杨树－冬小麦间作系统细根分布特征及对施氮的响应

以太湖流域杨树-冬小麦间作(简称杨麦间作)系统和冬小麦单作地为研究对象,研究了不同施氮量下杨麦间作系统中冬小麦和杨树细根的时空分布特征与冬小麦单作系统之间的差异,探讨林木根系在减少径流中养分流失方面的作用。结果表明:(1)单作冬小麦根长密度和单位土体根干质量均大于间作系统,间作系统中越靠近林带的冬小麦根长密度和单位土体根干质量越小。(2)单作地和间作系统冬小麦根长密度和单位土体根干质量最大值均出现在灌浆期。(3)随着施氮量的加大,冬小麦和杨树细根根长密度和单位土体根干质量均有所增加,且在间作系统中>40~80 cm土层杨树细根根长密度和根干质量所占比例增加。(4)间作系统减少了硝态氮随淋溶的流失量,灌浆期减少幅度为49.08%~55.49%。     

西南亚高山冬瓜杨和峨眉冷杉吸收根特征

植物的吸收根是植物从土壤中获取资源的重要器官,其快速周转在生态系统碳循环和养分循环中充当着重要作用,而且其形态特征也反映了植物根系对地下资源利用策略的异同.以海螺沟冰川末端原生演替后期非顶极落叶阔叶林优势物种冬瓜杨(Populus purdomii)和顶极的暗针叶林群落优势物种峨眉冷杉(Abies fabri)作为研究对象,采用土钻法获取两种优势物种的吸收根,分别测定两个优势树种的吸收根形态特征及对应的林下土壤养分含量、温度和湿度.结果显示:(1)两个森林群落林下的土壤温湿度差异不显著,但峨眉冷杉群落土壤总氮、有效氮、有效磷、铵态氮及硝态氮显著高于冬瓜杨群落;(2)峨眉冷杉的总根长、根长密度、比根长和比表面积显著低于冬瓜杨,平均根直径、总根体积和生物量密度显著高于冬瓜杨;(3)冗余分析表明,冬瓜杨和峨眉冷杉的部分吸收根形态特征和土壤养分存在着正相关性,其中冬瓜杨林下土壤有效氮、总磷分别和冬瓜杨根长密度、根比表面积呈显著正相关,峨眉冷杉林下土壤有效氮和峨眉冷杉吸收根平均直径呈显著正相关.上述研究结果说明土壤中氮和有效磷养分显著不同可能是造成冬瓜杨和峨眉冷杉吸收根形态特征差异的重要因素.(图3表1参46)     

接种孢囊线虫对大豆生长的影响

在温室条件下,研究了不同品种大豆接种大豆孢囊线虫对其根系生长、根瘤及几种矿质元素吸收总量、转移量的影响。结果表明,接种线虫后易感病品种绥农１４根瘤数减少,根瘤活性降低,与不接种处理差异显著;感病品种合丰２５总根长减少２,与不接种处理差异显著。易感病品种绥农１４接种线虫后Ｐ元素的吸收总量降低,与不接种处理差异显著。易感病品种绥农１４接种线虫后Ｐ元素的吸收总量降低,与不接种处理差异显著。感病品种合丰２     

Morphological and physiological response of different root orders to biochar addition in continuous cropping cotton in Xinjiang,China北大核心CSCD

为缓解新疆棉花连作障碍,充分挖掘棉花根系生物学潜力,以新疆棉花根系为研究对象,采用模块根分级的方法探究不同根序根系的形态和生理特征以及它们对添加生物炭(BC)的响应.结果表明:根序对两个时期的生理指标、形态指标和根系生物量有显著影响.随着根序级的增加,吐絮期根系的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、全非结构性碳水化合物含量、第二和第三模块根的平均直径和根系生物量不断增加,两个时期比根长、比表面积和吐絮期组织密度不断减小.与对照相比,添加BC增加蕾期第一、第二模块根的可溶性蛋白含量分别为30.7%和21.8%,增加第一模块根的全非结构性碳水化合物含量79.8%、可溶性糖含量151%、比根长182%和比表面积193%,增加第二模块根的组织密度124%、吐絮期第一模块根的比根长6.3%和第一、第二模块根的组织密度分别为51.2%和23.8%.综上所述,棉花不同根序根系在生理和形态上存在异质性;第一模块根对BC添加最敏感,且BC使其在形态上更细更长,生理上活性更强,这有利于棉花对养分的吸收.(图4表3参57)     

