蕹菜吸收和积累Cd和Pb能力的品种间差异

 选育和利用在受污染的土壤中可食部位污染物含量达到食品卫生标准的农作物品种,即污染对策品种（pollution safe cultivar, 简称PSC）,是降低污染物经食物链危害人类健康的有效手段。该研究以蕹菜为对象,通过盆栽试验研究了Cd、Pb胁迫下不同蕹菜品种对Cd和Pb吸收积累的差异并探讨了筛选镉、铅污染对策品种（Cd+Pb-PSC）的可行性。结果表明：①与对照相比,无论是Cd还是Pb胁迫,均未引起蕹菜茎叶生物量的显著下降,相反促进了大部分品种茎叶生物量的增加,表明蕹菜对土壤Cd和Pb胁迫有一定的耐性,这可能掩盖土壤受Cd和Pb污染的情况而增加蕹菜受Cd和Pb污染的风险;②在Cd、Pb胁迫下,供试蕹菜品种茎叶Cd、Pb含量品种间差异均达到极显著（P<0.01）,且第一茬与第二茬的茎叶Cd、Pb含量分别呈显著（P<0.05）和极显著（P<0.01）相关;③在供试品种中,有2个品种既是Cd-PSC又是Pb-PSC,可看作Cd+Pb-PSC。这表明蕹菜茎叶吸收积累Cd和Pb的特性具有可再现性,受遗传基因控制,因而选育Cd+Pb-PSC是可行的。     

蕹菜镉积累品种根际土壤水溶性有机质的结构特征研究

采用FTIR和1H NMR、13C NMR研究了蕹菜Ipomoea aquatica Forsk.低Cd品种(QLQ)和高Cd品种(T308)根际土壤水溶性有机质(dissolved organic matter,DOM)的结构特征。结果显示蕹菜两个品种根际土壤DOM均以碳水化合物为主要组成物质,烷基链烃和芳香族物质较少。两个品种根际土壤DOM的结构特征存在明显差异。QLQ根际土壤DOM中羧基C和长链脂肪C的相对含量较T308低,但芳香族物质含量较T308高,烷基链烃物质具有含量高、支链短、分支多的特征;QLQ根际土壤DOM中碳水化合物H含量较T308低,但碳水化合物C含量较T308高,显示碳水化合物结构可能存在品种间差异。推测QLQ根际土壤DOM的结构特征可能影响根际土壤Cd的行为与有效性,导致其对土壤Cd的活化能力较弱,这可能与其低Cd积累特性有关。     

喀斯特自然土壤中AM真菌对先锋植物根系的影响

【目的】研究丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza，AM)真菌在喀斯特自然土壤条件下对喀斯特先锋草本植物根系的影响。【方法】通过自然土接种AM真菌(N)、灭菌土接种AM真菌(M)及灭菌土壤对照(S)共3种土壤处理，种植喀斯特先锋植物狗尾草(Setaria viridis)、荩草(Arthraxon hispidus)、鬼针草(Bidens pilosa)及狼杷草(Bidens tripartita)，并测定它们的根系生物量、根长、根表面积、根体积、根平均直径、根尖数及根分枝数。【结果】荩草、鬼针草及狼杷草在N处理及M处理下具有较高的菌根侵染率，狗尾草的菌根侵染率较低。与S处理相比，M处理下AM真菌明显提高了荩草、鬼针草及狼杷草的根系生物量、根长、根表面积、根体积、根尖数、根分枝数及组织密度，降低了根平均直径、比根长、比根面积及比根体积；与M处理相比，N处理明显降低了荩草、鬼针草及狼杷草的根系生物量、根长、根表面积、根体积、根尖数、根分枝数及组织密度，提高了比根长、比根面积及比根体积，但对根平均直径无明显影响。【结论】荩草、鬼针草及狼杷草具有较高菌根侵染率，能与AM真菌共生获得更加发达的根系，而自然土壤削弱了AM真菌对荩草、鬼针草及狼杷草根系生长的促进作用。     

