化和利用土壤中的磷素资源;不同种类或品种的植物具有不同的磷营养效率基因型,具有不同亲和力的磷转运体,也具有不同的磷活化机制。人类对植物适应低磷机制的研究还将继续,揭示植物对低磷环境的响应对策和发掘植物有效利用磷素资源的潜力,在经济上和环保上均有非常现实的意义。     

季节性干旱地区典型树种长期水分利用特征与模式

在季节性干旱地区,水分是影响植物生长发育的关键核心因子.基于长期连续观测数据探究植物水分利用模式,对于季节性干旱地区植被建设具有重要意义.本研究以北京山区侧柏人工林为对象,利用稳定氢氧同位素技术测定了2012-2017年间土壤、植物枝条和降水同位素组成,通过MixSIAR模型定量分析侧柏对不同土层土壤水分的贡献率.结果...     

应用微根管法测定细根指标方法评述

树木细根(直径<2mm)在森林生态系统能量流动和物质循环中起着重要的作用。原有的细根生产周转研究中常采用的土钻法、内生长法、挖掘法、根室法和土柱法等,均不能直接观察到细根的动态变化。微根管法是一种非破坏性、可定点直接观察和研究植物根系的方法,为研究细根的生长、衰老、死亡、分解和再生长的过程提供了有效的工具,尤其适用于细根周转、寿命和分解等方面的研究。但该技术不能直接测定单位面积的细根生物量、细根化学组成及细根周转对土壤碳和养分循环的影响,需要与土钻法结合。本文就运用微根管法对细根生物量、生产、周转和寿命等指标的研究方法进行了评述。     

The root microbiome: Community assembly and its contributions to plant fitness

The root microbiome refers to the community of microbes living in association with a plant's roots, and includes mutualists, pathogens, and commensals. Here we focus on recent advances in the study of root commensal community which is the major research object of microbiome-related researches. With the rapid development of new technologies, plant–commensal interactions can be explored with unprecedented breadth and depth. Both the soil environment and the host plant drive commensal community assembly. The bulk soil is the seed bank of potential commensals, and plants use root exudates and immune responses to build healthy microbial communities from the available microbes. The plant microbiome extends the functional system of plants by participating in a variety of processes, including nutrient absorption, growth promotion, and resistance to biotic and abiotic stresses. Plants and their microbiomes have evolved adaptation strategies over time. However, there is still a huge gap in our understanding of the regulatory mechanisms of plant–commensal interactions. In this review, we summarize recent research on the assembly of root microbial communities and the effects of these communities on plant growth and development, and look at the prospects for promoting sustainable agricultural development through the study of the root microbiome.     

Remote sensing system to study rodent behaviour.

The instrumental system assembled consists of video monitors which projects signals from remotely placed video camera in the rat pen with pan and tilt arrangement and all operations are done through control-room. Signals obtained from the camera will pass through the monitor and then fed into VCR system which records the behavioural events. Studies carried out with the above system has revealed that all the characteristic behaviour of gerbils (Meriones hurricane Jerdon) which is significantly superior (P < 0.001) over the direct observation method. The integrated sensing system is an ideal instrumental set up for viewing and recording the behaviour of rodents as well as other animals in the experimental pen throughout the year under varying weather and light conditions.     

土壤有效氮及其相关因素对植物细根的影响

细根(直径≤2mm)作为植物吸收水分和养分的主要器官之一,在陆地生态系统养分循环和能量流动中起重要作用。开展土壤有效氮变化对植物细根影响研究对于了解全球气候变化条件下的陆地生态系统养分循环具有重要意义。本文就相关研究进行了综述:1)土壤有效氮变化对植物细根生长、发育、寿命及呼吸的直接影响;2)土壤质地、温度、大气CO2浓度和氮沉积等相关因素对植物细根的影响。由于研究方法及物种间差异等的影响,研究结果不尽相同。今后,应在不同空间尺度上深入研究土壤有效氮对植物细根的影响,而植物细根-土壤-微生物三者间相互关系变化对土壤氮变化的潜在响应将可能成为今后研究的热点问题之一。     

Lateral root development, including responses to soil drying, of maize (Zea mays) and wheat (Triticum aestivum) seminal roots

The spatial distribution of lateral roots in the soil is an important factor influencing water and nutrient absorption. However, lateral root development has rarely been studied in detail, especially concerning morphological variations, mainly because such examinations are both time-consuming and laborious. We measured the number and length of all first-order lateral roots on the seminal roots of maize ( Zea mays L.) and wheat ( Triticum aestivum L.) to investigate variations in linear frequency and length. This was conducted with reference to species, root types, and positions on their parental roots. Although the linear frequency of first-order lateral roots varied along the root axis in maize, the variation was not as great as in wheat. Variations were found in the length of lateral roots among plant species, root types, and positions on their parental root axes. Such variations in the length of lateral roots along the root axes were caused by differences in the elongation period of lateral roots rather than those in the elongation rate. Additionally, we examined the effects of soil drying on lateral root development. As a response to soil drying, the length of lateral roots varied depending on the period they were placed under the stressed condition. Moderate soil drying could also accelerate the elongation of some lateral roots. Variations in the length of first-order lateral roots and their responses to soil drying could help distribute their tips thoroughly throughout the soil. This might be adaptive for water absorption for root system development when resources are limited.     

植物细胞和器官大规模培养研究的进展

植物细胞,组织培养技术的发展,使得许多在实验室进行的研究已向工厂化生产过渡,除了植物细胞培养技术以外,近年来植物器官（茎,芽,根,胚和毛状根等）培养也得到迅速发展,建立了许多培养体系并在各种反应器中进行了探索性的培养实验,尤其毛状根培养越来越受到人们的瞩目,大规模培养技术的日趋完善,为植物生物技术的产业化发展带来巨大的动力。     

Variation of reproductive behaviour and success of males adopting different tactics in Atlantic salmon

  The use of video photography normally involves sub‐aqua recording via a camcorder device. The problem is that the scientist needs to be directly involved in the recording underwater or else viewing the results of the footage after the event. The system we have developed enables real time images to be relayed to a boat, satellite of shore‐based recorder. With a two‐way audio communication system, it is possible for the scientist/team to direct the camera work of the divers, remotely. The configuration of this system are discussed, and a wide range of scientific applications suggested.