中幼龄粗枝云杉(Picea asperata)根系的觅食能力

于四川省理县米亚罗林区选择幼龄期及中龄期两种生长阶段粗枝云杉个体为研究对象,采用挖掘法搜集全部根系,基于根系生物量及形态指标,从觅食器官总量角度定量衡量研究对象根系的觅食能力,并结合根序分级理论,基于前五级根序生理指标对其细根内部组分觅食效率进行评价,揭示其异质性规律.结果显示,9年、12年和29年生云杉侧根总生物量分别为154.50、2 195.27、7 380.60 g,总表面积分别为3 295.38、39 564.93、179 023.54 cm2,其中细根生物量依次为27.74、188.79、1 022.89 g,总表面积分别为2 353.97、19 395.49、98 551.54 cm2.根系比根长、总氮含量同根系觅食能力存在正相关关系.随着根序的增加,云杉前五级根系比根长、总氮含量呈显著下降趋势(P=0.000),因此,一级根至五级根根系觅食能力逐渐下降,细根内部组分觅食能力存在显著异质性.其中,一级根比根长和总氮含量远远大于其他根序,是云杉细根内部觅食能力最高的部分.云杉前五级根序非结构性碳水化合物(NSC)及其组分含量较低,随根序增加无显著变化规律,各根序自身NSC储量无法成为其觅食行为的主要能量供应源.上述研究结果为植物行为学研究,乃至森林地下生态学过程研究提供了基础数据,同时进一步丰富了对树木根系结构与功能的认识.     

西北典型荒漠植物红砂生物量及根系形态特征对降水格局的响应

红砂(Corispermum candelabrum)是一种广泛分布于荒漠生态系统中的典型沙生植物。以红砂为研究对象,利用塑料遮雨棚,人工模拟不同降水格局(降水量不变,W;降水减少30%,W1-;降水减少60%;W2-;降水增加30%;W1+;降水增加60%,W2+),研究红砂生物量及根系形态的变化特征。结果表明,(1)红砂地上和地下生物量均表现为:降水增加CK降水减少,其中地上生物量差异达显著(P0.05)。对于降水增加处理,红砂不同器官生物量大致表现为茎叶花;对于降水减少处理,不同器官生物量大致表现为叶茎花。不同降水处理下根冠比差异均不显著(P0.05)。(2)不同土层根重和根长密度基本表现为降水增加对照降水减少;根重和根长密度均随着土层深度的增加而逐渐减小,在40～50cm土层根重和根长密度较低。(3)降水对红砂根系形态特征具有显著的影响,其中降水增加(W1+、W2+)增加了根平均直径、根总长、总表面积、比根长;降水减少(W1-、W2-)降低了根平均直径、根总长、总表面积、比根长。比根长和比表面积则呈现出相反的变化趋势。(4)随着降水的增加,根系分形维数逐渐增加,其中降水增加显著增加了根系分形维数(P0.05),降水减少显著降低了根系分形维数(P0.05);根系丰度呈相反的变化趋势,并且红砂根系分形维数和分形丰度间均存在极显著负相关关系(P0.01)。(5)红砂根系形态特征排序分析表明,降水增加根系形态特征主要分布在排序轴的左侧,具有较高的生物量以及较低的比根长和比表面积;而降水减少位于排序轴的右侧具有相反的特征,其形态特征与比根长和比表面积具有较强的负相关,说明红砂根系具有较强的形态可塑性。     