有机污泥与水处理残渣混施对冬小麦根系特征的影响

虽然水处理残渣与有机污泥混施可以减少土壤P过量积累以及P对地表和地下水的污染.但随着水处理残渣施用量增大,又有可能导致土壤P不足或对植物的铝毒作用.本研究通过对植物根系形态特征的分析,对温室控制环境下有机污泥与水处理残渣合施对冬小麦(Triticum aestivium L.)生长的影响作用进行了研究.实验设6种处理,生物污泥(g.kg-1干土)与水处理残渣(g.kg-1干土)之比分别为0∶0;0∶80;50∶0;50∶10;50∶40和50∶80.结果表明,与不施用有机污泥相比,施用有机污泥后冬小麦根系长度、根系表面积、根体积和根长密度均显著增加,分别平均增加139.4%,140.1%,157.6%和139.4%.在现有施用量范围内,水处理残渣使用量加大没用对各种根系参数(即根长、根表面积、根平均直径、根体积、根长密度和比根长)产生不利作用.证明水处理残渣与有机污泥混施,即可降低对环境质量的不利影响,在农业生产上具有良好应用前景.     

低磷胁迫下杉木无性系根系形态及养分利用响应研究

【目的】研究不同杉木无性系苗木在低磷胁迫下的根系形态和养分利用特征,为提高杉木养分利用效率的遗传改良提供参考。【方法】以5个杉木无性系组培苗为材料,采用土壤盆栽实验,设置缺磷(PO, KH₂PO₄ 0 mmol/L)和正常供磷(PN, KH₂PO₄ 1.0 mmol/L)两种改良Hoagland营养液进行浇灌处理,培养60 d后测定其生物量(根、茎、叶)、根系形态参数及其养分(磷、氮、钾、钙、镁)累积量和利用效率。【结果】①随施磷水平的变化,杉木无性系的干物质质量和根系形态指标显示出极显著的基因型效应差异。②缺磷处理使杉木无性系的根、茎、叶和整株干物质质量分别减少20.06%、20.68%、14.07%和16.78%,根冠比则增加,总根长、总根表面积、总根体积分别增加17.31%、17.69%、24.77%,根平均直径减少8.22%,细根比例显著提高。③缺磷使杉木无性系整株磷累积量减少17.91%,而磷利用效率呈上升趋势,同时磷在根系中的含量降低16.35%,但茎、叶中的含量在处理间差异不显著; 缺磷还使整株对钾的累积量减少27.58%,钙和氮分别减少18.56%和14.95%,镁减少12.85%。④经主成分分析发现,杉木无性系植株的粗根长、细根长、根冠比、根干物质质量与低磷胁迫响应密切; 回归分析显示,细根量对植株的磷吸收量有显著正向效应。【结论】杉木无性系根系形态指标随施磷水平变化呈极显著的基因型效应差异,缺磷胁迫使苗木地上部干物质质量减少,根平均直径减少,细根比例增大,根冠比增大,根系趋向于磷高效吸收的根构型转变,进而提高对低磷胁迫的遗传适应性。     

羊草根系形态特征对放牧强度的响应——以呼伦贝尔克鲁伦克流域典型草原为研究区域

以呼伦贝尔克鲁伦克流域典型草原作为研究区域,以不同放牧梯度上草原群落代表性物种羊草为研究对象,利用WinRHIZO根系分析系统对不同放牧梯度上羊草根系的形态性状进行对比分析,用SPSS19.0对数据进行方差分析和多重比较。结果显示:放牧强度对羊草根系深度、总根表面积、总根投影面积、根系总体积、根尖数和根平均直径都有明显影响;中度放牧处理下,羊草根系深度、总根表面积、总根投影面积、根系总体积和平均直径都高于轻度放牧和重度放牧,轻度放牧的根尖数高于中度放牧和重度放牧处理;羊草的根系直径和根系体积是反映其对环境干扰最敏感的指标。     

