水稻根系生长发育对CO2浓度升高的响应及其品种间的差异

Minirhizontrons是一种非破坏性、定点、可直接观测和研究植物根系的新方法。利用微根管Minirhizotrons在试验田的温室大棚内研究CO2浓度升高作用下的水稻根系生长发育,试验采用完全随机处理,探讨CO2浓度升高（800μmol·mol-1）对水稻（Oryza sativa L.）生物量和根系形态的变化差异。结果表明,与CO2对照相比,CO2浓度升高显著增加4个水稻品种（2种杂交籼稻和2种常规籼稻）的地上部生物量,增幅为8.58%-12.66%,平均增加10.61%。CO2浓度升高条件下,根的生物量分别增加了3.16%-12.13%,平均增加8.64%。高CO2浓度对根系形态的影响表明,4种水稻根系对CO2浓度升高都有积极的响应。CO2浓度升高条件下,各根系指标在水稻不同生育期都有显著增加,根长密度、表面积、体积和根数的平均增幅分别为10%-27%、21%-24%、20%-58%和4%-18%。但在水稻生长发育过程中,品种间也存在着差异。CO2浓度升高和对照处理,籼型杂交稻威优644（V644）和金优207（JY207）的根长密度和根数表现出相似的变化趋势;高CO2浓度处理时其根长密度平均都增加了10%,根数平均增加4%和8%。CO2浓度升高和对照处理,2种籼型杂交水稻的根体积和表面积表现出较快的增长幅度,都呈现出近线性的生长趋势;CO2浓度升高处理下其根体积平均增加40%和25%,表面积平均都增加了24%。CO2浓度升高和对照处理,籼型常规稻湘晚12号（XW12）和丰华占（FHZ）的生长变化趋势表现一致,生长发育后期达到一个近似饱和的拐点。CO2浓度升高条件下其根长密度、根数和根体积分别平均增加27%和24%、18%和11%、58%和20%,根表面积平均都增加了21%。     

水稻根系生长发育对CO_2浓度升高的响应及其品种间的差异

Minirhizontrons是一种非破坏性、定点、可直接观测和研究植物根系的新方法。利用微根管Minirhizotrons在试验田的温室大棚内研究CO2浓度升高作用下的水稻根系生长发育,试验采用完全随机处理,探讨CO2浓度升高(800μmol·mol-1)对水稻(Oryza sativa L.)生物量和根系形态的变化差异。结果表明,与CO2对照相比,CO2浓度升高显著增加4个水稻品种(2种杂交籼稻和2种常规籼稻)的地上部生物量,增幅为8.58%~12.66%,平均增加10.61%。CO2浓度升高条件下,根的生物量分别增加了3.16%~12.13%,平均增加8.64%。高CO2浓度对根系形态的影响表明,4种水稻根系对CO2浓度升高都有积极的响应。CO2浓度升高条件下,各根系指标在水稻不同生育期都有显著增加,根长密度、表面积、体积和根数的平均增幅分别为10%~27%、21%~24%、20%~58%和4%~18%。但在水稻生长发育过程中,品种间也存在着差异。CO2浓度升高和对照处理,籼型杂交稻威优644(V644)和金优207(JY207)的根长密度和根数表现出相似的变化趋势;高CO2浓度处理时其根长密度平均都增加了10%,根数平均增加4%和8%。CO2浓度升高和对照处理,2种籼型杂交水稻的根体积和表面积表现出较快的增长幅度,都呈现出近线性的生长趋势;CO2浓度升高处理下其根体积平均增加40%和25%,表面积平均都增加了24%。CO2浓度升高和对照处理,籼型常规稻湘晚12号(XW12)和丰华占(FHZ)的生长变化趋势表现一致,生长发育后期达到一个近似饱和的拐点。CO2浓度升高条件下其根长密度、根数和根体积分别平均增加27%和24%、18%和11%、58%和20%,根表面积平均都增加了21%。     