伤根对谷子水分利用效率的影响

通过盆栽试验，研究了伤根对谷子水分利用效率的影响．结果表明，苗期适度伤根能够提高谷子叶片水分利用效率（WUE），而苗期伤根量较严重或拔节期和孕穗期伤根则会降低谷子叶片WUE．在谷子收获期，除TM（高水分条件下，孕穗期中度伤根）和sl（低水分条件下，拔节期轻度伤根）处理外，其余伤根处理的生物量WUE均高于对照．在高水条件下，伤根处理对谷子籽粒产量WUE影响不显著；而在低水分条件下，前期适度伤根能使谷子籽粒产量WUE显著提高，而后期伤根处理的籽粒产量WUE提高不显著．图3表1参11     

种植密度对不同株型玉米生长及根系形态特征的影响

选取平展型(ND108)、紧凑型(ZD958)、小株小穗型(CF008)玉米品种,采用PVC管土柱法种植,密度为1株/盆、2株/盆和3株/盆,探讨种植密度对不同株型玉米的生长特性及根系形态的影响.结果表明:种植密度增加,不同株型玉米个体生长均受到抑制,各项根系形态指标显著降低(P<0.01),但较低幅度增密对平展型品种(ND108)根系各项形态指标无显著影响;种植密度对不同株型玉米品种比根长(SRL)与比根表面积(SRS)的影响程度有显著差异,对平展型品种(ND108)影响最大,对紧凑型品种(ZD958)影响最小;穗根比、根系生物量分配比例存在显著基因型差异,平展型品种(ND108)较其它两个品种具有较高的根系干物重分配比例,但其穗根比较低.综上,增密过程中平展型品种(ND108)倾向于通过形成庞大根系以提升单株竞争能力,但是个体间激烈的竞争将限制群体产量的提高;而紧凑型品种(ZD958)和小株小穗型品种(CF008)个体间竞争较弱,因而在群体压力增大时能够通过增强自身根系的吸收能力以保证对地上部水分、养分供应,有可能获得更高的群体产量.     

达乌里胡枝子根系形态特征对土壤水分变化的响应

为揭示黄土丘陵区天然草地群落优势种达乌里胡枝子(Lespedeza davurica L.)根系生长与土壤水分供应条件间的关系,采用盆栽控制试验,设置高水(土壤田间持水量80%)、中水(土壤田间持水量60%)和低水(土壤田间持水量40%)3个处理后,在现蕾期、开花期和结实期进行阶段改善水分供应条件,生育期末测定和计算了不同土壤水分处理下达乌里胡枝子根系生物量和形态特征.结果表明:达乌里胡枝子根系生长与水分供应条件密切相关,充分的水分供应有利于促进其根系生物量增大和根系长度的生长,但适度水分胁迫有利于增强其根系的吸收能力.其根系生物量和总根长在高水处理下显著最高(P0.05);根表面积、比根长和比根面积以中水处理下显著最高(P0.05);不同水分处理下,其根系平均直径为0.76-0.94 mm,根系生物量、根表面积和总根长间存在显著的正相关关系(P0.05).综上,充足的水分供应有利于促进达乌里胡枝子根系生物量积累和根系形态建成,其根系生物量及其形态特征对水分阶段改变的响应不仅取决于水分供应条件改善的幅度,也与其生育期密切相关.     