氮磷肥对西南桦无性系生物量分配和根系形态的影响

【目的】西南桦(Betula alnoides)具有较高的经济价值和生态效益,是中国热带、亚热带地区重要的乡土速生阔叶树种。氮和磷的有效性和空间分布显著影响着植物生长和根系发育。笔者研究施肥对西南桦无性系生物量分配和根系形态的影响,筛选出优良西南桦无性系及适宜的施肥配方,为西南桦的科学培育提供参考。【方法】以西南桦4个无性系(编号分别为A5、FB4、FB4⁺、BY-1)组培苗为试验材料,采用完全随机区组设计,每个小区 25 株。设置氮(0、200、400 mg/株)和磷(0、70、140 mg/株)共9个组合处理,重复 3 次。以不施肥为对照。为防止苗木缺素,每株施钾量为332 mg。磷肥作为基肥一次性施入基质中,组培苗移栽成活1个月后,开始追施氮和钾肥,每次施肥间隔时间为7 d,共10次。最终苗木收获时,先分离出根系进行形态指标扫描,获得根长、根表面积、根体积和根平均直径,最后全株烘干用于测定各器官的生物量,比较不同施肥处理下西南桦无性系的生物量分配和根系形态差异。【结果】①不同无性系和施肥处理下西南桦幼苗的地上、地下和总生物量差异均达到显著水平,但无性系×施肥处理的交互作用不显著。施肥处理幼苗的地上、地下和总生物量较对照(不施肥)有明显的增幅。处理5(N 200 mg/株+P 70 mg/株)幼苗的地上、地下和总生物量最大,分别比其他施肥处理提高了11.27%~460.49%、7.14%~200.00%、10.57%~390.09%。进一步比较不同无性系,无性系FB4⁺的地上、地下和总生物量表现出明显的生长优势,分别是无性系A5、FB4和BY-1的1.14~1.21、1.22~1.31、1.15~1.22倍。②不同无性系和施肥处理下幼苗的根表面积、根平均直径和各根径等级细根的根长差异显著或极显著,且无性系×施肥处理的交互作用对根体积、根表面积、根平均直径和各根径等级细根(根径d>2 mm除外)的根长影响均极显著。施肥处理的幼苗根系形态参数均高于对照。在所有无性系中,处理5的根系形态参数均显著高于其他施肥处理,其根表面积、根平均直径、根体积和总根长,分别比其他施肥处理提高了0.77%~227.20%、2.13%~152.63%、0.60%~264.13%和4.53%~214.04%。进一步比较不同根径等级细根的根长,西南桦幼苗的小细根(0<d≤1 mm)、粗细根(1<d≤2 mm)和粗根(d>2 mm)的根长亦表现出处理5最大。无性系FB4⁺在处理5下的根系形态参数显著高于其他无性系和施肥组合。③总生物量与地上、地下生物量均呈极显著的正相关关系,这三者与根平均直径、总根长、根表面积、根体积亦分别表现为极显著的正相关关系。【结论】施肥显著促进了西南桦幼苗的生物量和根系生长发育,且存在无性系差异。综合幼苗的生物量和根系形态指标,认为西南桦无性系FB4⁺在处理5(N 200 mg/株+P 70 mg/株)条件下生长表现最优。     

玉米耐低磷特性的研究进展

在低磷条件下玉米的形态、生理及遗传等方面都发生了变化,主要表现在玉米的根系根冠比增加、根平均直径减小、根表面积、总根长增加;根系分泌物增加且磷酸酶的活性也增加;丛枝菌对玉米根系的侵染提高。这些现象在不同品种间表现出差异,对基因的表达进行分析也存在着不同。     

新疆沙区油莎豆根系构型及产量对覆膜响应

研究南疆沙区油莎豆(Cyperus esculentus L.)对膜下滴灌的响应机制，为构建南疆沙区油莎豆高产栽培管理模式提供借鉴。通过设置覆膜(PF)和无膜(OF)处理，研究覆膜对土壤温度、土壤含水量、油莎豆根系分布、产量及产量构成的影响。结果表明：与无膜相比，覆膜处理苗期至结豆初期15 cm土层土壤温度和含水量分别提高3.76℃～4.33℃和2.66%～3.00%。覆膜栽培油莎豆根生物量、总根长、根系总表面积、根系平均直径和根系总体积较无膜栽培分别提高32.7%、13.3%、66.1%、17.2%和64.9%(P<0.05)。覆膜处理产量、单穴粒重、单穴粒数和百粒重均高于无膜，分别增加76.2%、147.3%、79.1%和18.0%。0～10 cm土层油莎豆根生物量、根长和根表面积与产量呈正相关关系。因此，覆膜提高了油莎豆生育前期的土壤温度和含水量，优化了根系构型，是产量提高的关键因素。     