大气CO_2浓度升高和氮肥施用对三江平原湿地小叶章生物量及根冠比的影响

利用开顶箱薰气室(open-top chamber)试验装置,研究了不施氮(NN)、施常氮(MN,5 g·m-2)和施高氮(HN,15 g·m-2)3个氮素水平下大气CO2浓度升高对小叶章(Calamagrostis angustifolia)生物量和根冠比的影响.结果表明,大气CO2浓度升高对小叶章生物量的影响因生长期而异.大气CO2浓度升高对小叶章地上生物量的促进作用主要表现在生长前期,拔节期和抽穗期地上生物量较正常大气CO2浓度增加12.42%～22.60%,而腊熟期和成熟期仅增加3.11%～12.97%;大气CO2浓度升高对小叶章地下生物量的促进作用在生长后期表现明显,除拔节期外,小叶章地下生物量增加17.63%～42.20%.小叶章生物量和根冠比对大气CO2浓度的响应与供N水平有关.在HN水平下,大气CO2浓度升高使小叶章生物量和根冠比明显增加,在NN条件下促进作用则不显著.小叶章根冠比明显增加主要是地下生物量显著增长引起的.     

大气CO2浓度升高和氮肥施用对三江平原湿地小叶章生物量及根冠比的影响

利用开顶箱薰气室（open—top chamber）试验装置,研究了不施氮（NN）、施常氮（MN,5g·m^2）和施高氮（HN,15g·m^2）3个氮素水平下大气CO2浓度升高对小叶章（Calamagrostis angustifolia）生物量和根冠比的影响。结果表明,大气CO2浓度升高对小叶章生物量的影响因生长期而异。大气CO2浓度升高对小叶章地上生物量的促进作用主要表现在生长前期,拔节期和抽穗期地上生物量较正常大气CO2浓度增加12．42％～22．60％,而腊熟期和成熟期仅增加3．11％～12．97％;大气CO2浓度升高对小叶章地下生物量的促进作用在生长后期表现明显,除拔节期外,小叶章地下生物量增加17．63％～42．20％。小叶章生物量和根冠比对大气CO2浓度的响应与供N水平有关。在HN水平下,大气CO2浓度升高使小叶章生物量和根冠比明显增加,在NN条件下促进作用则不显著。小叶章根冠比明显增加主要是地下生物量显著增长引起的。     

大气CO2浓度升高对水稻和稗草根系生长的影响

在两种N水平下(低N 10 mg.L-1和常N 30 mg.L-1),采用水培方法比较了分蘖盛期C3植物水稻(O ryzasativa)和C4植物稗草(Echinochloa crusgalli)在CO2浓度升高(550μmol.mol-1)和CO2浓度未升高(350μmol.mol-1)条件下的根系生长变化。结果表明,常N水平下高浓度CO2显著增加水稻和稗草的根干重、根体积、根总长和根直径,水稻对CO2浓度升高的响应强于稗草;低N胁迫时,高浓度CO2显著增加稗草的根干重、根体积和根总长,而对水稻生长无明显促进作用。在两种N水平下,高浓度CO2均显著降低水稻和稗草根系N含量,而C含量上升不明显,导致C/N比值显著增加。高浓度CO2显著降低水稻和稗草单位根重根毛数,这可能是CO2浓度升高条件下根系活力显著降低的形态学原因之一。     

大气CO2浓度增高对不同供氮水平下水稻生长和化感物质释放的影响

利用开放式空气CO2浓度升高(free air carbon-dioxide enrichment,FACE)平台中的水培试验,研究了低氮(LN:10 mg·L-1)和高氮(HN:30 mg·L-1)水平下,大气CO2浓度升高对化感与非化感水稻(Oryza sativa L.)品种的生长、碳氮比(C/N)和化感物质含量的影响,并分析了CO2浓度升高条件下水稻C/N和化感物质含量间的相互关系.结果表明:CO2浓度升高对化感(PI)与非化感水稻品种(秀水)的生长均有极显著促进作用.CO2浓度升高后,LN条件下水稻C/N显著增加,HN条件下则无显著变化.CO2浓度升高后化感水稻品种次生代谢物质含量增加,特征化感物质含量增加,非化感品种的这种变化不显著.化感水稻品种C/N分别与次生代谢物质含量和特征化感物质含量之间呈显著正相关关系.     