次生林和人工林根系生物量、形态特征、养分及其与土壤养分关系

通过珍贵树种人工林和次生林根系形态特征及生物量研究,揭示根系在养分循环与地力维持中的作用机制,为当地的人工林经营和次生林的保护提供科学指导意见。以广东省乐昌市龙山林场60年生次生林,16年生红锥(Castanopsis hystrix)和乐昌含笑(Michelia chapensis)人工纯林为研究对象,根系采用土钻野外取样和根系扫描仪室内分析相结合的方法。结果表明:(1)3种林分的根系生物量差异显著(P0.05),红锥林根系生物量最高(108.05±33.67) g·m~(-2)其次为次生林(76.55±36.38) g·m~(-2)),乐昌含笑林最低(73.31±57.70) g·m~(-2);(2)比表面积、根组织密度、根面积密度在3种林分中无显著性差异(P0.05),而根系平均直径、比根长、根长密度在3种林分中有显著性差异(P0.05),且乐昌含笑林根组织密度最低;3种林分不同直径范围根系的根长、表面积、体积占总体百分比,表现一致的变化趋势;(3)红锥林和乐昌含笑林的根系C与根系比根长和比表面积显著正相关,而次生林无相关性;(4)次生林土壤P与根长密度和根面积密度显著负相关,而红锥林呈显著正相关;红锥林土壤C、N与根系K显著负相关,而土壤K与根系K显著正相关。因此,在该研究地可以选择乐昌含笑乡土树种作为造林树种,并适当的增施K、C、P肥有助于提高林木生产。     

油菜秸秆还田对水稻根系分布及稻谷产量的影响

根系健康是水稻正常生长及高产的前提,为明确油菜秸秆还田方式和还田量对水稻生长及产量的影响,以秸秆不还田作为对照,设置秸秆半量还田(1.5 t/hm2)、全量还田(3.0 t/hm2)、超量还田(4.5 t/hm2)3个还田量以及秸秆覆盖还田(FG)、秸秆翻埋还田(FM)两种还田方式,通过盆栽和大田试验相结合,研究秸秆处...     

土壤中施用生物炭对番茄根系特征及产量的影响

采用室内盆栽试验定量分析方法,在砂壤土中掺加4种不同比例的生物炭（10、20、40、60 g·kg-1）,研究了生物炭对砂壤土毛管持水量、番茄（Lycopersicon esculentum）不同生育期的生长性状及收获时根系特征和产量的影响。通过根系扫描仪和分析软件重点研究了砂壤土中掺入不同含量生物炭对番茄各根系参数的影响。结果表明：随着生物炭施入量的增加,土壤毛管持水量增大,各处理均高于对照,与对照相比平均增加1.46倍。施加生物炭促进了番茄根系的发育和产量的提高,每千克干土加40 g生物炭处理的主根长、主根直径、总根系鲜质量和产量分别是对照的1.20、1.24、1.21和2.67倍。每千克干土加20 g生物炭处理的总根表面积、总根体积和总根系密度分别是对照的1.15、1.17和1.80倍。主根直径与产量相关性最高,相关系数为0.845。生物炭对番茄根系形态特征的优化与产量的提高具有一定的促进作用。     

秸秆掩埋还田对黄淮海平原耕层土壤温度及作物生长的影响

通过大田试验,研究了作物秸秆行间掩埋配施不同类型氮肥（矿质化肥和鸡粪）下耕层土壤温度的变化及对作物生长的影响。结果表明,秸秆还田初期配施氮肥对秸秆有激发效应,能提高耕层的土壤温度,提高幅度受大气温度、降水的影响。秸秆行间掩埋配施质量分数为16%总氮的鸡粪和24%总氮的化学氮肥耕层土壤的增温效果明显,土壤温度分别上升0.7和0.8℃。秸秆行间掩埋还田对作物生长的影响因作物类型和生育期而异,从不同生育期来看,作物前期的生长受秸秆行间掩埋还田的影响最大。从作物类型来看,配施质量分数为8%、16%、24%总氮的鸡粪,拔节期冬小麦的生物量低于对照38.7%、29.4%和27.9%,3个处理分别与对照差异显著（P〈0.05）,玉米没有差异。秸秆行间掩埋配施质量分数为8%、16%、24%总氮的矿质氮肥,拔节期冬小麦的生物量低于对照25.7%、30.9%和14.1%,配施低、中量化学氮肥与对照差异显著（P〈0.05）;各处理玉米生物量高于对照0.9%、50.8%和19.8%,配施中量化学氮肥与对照有明显差异（P〈0.05）。     