杉木人工林不同根序的一级根形态差异及其对间伐的响应

以江苏南京溧水林场实施了4种间伐强度(CK(不间伐)、弱度间伐(LIT,比例30%)、中度间伐(MIT,比例50%)、强度间伐(HIT,比例70%))的25年生杉木人工林为研究对象,探讨了不同根序上一级根直径、根长和比根长的差异及间伐(6年)对其生长的影响。将一级根按着生位置的不同分为4类:Ar(2级根上的一级根)、Br(3级根上的一级根)、Cr(4级根上的一级根)、Dr(5级根上的一级根)。结果表明:杉木人工林不同根序上一级根数量和根长存在显著差异(p<0.05),而直径和比根长无显著差异(p>0.05)。随着一级根着生根序的增加,一级根数量极显著减小(p<0.01),所占总根数比例从大到小为Ar(79%)>Br(13%)>Cr(6%)>Dr(2%); Dr类根的根长显著大于其余3类根的根长(p<0.05)。与对照相比,间伐仅对Br类根的直径及Dr类根的直径和根长有显著影响(p<0.05)。其中,Br类根的直径在LIT和HIT中显著减小; Dr类根的直径在MIT中显著增大,而根长却在LIT中显著减小。相关分析表明,土壤表层(0～10 cm)林下非目的树种活细根生物量、土壤亚表层(≥10～20 cm)全氮分别与Br类、Dr类根的直径呈显著的负相关关系,土壤表层(0～10 cm)的全氮则与Dr类根的根长呈显著正相关关系。     

淹水处理下杨树不同无性系苗木根系形态变化

【目的】了解淹水处理下不同杨树无性系苗木根系的形态变化规律,揭示杨树对淹水胁迫的根系适应策略,为筛选耐水的杨树无性系提供依据。【方法】选用3804杨、1388杨、895杨、110杨和328杨5个杨树无性系,设置对照、渍水和淹水3种处理,测定苗木根系的生物量、长度、数量、表面积、体积等指标。【结果】①渍水处理下杨树根生物量与对照无显著差异,但淹水处理下的根生物量却显著小于对照。②渍水和淹水处理下的多数杨树无性系苗木一级根数量与对照之间没有显著差异,但总根长、总根投影面积、总根表面积和总根体积却大于对照。③与对照相比,渍水和淹水处理下的杨树苗木根系平均直径有所减小,但根尖数、分叉数和交叉数却增大。④主成分分析提取出的2个主成分累积贡献率为88.58%,可较好地反映杨树苗木根系形态特征。【结论】隶属函数法分析表明,在渍水处理下5个杨树无性系根系形态表现的优劣顺序是1388杨>895杨>3804杨>110杨>328杨;在淹水处理下的优劣顺序是1388杨>895杨>110杨>328杨>3804杨。所以,从根系形态表现看,1388杨和895杨的耐水性较强。     

邻株低磷竞争处理对杉木幼苗生长的影响

以南方林区广泛种植杉木无性系为研究对象,利用室内沙培模拟装置,设置缺磷(0 mg/kg KH2PO4)、低磷(6 mg/kg KH2PO4)和正常供磷(12 mg/kg KH2PO4)3个供磷水平,构建邻株磷竞争环境.结果表明:邻株低磷竞争处理可明显促进杉木苗高生长,但竞争条件下,缺磷处理抑制杉木苗高生长.不同邻株磷竞争处理条件下杉木地径生长差异未达显著水平.在邻株低磷竞争处理条件下杉木根系长度、表面积、直径、体积等形态指标增量最大.     