锌铬复合污染对水稻根系可溶性糖代谢的影响

植物具有逐步适应逆境的能力,在不同生育期对逆境的适应程度不同。可溶性糖是植物碳代谢的主要物质之一,与植物的抗性有密切关系。通过盆栽试验,研究了锌铬复合污染下,在水稻(Oryza sativa L.)不同生育期,水稻根系可溶性糖的代谢。结果表明,随着土壤中锌、铬质量分数的增加,在水稻不同生育期,其根干质量及地上部分干质量均呈降低的趋势,而根冠比呈现一定的升高趋势;水稻根系可溶性糖含量呈升高的趋势。偏相关分析表明,在水稻不同生育期,土壤中锌、铬质量分数与水稻根系可溶性糖含量均呈显著或极显著的偏相关关系。锌在水稻孕穗期及灌浆结实期对水稻根系可溶性糖含量的作用均大于铬,在分蘖期小于铬。这表明在重金属胁迫下,水稻通过增加其根系中可溶性糖含量来协调源流库的关系,从而提高自身对锌铬复合污染的生态适应能力。     

根系冗余对小麦籽粒产量和水分利用效率的影响

采用盆栽试验,在返青-抽穗期用不同的水分处理来影响冬小麦(Triticum aestivum)的根系,研究根系大小对籽粒产量和水分利用效率的影响.结果显示,到抽穗期,大根系处理小麦的根冠比显著大于小根系处理.两种水分条件下大根系处理小麦花期时的光合速率和根呼吸速率均显著高于小根系处理小麦,而花后干物质积累显著小于小根系处理小麦.在成熟期,两种水分条件下小根系处理小麦的籽粒产量均显著大于大根系处理小麦.而且,小根系处理还提高了小麦的水分利用效率,湿润、中度干旱条件下小根系处理小麦的水分利用效率分别比大根系处理小麦高33.91%和15.82%.因此,认为在干旱、半干旱区以群体产量为目标的小麦抗旱育种不应当选择根冠比大的品种.     

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。     

空气CO2体积分数升高对稻麦根系活力及其VA菌根侵染率的影响

利用无锡市安镇的FACE研究平台，在施常规氮量和低氮量的条件下，研究CO2体积分数升高对稻麦轮作系统水稻和小麦根系活力及其VA菌根侵染率的影响。结果表明，在常氮和低氮条件下，FACE处理对小麦和水稻根系活力都有促进作用，并使小麦VA菌根侵染率在拔节期和孕穗期有增加趋势，小麦根系活力和VA菌根侵染率有正相关关系。施N量不足对作物根系生长和活力有一定影响，可以被CO2体积分数升高的影响所补偿。     

氮输入对沼泽湿地植物生长和氮吸收的影响

氮是湿地植物生长必不可少的营养元素之一,但当外源氮输入超出植物生长需要时,氮素将抑制植物生长。不同植物对氮输入的响应不同,同一植物不同器官对氮输入的响应也不一致。为了探讨氮输入对湿地植物生长和氮吸收的影响机制,本文选取滇西北典型湖泊湿地纳帕海湖滨挺水植物茭草（Zizania caduciflora）和水葱（Scirpus validus）为对象,通过控制实验,研究了3个不同氮输入水平[0 g·m-2·a-1（对照,CK）、20 g·m-2·a-1（N20）、40 g·m-2·a-1（N40）]对茭草和水葱生物量积累、根冠比、氮吸收的影响。结果表明：培养期内,茭草地上生物量始终表现为N40〉N20〉CK,即氮输入促进茭草地上生物量积累;而水葱地上生物量随培养时间不同而发生变化,培养早期N20处理促进水葱地上生物量积累,N40处理抑制水葱地上生物量积累。茭草地下生物量表现为N40〉CK〉N20,即氮输入不足抑制茭草地下生物量积累,足够氮输入促进茭草地下生物量积累;水葱地下生物量表现为CK〉N20〉N40,即氮输入抑制水葱地下生物量积累。植物地上部分和地下部分生长对氮输入的响应也不一致,导致植物根冠比发生变化,茭草根冠比表现为N20     