Efficacy of Vermicompost against fertilizers on Cicer and Pisum and on population diversity of N2 fixing bacteria

Vermicompost is a very important biofertilizer produced through the artificial cultivation of worms i.e. Vermiculture. Vermicompost is enriched with all beneficial soil bacteria and also contain many of the essential plant nutrients like N, P, K and micronutrients. It increases soil aeration, texture and jilt. In this work, study is being carried out to find out the effect of different fertilizers such as DAF, FYM and Vermicompost on various morphological parameters and on the in vitro growth of bacterial colonies and its diversity in relation to two important leguminous plants such as Pisum sp. and Cicer sp. Results showed that plant grown in Vermicompost pretreated soil exhibited maximum increase in all morphological parameters such as root length, shoot length, number of root branches, number of stem branches, number of leaves, number of flowers, number of pods and number of root nodules in four months sampling in comparison to untreated, FYM treated and DAP treated soils. Further in Vermicompost pretreated soil, number of N2 fixing bacterial colony was maximum and showed highest diversity indices (1.6 and 0.99 and 2.0 and 0.99 for Cicer sp. and Pisum sp. respectively) than FYM, DAP and untreated control. Thus not only does the Vermicompost stimulate plant growth but also it increases the N2 fixing bacterial population in soil and also its diversity.     

Screening of wheat varieties and associated bacterial population in old alluvial soil of Burdwan, West Bengal

In order to screen out the best variety of wheat (Triticum aestivum) out of eight varieties (viz., HP 1633, BW 11, NW 1014, Sonalika, HUW 468, K 9107, HP 1731 and HUW 234), a field experiment was conducted (from Dec. 2002 to April 2003) in a randomized block design replicated thrice at Crop Research and Seed Multiplication Farm, Burdwan University, West Bengal, India. Various morpho physiological parameters viz., plant population, length of shoot and root, leaf area index (LAI), crop growth rate (CGR), leaf area ratio (LAR), leaf area duration (LAD), net assimilation rate (NAR), yield attributes viz., length of panicles, number of grains per panicle, grain yield, straw yield, pigment content in flag leaf (chlorophyll a, b and total chlorophyll and carotenoid content) were estimated and analyzed statistically Soil bacterial populations were also estimated in the fallow land before sowing of seeds and after harvesting of crop. The HUW 468 variety records higher grain yield, maximum panicle length and maximum chlorophyll b and total chlorophyll content.     

Crop growth,soil water and nitrogen balance simulation on three experimental field plots using the Opus model—A case study

Over a period of 5 years, the agro-ecosystem model Opus was used to simulate soil water and nitrogen balance as well as crop growth for three experimental field plots. At these plots, different agricultural management practices were applied. The data set obtained from these plots consists of automatically recorded time series of daily volumetric soil water contents measured by TRIME-probes as well as daily pressure heads measured by tensiometer. Aboveground total biomass, yield, nitrogen-uptake by crops as well as nitrate contents in the soil were measured at 6–10 sample times per year. The objective of this study was an evaluation of the accuracy of Opus regarding the simulation of crop growth, soil water and nitrogen balance. The simulations of soil water contents and pressure heads correspond with the commonly measured trends in soil depths shallower than 60 cm. In depths deeper than 60 cm, some differences between measured and simulated soil water contents as well as pressure heads could be observed. Nitrate contents in the root zone and the aboveground total biomass were simulated satisfactorily. In contrast to that, simulated and observed yields show greater discrepancies. This indicates the need of a site specific calibration of crop growth parameters within the Opus model.     