糙隐子草根系特征对氮素添加梯度的响应

选取内蒙古锡林郭勒典型草原区的糙隐子草占优势的退化草地进行氮素添加实验(添加梯度为0,30,50,80 g·m^-2),以研究在退化草地中糙隐子草根系特征对氮素添加的响应。结果显示,随着氮素添加量的增加,糙隐子草根系长度和根系表面积没有显著变化,根系直径和根系体积在50 g·m^-2的处理情况下显著高于其他3个处理,而0,30,80 g·m^-2处理之间无显著差异,这表明退化样地中土壤氮素的适量增加会显著促进优势种糙隐子草根系的增粗生长,而对根系增长生长没有影响,且氮素对于糙隐子草根系的影响存在阈值。糙隐子草根系的长度、直径、表面积、体积与氮素添加量之间都没有显著相关性。     

竹炭添加对大叶榉树容器苗生长和营养状况的影响

【目的】研究在基质中添加竹炭对大叶榉树容器苗生长和营养状况的影响,为确定最适合大叶榉树容器苗生长的竹炭添加量提供理论依据。【方法】以大叶榉树容器幼苗为研究对象,采用单因素随机区组试验设计,设置4个竹炭用量水平(添加量分别为0%、1%、3%和5%),试验结束后测定苗木生长和营养状况。【结果】相较于对照,其他3种用量竹炭处理的大叶榉树容器苗苗高、地径、地上部分生物量、地下部分生物量和细根生物量均显著增加。同时,添加竹炭对大叶榉树容器苗地上部分生长的促进作用大于对地下部分的促进作用,这体现在竹炭处理的大叶榉树容器苗根茎比相比对照显著减小。3种用量竹炭处理下,一级侧根数、根系总长、根系表面积、根系体积和细根(直径≤1 mm)长度相较于对照都有显著增加。添加竹炭显著降低了大叶榉树容器苗根系中可溶性糖和淀粉的含量,对可溶性蛋白含量则没有显著影响;同时促进了大叶榉树容器苗根系对于基质中氮元素的吸收,加快了其茎中氮的代谢活动,但对根系和茎中的碳元素含量没有显著性影响。竹炭对大叶榉树容器苗生长的促进和营养状况的改善基本上随着其添加量的提高而增强。综合来看,添加5%竹炭最有利于大叶榉树容器苗的生长,与对照相比,其苗高增加了37.84%,地径增加了17.67%,地上部分生物量增加了69.56%,地下部分生物量增加了63.48%,细根生物量增加了49.17%,细根长度增加了62.38%。【结论】添加竹炭有利于大叶榉树容器苗的生长、根系的建成、根系形态的优化和苗木对基质中氮素的吸收利用。在基质中添加质量分数为5%的竹炭,可以更好地培育优质的大叶榉树容器苗。     

植物根系土的剪切强度简化计算方法

选取典型植物根系结构,建立根系相对面积随深度的变化函数,分析植物根系拉伸强度与根系直径、植物高度与地表根系主干面积、地表根系主干面积与竖直方向延伸深度的统计关系。根据加筋原理,解释了植物根系土的强度增强机理,建立了根系土剪切强度随深度减小的统一函数,该函数可由植物根系拉伸强度和根系面积沿深度分布直接计算根系土的剪切强度,简化了根系土剪切强度的确定方法,最后通过已有数据对该函数的可行性进行了验证。     

根系分析仪在侧蒴藓类植物生理生态研究上的应用潜力

应用根系分析软件（WinRHIZO）获得了大灰藓（Hypnum plumaeformeWils．）、大羽藓（死u池Mmcymbifolium（DozyetMolk．）Dozy et Molk．）和密叶绢藓（Entodon compressus（Hedw．）Mall．Hal．）32份标本的配子体枝条长度、投影面积、表面积、枝条平均直径、长度／体积、总体积、枝尖数、枝的分叉数、枝交叠数等10个形态参数,基于这些数据,应用聚类分析和无度量多维标定生成了这32份标本的排序和聚类图．聚类与排序结果表明：32份标本可以分成3组,与大灰藓、大羽藓和密叶绢藓有很好的对应性．单因素方差分析表明这32份标本的10个形态指标在大灰藓、密叶绢藓、大羽藓之间多数存在显著差异．因此,配子体的这10个性状在研究的3类侧蒴藓类植物中具有相对的稳定性,根系分析仪在侧蒴藓类植物生理生态学研究上具有潜在的应用价值．