模拟水深和氮添加对三江平原湿地植物功能性状的影响

水深和氮素是影响湿地植物生长的关键因素,研究两者对功能性状的影响有助于预测未来环境变化下湿地植物的生长与分布趋势.以三江平原沼泽湿地3种优势植物(漂筏苔草Carex pseudocuraica、毛苔草Carex lasiocarpa和燕子花lris laevigata)为研究对象,设置3个水深(0、5、15 cm)和3...     

沙打旺与柳枝稷单、混播种苗期水分利用和根冠生长的比较

在室内生长箱内盆栽沙打旺和柳枝稷的苗期生长阶段进行高土壤水分 (黄绵土土壤田间持水量FC的 80 % )和低土壤水分 (5 0 ?)处理 ,比较二者单、混播种植下水分利用与根冠生长差异 ,以探讨黄土高原半干旱丘陵区牧草植物的合理种植方式 .结果表明 :在水分利用方面 ,低水处理下混播使沙打旺和柳枝稷叶片瞬时水分利用效率均较单播提高 ,低水处理后混播群体水分利用效率也显著比单播柳枝稷增大 .在根冠生长方面 ,混播促进了柳枝稷地上部分植株高度生长 ,并使地下部分分配比重增大 ,根系绝对长度缩短 ;混播后沙打旺的植株高度降低 ,根系绝对长度增加 ,但干物质分配比重减小 .低水处理后 ,沙打旺和柳枝稷混播下的根冠生长趋向于资源的充分合理利用 ,表现在混播群体的根系生长有利于充分利用土壤深层水和表层来水 ,混播后地上部分高度的生长特征变化利于对光的利用 .因此 ,在水分和养分条件相对较差坡地占较大比例的半干旱黄土丘陵地区 ,采用沙打旺和柳枝稷混播种植相比各自单播利于促进苗期生长与提高土壤水分利用率 .图 2表 2参 10     

入侵种喜旱莲子草对土壤养分的表型可塑性反应

对外来入侵种喜旱莲子草（Alternanthera philoxeroides（Mart．）Griseb．）在不同土壤氮养分处理中的表型可塑性反应进行了研究。结果表明：土壤中氮养分水平对喜旱莲子草克隆生长有显著影响，如分枝强度、苇节长度随氮含量升高均有不同程度的增加；氮养分最高的处理中根系生物量投资最小，而茎、叶生物量投资最大，对照处理中则表现山根冠比最大。研究结果表明，在不同土壤养分条件下，喜旱莲子草不同表型结构有可能同时对环境选择作出反应，在种群生存与维持、生长、繁殖等功能方面实现种群个体各器官生物量投资的优化配置来适应多样化的环境，以增强其入侵能力，     

Pyrrolizidine alkaloid content in <Emphasis Type="Italic">Senecio</Emphasis>: ontogeny and developmental constraints

Summary. The ontogeny of pyrrolizidine alkaloid (PA) synthesis and constraints on defence level during the seedling stage were examined in the annual Senecio vulgaris and the monocarpic perennial Senecio jacobaea. In both species, PAs were actively synthesized from the onset of seedling growth so that juvenile stages did not go through an undefended stage. Roots are known to be the exclusive sites where PAs are produced. Root biomass was the single most important biomass parameter explaining variation in total PAs per seedling. All correlation coefficients between—relative growth rate and PA concentration were negative, but none was significant. However, a significant negative—correlation was found between shoot to root ratio and PA concentration in S. jacobaeaseedlings, suggesting a dilution effect of the PAs. Earlier studies have shown that the shoot to root ratio is positively correlated with relative growth—rate of established S. jacobaea plants. It is therefore suggested that young S. jacobaea plants with a high shoot to root ratio and hence a high growth capacity necessarily have lower PA defence levels than plants with a low shoot to root ratio. Received 10 July 2002; accepted 16 November 2002.