不同耕作方式对土壤性质与玉米生长的影响研究

通过种植前对土壤进行不同耕作处理试验,探讨不同耕作方式和耕作深度（30 cm,35 cm,45 cm）对土壤理化性状及玉米（Zea mays L）根系生长的影响。结果表明,三种耕作方式对土壤容重、土壤含水量、土壤微生物总量、玉米根系生长的影响表现为：深松耕作〉传统耕作〉免耕。其中,深松耕作对表层土壤（0～25 cm）容重降低作用大于深层土壤（25～45 cm）;对增加土壤含水量、增加土壤微生物总量、促进玉米根系生长方面的作用,深层土壤大于表层土壤;从不同耕作深度进行比较,深松45 cm〉深松35 cm〉深松30 cm〉传统耕作,即耕作越深,对土壤物理性状和作物根系生长影响越大。不同耕作处理间玉米产量无显著性差异。综合研究区的土壤性质、作物生长、自然环境等因素,雨养农区可采用免耕—深松的循环耕作模式,改良土壤性质,提高经济效益。     

未消化生活污泥中氮磷供应特性及其环境行为

采用土柱模拟试验，比较了生活污泥和化肥在水－旱耕作制下氮磷的肥效及其对地下水的影响。结果表明，污泥氮磷生物有效性在当季虽比等量的化肥略低，但仍有较大的肥效，且较化肥后效显著，有利于后茬作物的稳健生长。种水稻施用污泥或化肥都未发现有氮磷下渗现象；旱作条件下施化肥和污泥会产生较多的硝酸盐，且极易向下层土壤移动，但污泥的影响程度远没有化肥的大。作者认为在供试条件下按作物对养分的需要来施用污泥，不会构成氮磷对地下水污染的威胁。     

开放式空气CO2浓度升高对水稻根系形态的影响

在FACE（free-air carbon dioxide enrichment）技术平台上，采用水培的研究方法，观测了大气CO2浓度升高和两种氮水平下水稻根系形态的变化。结果表明，在水稻各生育期，CO2浓度升高都极显著增加了根干质量，且主要增加于根粗为2．0～2．5mm／n的部位。根系形态的各项指标均对高CO2浓度有积极的响应，在抽穗期尤为明显；N处理的差异很明显，低氮条件下根系表现为根长、根尖数和根表面积增加，常氮条件下根粗和发根数增加。各生育期的根冠比在高CO2浓度下极显著增加，尤其在LN处理下。水稻从分蘖期到抽穗期，因地上部分的增幅大，根冠比表现为逐渐降低的趋势。     

Bridging the generation gap in plants: pollination, parental fecundity, and offspring demography

Despite extensive study of pollination and plant reproduction on the one hand, and of plant demography on the other, we know remarkably little about links between seed production in successive generations, and hence about long-term population consequences of variation in pollination success. We bridged this "generation gap" in Ipomopsis aggregata, a long-lived semelparous wildflower that is pollinator limited, by adding varying densities of seeds to natural populations and following resulting plants through their entire life histories. To determine whether pollen limitation of seed production constrains rate of population growth in this species, we sowed seeds into replicated plots at a density that mimics typical pollination success and spacing of flowering plants in nature, and at twice that density to mimic full pollination. Per capita offspring survival, flower production, and contribution to population increase (lambda) did not decline with sowing density in this experiment, suggesting that typical I. aggregata populations freed from pollen limitation will grow over the short term. In a second experiment we addressed whether density dependence would eventually erase the growth benefits of full pollination, by sowing a 10-fold range of seed densities that falls within extremes estimated for the natural "seed rain" that reaches the soil surface. Per capita survival to flowering and age at flowering were again unaffected by sowing density, but offspring size, per capita flower production, and lambda declined with density. Such density dependence complicates efforts to predict population dynamics over the longer term, because it changes components of the life history (in this case fecundity) as a population grows. A complete understanding of how constraints on seed production affect long-term population growth will hinge on following offspring fates at least through flowering of the first offspring generation, and doing so for a realistic range of population densities.